Тепловые насосы

Солнечный насос — это устройство, которое обеспечивает обмен с энергоаккумулирующими естественными кругами, такими как грунт, атмосферный воздух, подземные и наземные воды.

Источником тепла для них могут служить также канализационные воды, освоенный воздух из циркулирующих агрегатов и систем охлаждения индустриального оборудования; дымовые газы; тепловыделения, проводящие разные производственные процессы. При этом не происходит истощения естественных ресурсов, а перевод одного вида энергии в другой проходит без издержек.

Применение гелиоустановок, также аккумулирующих энергию солнца, резонно не всегда и не всюду, в связи с тем что их результативность прямо зависит от погодных отличительных черт территории, времени года, длительности светового дня. В отличии от них, система на основе солнечного насоса работает беспрерывно, без любой привязки к погоде и «географии».

Как проводится передача тепла? Солнечный насос предполагает содержание 3-х контуров: внешнего (коллектор для съема тепла), внешнего (провод системы отопления) и промежуточного, наполненного хладагентом, с помощью которого происходит обмен между 2-мя главными контурами.

Схема взаимодействия 3-х контуров солнечного насоса. Теплоноситель внешнего контура (30-процентный состав этанола, пропилен- или этиленгликоля, именуемый рассолом), циркулируя по коллектору, греется на 4–5°С и, протекая через испаритель, отдает полученное тепло.

В итоге действия этого тепла на агент он переходит из жидкого в газовое состояние (давление среды невысокое, температура составляет –3…–5°С) и по промежуточному контуру угождает в компрессор, где его давление и температура быстро растут.

Дальше горячий газ вышвыривается в конденсатор, в котором тепло сообщается теплоносителю из контура системы отопления. Давление и температура хладагента понижаются, он снова превращается в жидкость, поступает в испаритель, и весь процесс повторяется.

В системе на основе солнечного насоса теплоноситель греется не так сильно, как это происходит с классическим отопительным оснащением, из-за чего воздух в комнатах не пересушивается и веется в них легче

Типы солнечных насосов. Источники низкопотенциальной энергии, применяемые термическими насосами, вызывают их деление на следующие типы: «грунт-вода» (где грунт — это продавец тепла, а вода — теплоноситель), «вода-вода», «воздух-вода» и «воздух-воздух». Тепловые насосы c жидкими теплоносителями в внешнем и внутреннем контурах, работающие в режимах зима/лето, по существу считаются реверсивными чиллерами с водным остыванием.

Донной теплообменник. Он представляет из себя длинную (несколько сотен метров) нить трубы, наполненную кольцами или змейкой в траншеи или окунутую в отвесные скважины. Длина контура и глубину скважин выбирают, в зависимости от нужной солнечный мощности, размера трубопровода и характера грунта на участке (его теплопроводности, теплоемкости и прочие.). Срок эксплуатации геотермического теплообменника достигает 50–80 лет.

Как и кондиционер, летом установка может работать на создание свежести в комнатах. В связи с тем что температура над землей летом ниже, чем на воздухе, в режиме инертного охлаждения компрессор не включают, что сохраняет до 85% электроэнергии. Прохладная вода устремляется или в теплообменник, или в отопительные контуры пола, стен или потолка (так называемый «холодный потолок»).

Один из вариантов устройства донного теплообменника — отвесные зонды, которые погружают во много скважин, пробуренных на 60–100 м и потом уплотняемых заполнителем с повышенной теплопроводностью, который снабдит зонду хороший съем с грунта.

Бетонит для этих задач не подходит, в связи с тем что сделает, наоборот, теплоизоляционный эффект; щебень также неприемлем из-за опасности машинного поражения трубы. Подходящим видом будет смесь песка с прибавлением незначительного числа бентонита и цемента.

Средняя отдача грунта равна 50–60 Вт/пог. м, и вместе скважины должны гарантировать поставленную расчетами величину теплосъема. Например, в случае солнечного насоса на 10 кВт совместная глубь скважин составит порядка 200 м.

Так как на глубине ниже 15 м грунт имеет регулярную температуру (? 8°С), такие установки работают надежно и качественно. Также, они не занимают большой площади на участке, но, чтобы вывести снижение мощности системы или сдерживание трубопровода из-за взаимовлияния теплообменников, отдаление между стволами скважин (в большинстве случаев, не меньше 10 м) должно быть постоянно строго по плану.

Основное требование эффективности и экономичности солнечного насоса — высококачественно утепленный дом инертного типа (с теплоотдачами менее 60–80 Вт/м?), в котором температура теплоносителя в системе подогрева не превосходит 45°С

2-й вариант донного теплообменника — горизонтальный коллектор. Его зарывают в землю на площади 6 и не менее соток на глубину, устанавливаемую теплотехническим расчетом (примерно 0,8–1,4 м). Она обязана быть такой, чтобы грунт на данном уровне хорошо пропаривался солнцем и пребывал по возможности рядом к верховодке — 1-му водному горизонту (у мокрого грунта лучше съем).

Интервал между петлями коллектора составляет более 0,6–1,0 м и также исчисляется при разработке системы. Неверно выбранная глубь закладки контура и недостающее отдаление между его нитками чреваты промораживанием трубопровода, а значит, неправильной работой и выходом системы из строя.

Принимая во внимание же ее неприспособленность для ремонта (надо будет перекапывать большую площадь отдела и по новой складывать тысячи километров труб), каждая ошибка в расчетах поворачивается солидными неприятностями.

Отдача грунта в этом случае равна 20–30 Вт/м?, другими словами провод для солнечного насоса на 10 кВт обязан иметь ширину около 500 м.

Если почва на участке кремнистая, очертание кладут на песочную подстилку, а чтобы избежать поражения трубы засыпку делают нежным грунтом.

Ставить над коллектором какие-нибудь постройки, бетонировать дорожки или снимать деревья с производительной крупнокорневой технологией и широкой кроной нельзя.

Прежде всего, это риск возникновения в коллекторе течей и неисправностей, а во-вторых, — тонирование и, следовательно, недостающий прогрев площади теплосбора. Допускаемый вариант — разделить тут полянку с насыпными дорожками или организовать незначительные цветники.

Вид внешнего коллектора для солнечного насоса предпочитают, в зависимости от естественных требований территории, присутствия свободной площади на участке, и нужной мощности оборудования

Системы типа «вода-вода». Из всех низкопотенциальных источников тепла подземные воды, в течение года имеющие надежную температуру 5–8°C, предоставляют самую большую теплоотдачу.

Для организации системы необходимы 2 скважины: из одной за счет погружного насоса вода сервируется в установку, а в другую предоставляется проработанная жидкость, которая дальше уходит обратно в грунт. Отдаление между скважинами — более 5 м. При этом первая из них должна владеть нужным дебетом и находиться выше по направлению подземного потока.

Необходимо подразумевать, что при поднятии воды с глубины более 15 м, и в случае установки производительностью не менее 30 кВт значительно растет расход электроэнергии. Также, из-за загрязненности воды будет болеть испаритель теплонасоса. Ну и в конце концов, сбыт выводящей скважины с течением времени может пойти на убыль.

Хорошо аккумулирующей тепло средой является открытый бассейн. Чтобы кормить теплонасос, он обязан быть текучим, с необходимым массивом воды и не замерзать в холода на всю глубину.

Трубы протягивают по низу (температура там сравнительно надежна), загружая их из расчета 5 г/пог. м для предотвращения всплытия. При теплоотдаче порядка 35 Вт/пог. м для установки мощностью 10 кВт пригодится провод длиной около 300 м.

Воздушные системы. Современные кондиционеры, переключенные в порядок нагрева, на самом деле, работают по принципу теплонасоса типа «воздух-воздух». Они отнимают тепло у обогретого солнцем внешнего воздуха и нацеливают его в дом. Но такое отопление будет работать в случае, когда столб указателя температуры не спускается за 0°С.

До последних дней воздушные тепловые насосы тоже были результативны только в урезанном спектре температур, нижний порог которого пребывал на планке –10°С, при этом бережливость электроэнергии составляла до 75%. При последующем похолодании установка включала ТЭНы, и ее энергоэффективность понижалась, когда температура перекачивала за –20°С, отопление осуществлялось одним электричеством.

Теплонасосные системы, черпающие энергию из воздуха, в последнее время активно улучшались. Спектр их рабочих температур расширен до –25°С, коэффициент преображения тепла составляет 3 и не менее (для аналогии: у донных теплообменников он равен максимум 4) — это значит, что установка возбуждает втрое больше энергии, чем употребляет.

Системы привозятся целиком автоматическими, по стремлению клиента — в комплекте с бойлером и солнечным коллектором. Абсолютное превосходство такого оборудования — незначительные начальные траты, что является важным аспектом выбора.

Нередко строители сталкиваются с неприятностью негазифицированности районов проживания или нехватки выделенной электрической производительности. Временами газификация частного дома обходится в вымышленную сумму или стоимость 1 кВт·ч электроэнергии зашкаливает.

В таких ситуациях разыскивают другие варианты отопления коттеджа, стараясь к абсолютной самостоятельности от поставщика носителей, даже при сравнительно повышенной стоимости оборудования.

Монтаж солнечного насоса прежде всего своевременен при неимении газа, так как данный источник тепла пока остается самым доступным в России. При избрании установки стоит обратить свое внимание на ее сборку и ограничения в работе.

В комплекс оборудования солнечный установки входят: оборотный насос внешнего контура с реле давления, конденсатор, испаритель, компрессор, клапанный клапан, насос системы отопления, контроллер.

К данному вполне может быть добавлен интегрированный водонагреватель на 150–180 л и/или очертание инертного охлаждения, и теплоэлектронагреватель. Содержание заключительного дает возможность заметно уменьшить исходные траты на устройство геотермических и водных теплообменников и форсировать окупаемость установки в общем. Как?

Производительность солнечного насоса устанавливают из расчета предельной перегрузки во время минимальных зимних температур. Однако так как придерживаются они суммарно не продолжительнее 2-3 месяцев, «завышать» мощность установки экономически бессмысленно.

В этом случае правомерной будет организация системы по двувалентной схеме, другими словами на базе 2-ух источников — солнечного насоса с производительностью ниже вычисленной, на долю которого нужно порядка 85–90% вырабатываемой в течение года энергии, и электронагревателя, покрывающего остальные 10–15%.

При вычислении этого соответствия рассматривают не только лишь характеристики оборудования, но также и стоимость тепла, принимаемого от того и от иного источника. 2-й генератор включается в процесс подогрева на момент предельных нагрузок, «выравнивая» так что энергоэффективность солнечного насоса на протяжении года.

Особым источником тепла в двувалентной схеме может служить не только лишь ТЭН, но также и газовый, жидко- или твердотопливный котел, солнечные коллекторы. Так или иначе аккумуляция тепла происходит в буферном накопителе воды или смешанном накопителе-водонагревателе.

Применение водонакопителя обеспечивает надежность работы системы отопления, и улучшает ее бережливость с помощью возможности обзаводиться горячем в вечернее время, когда работает невысокий тариф на энергию.

Теплотехнический расчет термальных агрегатов должен производиться на основании характеристик, возможно отображающих климатические критерии точного района. Нормы, правильные для стран с не менее нежным климатом, на большей части территории РФ не «работают»

В отличии от трудоемкой подкладки внешних коллекторов, монтаж агрегатной части установки прост, к тому же ряд изготовителей могут предложить теплонасосы в качестве готовых моноблоков со всеми комплектующими.

К оборудованию подводят электричество и подключают очертание теплосъема, трубы низкотемпературной системы отопления (теплый пол, климатические стеновые панели и другие.) и по мере необходимости — очертание ГВС.

Получение солнечного насоса и монтаж оборудования (без подкладки коллектора) будут стоить в сумму от 12 до 50 млн. рублей./кВт. Окупается установка приблизительно за 5–9 лет. По экономичности эксплуатации она стоит на 2-ом месте после газового котла и вчетверо опережает электрические системы.

Вы можете оставить комментарий, или отправить trackback с Вашего собственного сайта.

Написать комментарий