avastkeys.ru

Насоси та їх види

Теплові насоси  насоси та їх види принцип роботи
Види теплових насосів
Опис різних технологій що використовуються у теплових насосах

Теплові насоси (геотермальні системи) принцип роботи

Тепловий насос - пристрій для переносу теплової енергії від джерела низькопотенційної теплової енергії (з низькою температурою) до споживача (теплоносія) з більш високою температурою.

Термодинамічно тепловий насос аналогічний холодильній машині. Однак якщо в холодильній машині основною метою є виробництво холоду шляхом відбору теплоти з будь-якого об’єму випарником, а конденсатор здійснює скидання теплоти в навколишнє середовище, то в тепловому насосі картина зворотна. Конденсатор є теплообмінним апаратом, що виділяє теплоту для споживача, а випарник - теплообмінним апаратом, що утилізує низькопотенційну теплоту та переробляє її у вторинні енергетичні ресурси і (або) нетрадиційні поновлювані джерела енергії.

Поняття холодильної машини та теплового насоса, класифікація і область застосування

Зазвичай холодильна машина переносить тепло від джерела, температура насоси та їх види нижче навколишнього середовища, до джерела, що має температуру навколишнього середовища, - води або повітря; в цьому випадку машина служить для охолодження або підтримки низьких температур в певному обсязі - холодильній камері.
За допомогою холодильної машини тепло можна перенести і до джерела, температура якого значно вище навколишнього середовища.

Це тепло можна корисно використовувати, наприклад, для опалення. У цьому випадку холодильну машину насоси та їх види називати тепловим насосом.

Більш конкретний опис роботи теплового насосу полягає в наступному:

1. Незамерзаючий теплоносій, що проходить по трубопроводу, який укладається, наприклад, в землю, забирає по ходу якусь кількість тепла, що накопичене в грунті, насоси та їх види нагрівається на кілька градусів.

Теплоносій, проходячи через спеціальний насоси та їх види, званий випарником, розташований всередині теплового насосу,  передає накопичене тепло  внутрішньому контуру теплового насоса.

2.

Внутрішній замкнений контур насоси та їх види насосу заповнений спеціальним хладагентом. Хладагент при низькому тиску і низькій температурі поступає у випарник. Сам хладагент має дуже низьку температуру кипіння. Коли він проходить через випарник, забирає накопичене тепло та переходить з рідкого стану в газоподібне з температурою +6град.С.

3.

Газоподібний хладагент потрапляє з випарника в компресор - серце теплового насосу, тут він стискається, його температура ще більше підвищується. При стисканні пари проходить виділення великої кількості тепла. Температура рідини підвищується до  35-60град.

С.

4. Далі нагрітий хладагент поступає в конденсатор, у якому відбувається передача тепла в контур споживання тепла - контур системи опалення та гарячого водопостачання.  Нагрітий до температури 45-60град.

теплоносій спочатку поступає в накопичувальний бак для зняття пікових навантажень теплового насосу. Після цього нагріта вода використовується як для системи опалення - поступає до опалювальних приладів, так і для подачі в  точки використання гарячої води.

5.

Хладагент, після того як віддав тепло в систему опалення, проходить крізь дросельний клапан, в якому за рахунок моментального зниження тиску, знову переходить в рідкий стан, а температура його різко падає. Після чого цикл повторюється:  хладагент знову потрапляє у випарник і забирає низькопотенційне тепло.

Ефективність використання теплового насосу залежить від його коефіцієнту перетворення, який  визначається відношенням  кількості тепла в кВт, отриманого від теплового насосу, до витрат енергії для роботи компресора (приводу) теплового насоса.

Цей коефіцієнт може бути від 2,5 до 5 для різних типів теплових насосів. Так пояснюється велика ефективність використання теплового насосу: тепловий насос, наприклад, споживає 1 кВт електричної насоси та їх види, а в залежності від типу теплового насоса і умов його експлуатації, забезпечує 3,5- 7 кВт теплової енергії. Так визначається ККД, або коефіцієнт перетворення теплового насосу.

Основне правило - якщо меншою буде різниця температур між вхідною та вихідною температурою теплоносія в системі споживання, тем менше треба затратити енергії компресору теплового насосу для  нагріву теплоносія до потрібної температури.

Коефіцієнт корисної дії теплового насоса (ТН) найвищий при використанні ТН в низькотемпературних системах опалення  - системах з  теплими підлогами чи фанкойлами, або з радіаторами, розрахованими на знижену температуру подачі.

Теплові насоси  в холодну пору року опалюють приміщення, а в теплу пору року використовуються для охолодження повітря в будинку.

В такому випадку тепло з  повітря приміщень будинку забирається  та передається  назад у землю, повітря чи у водоймище.

Багатофункційність використання є однією з найважливіших переваг теплових насосів.

На сьогоднішній день теплові насоси - геотермальні, повітряні чи водяні, є найбільш ефективним, екологічним та енергозберігаючим видом теплотехнічного обладнання, що використовується для опалення, кондиціонування приміщень та гарячого водопостачання.

насоси та їх види

Навіть в умовах відсутності державної підтримки та стимулювання впровадження такої енергоефективної техніки для населення України, при високих первинних інвестиціях,- реальних кращих за теплові насоси альтернатив на сьогоднішній день не існує. Ціни на теплові насоси в зв'язку зі зростанням темпів їх використання та все більшою популярністю в світі,  знижуються.

Види насоси та їх види насосів

По виду затрачуваної енергії теплові насоси поділяють на:

  • Компресійні теплові насоси - споживають механічну енергію
  • Теплоізолюючі теплові насоси- теплову енергію джерел тепла з температурою вище навколишнього середовища
  • насоси та їх види теплові насоси використовують безпосередньо електричну енергію.

У насосах перших двох типів перенесення тепла досягається в результаті вчиненого робочим тілом в машині зворотного кругового процесу (зворотний цикл).

У термоелектричної машини перенесення тепла відбувається при впливі потоку електронів на атоми.
В залежності від властивостей і агрегатного стану робочих тіл, за допомогою яких здійснюються процеси, холодильні машини діляться на парові і газові. У парових холодильних машинах робочі тіла при здійсненні процесів змінюють свій агрегатний стан.

У газових холодильних машинах агрегатний стан робочого тіла не змінюється.
У холодильній машині зворотний круговий процес, що чиниться за рахунок механічної енергії, отриманої в насоси та їх види циклі, може здійснюватися в різних умовах.
Машина насоси та їх види по холодильному циклу, якщо тепло від джерела низької температури переноситься до навколишнього середовища.

У цьому випадку вона служить для охолодження або підтримки постійних низьких температур. При перенесенні тепла від навколишнього середовища до джерела з більш високою температурою холодильна машина працює як тепловий насос і використовується для теплопостачання. Якщо тепло переноситься від джерела низької температури до джерела з температурою вище навколишнього середовища, машина працює по теплофикаційному циклу і служить як для охолодження, так і для теплопостачання.
Тепловий насос - термодинамічна установка, в якій теплота від низькопотенційного джерела передається споживачеві при більш високій температурі.

При цьому витрачається механічна енергія.
Велику перспективу представляє використання теплових насосів в системах гарячого водопостачання (ГВП) будівель.

Відомо, що в річному циклі на ГВП витрачається приблизно стільки ж тепла, як і на опалення будівель.Джерелом низькопотенційної теплової енергії може бути тепло як природного, так і штучного походження.

В якості природних джерел низькопотенційного тепла можуть бути використані:

  •  тепло землі (тепло грунту);
  •  підземні води (грунтові, артезіанські, термальні);
  •  зовнішнє повітря.

В якості штучних джерел низькопотенційного тепла можуть виступати:

  •  вентиляційне повітря;
  •  каналізаційні стоки (стічні води);
  •  промислові скиди;
  •  тепло насоси та їх види процесів;
  •  побутові тепловиділення.

Таким чином, існують великі потенційні можливості використання енергії навколо нас, і тепловий насос представляється найбільш вдалим шляхом реалізації цього потенціалу.
Раніше тепловий насос використовувався в першу чергу для кондиціонування (охолодження) повітря.

Система була здатна також забезпечити певну опалювальну потужність, в більшій чи меншій мірі задовольняє потреби в теплі в зимовий період. Однак характеристики цього обладнання стрімко змінюються: зараз у багатьох країнах Європи теплові насоси використовуються в опаленні та ГВП.

Таке насоси та їх види пов'язане з пошуком екологічних рішень: замість традиційного спалювання викопного палива - використання альтернативних джерел енергії, наприклад, сонячної.

Для масового споживача одним з найбільш бажаних варіантів використання нетрадиційних джерел енергії є використання низькопотенційного тепла за насоси та їх види теплових насосів.

Успіх застосування теплових насосів залежить від двох чинників: звідки ви вирішите черпати низькотемпературне тепло, і як обігрівається ваш будинок (водою або повітрям).

Справа в тому, що агрегат працює як перевалочна база між насоси та їх види тепловими контурами: одним, що нагріває, на вході (на стороні випарника) і іншим, опалювальним, на виході (конденсатор).

По виду теплоносія у вхідному і вихідному контурах насоси ділять на шість типів:

  • грунт-вода
  • вода-вода
  • насоси та їх види грунт-повітря
  • вода-повітря
  • повітря-повітря

Опис різних технологій що використовуються в теплових насосах

Теплові насоси - "грунт-вода"

Грунт - це, мабуть, найбільш універсальне джерело розсіяного тепла.

Він акумулює сонячну енергію і круглий рік підігрівається від земного ядра. При цьому він завжди "під ногами" і здатний віддавати тепло незалежно від погоди. Адже вже на глибині 5-7 м температура практично постійна протягом всього насоси та їх види.

Для середньої смуги Росії вона становить 5-8 ° С. Це дуже підходящі умови для роботи ТН. Більш того, у верхніх шарах землі мінімум температури досягається на пару місяців пізніше піку морозів - потреба в інтенсивному обігріві до цього часу зменшується.

В цілому ж грунт досить надійно поставляє калорії. Необхідна енергія збирається теплообмінником, заглибленим у землю, і насоси та їх види в носії, який потім подається у випарник ТН і повертається назад за новою порцією тепла. В якості такого переносника енергії використовують незамерзаючу, екологічно нешкідливу рідину (її називають також "розсолом" або антифризом). Це може бути Тридцятивідсотковий водний розчин етилен-або пропіленгліколю.

Є й інша схема збору тепла, коли замість "розсолу" у контурі циркулює фреон, який перетворюється на пару прямо в трубах теплосборника.

Але, хоча ця схема підвищує ККД, її експлуатація складна. Сьогодні найбільш популярні системи з "розсолом". У них використовуються два види теплообмінників: грунтовий колектор і грунтовий зонд.

Обидва виконуються із поліетиленових труб діаметром 25, 32 або 40 мм (чим більше - тим краще насоси та їх види тепла, але і система дорожче).

Грунтовий колектор (горизонтальний) являє собою довгу трубу, горизонтально покладену під шаром грунту. Головне достоїнство насоси та їх види універсальність і простота монтажу.

Знайшов вільну площадку - рий канавки і укладай трубу. Є різні схеми розкладки труби: петля, змійка, зигзаг, плоскі і гвинтові спіралі різних форм і т. п. Вибір визначається теплопровідністю грунту і геометрією ділянки. Продуктивність теплосбору більша на зволожених суглинках і менша - на сухих піщаних ділянках. У середньому 1 м2 поверхні грунту може забезпечити "постачання" 10-35 Вт потужності.

Довжину труби в одній петлі, причому цільною, без роз'ємів, прагнуть обмежити (не більше 600 м), інакше помітно збільшується витрата енергії на циркуляційному насосі. Якщо потрібна більша потужність, петель роблять кілька.

У колекторів є особливість, що доставляє масу клопоту монтажникам. Виявляється, температура шару грунту навколо труб поступово знижується, і тим сильніше-чим вище продуктивність ТН.

Вона може опускатися нижче нуля, а масив навіть промерзати. Тому головне завдання при монтажі теплосборника - за розумні гроші зробити його таким, щоб грунт встигав за літо набрати "теплової жирок", але при цьому продовжував поставляти енергію для підготовки гарячої води.

Єдиних норм тут немає, адже грунти та кліматичні умови районують. Весною, коли запаси тепла вичерпуються, верхній шар землі швидше прогрівається енергією сонця і талих вод.

Грунтові зонди (вертикальні колектори) - це система довгих труб, що опускаються в глибоку свердловину (50-150 м). Тут потрібен лише клаптик землі, зате потрібні дорогі бурильні роботи. На глибині завжди однакова температура - близько 10 ° С, тому зонди потужніші горизонтальних колекторів.

Метр їх довжини поставляє від 30 до 100 Вт теплової потужності, в залежності від грунту. Найбільш застосовувані зонди: труба в трубі і U-образний зонд. По одній лінії "розсіл" подається циркуляційним насосом вниз, по іншій їм же піднімається наверх, до випарника. Для поліпшення теплопередачі і підвищення міцності зонду, зазор між землею або обсадною трубою і робочими трубами заповнюється Насоси та їх види або бетоном.

Якщо потрібно отримати велику потужність, таких теплосбірників роблять кілька. Відстані між ними - 5-7 м.

Теплові насоси "вода-вода"

Джерелом тепла можуть бути поверхневі (річки, насоси та їх види або грунтові води (свердловини), а також скидна вода технологічних установок. Самі насоси майже не відрізняються від тих, які працюють з "розсолом".

Але, завдяки більш високій температурі теплоносія, взимку річна ефективність застосування пристроїв типу "вода-вода" виявляється максимальною. А якщо поруч тече незамерзаюча річка або знаходиться ставок, ви можете укласти петлю труби з антифризом насоси та їх види дно (притопивши вантажами) і обігріватися практично задарма.
Зі свердловиною складніше.

Воду з неї (з розрахунку близько 0,25 м3 / ч на 1 кВт теплової потужності) свердловинним насосом подають прямо у випарник, а зливають у другу свердловину, віддалену від першої вниз за течією насоси та їх види в підземному шарі на 15-20 м.

При цьому водоносний шар повинен прийняти і відвести злиту воду, інакше невеличка повінь вам забезпечена.

Теплові насоси "повітря-вода"

По універсальності застосування в Українських умовах цей тип насосів займає доки покищо друге місце.

І самі насоси дешевші, і труби (з незмінними земляними роботами) не вимагаються. Недолік один, але істотний: з насоси та їх види повітря багато тепла не відбереш.

Стійко, хоча і із зменшеною потужністю, ці пристрої працюють до -15 ° С, а потім треба включати інший котел. У деяких моделях в конструкцію вже вбудовані ТЕНи потужністю від 3 до 12 кВт. Крім того, фірми наполегливо працюють над тим, щоб ще більше знизити робочу температуру.

Конструктивно пристрої типу "повітря-вода" виконуються двох компонувальними схемами: спліт і моно.

У першому випадку установка складається з двох блоків, з'єднаних комунікаціями. Один, зовнішній, включає потужний вентилятор і випарник (монтується на ділянці недалеко від будинку). Другий, внутрішній, містить конденсатор і автоматику і встановлюється в приміщенні.

Компресор може розташовуватися або зовні - насоси та їх види не шумів, або у будинку, або у внутрішньому модулі. У моноблоках всі елементи збираються в загальному корпусі і монтуються в будинку, а з вулицею з'єднуються гнучким воздуховодом. Вони поставляються більшістю фірм, але володіють обмеженою потужністю - зазвичай 3-16 кВт. Є моноблоки, що допускають як зовнішній, так і внутрішній монтаж.

В останні роки, у зв'язку з погіршенням вентиляції житла через широке застосування пластикових герметичних вікон зі склопакетами, ТН "повітря-вода" отримали додатковий розвиток.

Крім опалення та підготовки гарячої води, деякі моделі "навчилися" не лише працювати в системах вентиляції, але ще використати тепло відпрацьованого (отточного) повітря приміщень. Теплові насоси, що черпають тепло в зовнішньому повітрі, досить популярні і дуже ефективні на Чорноморському узбережжі, де температура рідко йде у великий «мінус».

Теплові насоси, призначені виключно для приготування гарячої санітарної води, найчастіше в якості джерела тепла використовують повітря з навколишнього середовища, але рівним чином можуть використовувати і відводиме повітря.
Слід зазначити, що поступово збільшується пропозиція теплових насосів реверсивного класу "повітря-вода", що найчастіше поставляються в комплекті з розширювальним баком і насосним агрегатом.

За насоси та їх види замовленням поставляється накопичувальний резервуар. Такі насоси можна врізати безпосередньо в існуючі водопровідні системи.

Купити теплові насоси:


Источник: http://www.ecosvit.net/ua/teplovij-nasos-vidi-ta-zastosuvannya