Тепловые насосы

Тепловая энергия существует вокруг нас, и проблема состоит в том, как ее извлечь, не
затрачивая при этом значительных энергоресурсов. В наши дни используется лишь минимальное количество этой «бесплатной» энергии

Энергосберегающие системы отопления.
Солнце
– самый мощный источник энергии, оно нагревает воздух, воду, земную
поверхность и глубины. Желание человека жить комфортно, пользуясь
благами цивилизации, неудержимо растет, но и растет стоимость
энергоносителей – нефти, газа, угля, древесины, которые стремительно
истощаются, что грозит человечеству глобальной экологической
катастрофой. Один из выходов из этой ситуации состоит в использовании
уже произведенной энергии – солнечного тепла, рассеянного в окружающей
среде.

Тепловая энергия
существует вокруг нас, и проблема состоит в том, как ее извлечь, не
затрачивая при этом значительных энергоресурсов. В наши дни
используется лишь минимальное количество этой «бесплатной» энергии.
Тепловой насос
является наиболее эффективной энергосберегающей системой отопления и
кондиционирования, представляя собой замену котлов на жидком, газовом
топливе или электроэнергии. Тепловой насос использует тепло, рассеянное
в окружающей среде: в земле, воде, воздухе. (Специалисты называют его низкопотенциальным
теплом). В отличие от других видов отопительных систем, тепловой насос
переводит тепло из одного места в другое. Даже при относительно
холодных наружных температурах, тепловой насос извлекает тепло извне
для отопления дома. Летом система меняет направление движения тепла и
работает для охлаждения дома.
Применение тепловых насосов различной
тепловой мощности является принципиально новым решением проблемы
теплоснабжения и позволяет в зависимости от сезонности и условий работы
достигать максимальной эффективности в их работе.
Тепловые насосы имеют большой срок службы до капитального ремонта и
работают в полностью автоматическом режиме. Обслуживание установок
заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле
режима работы. С тепловыми насосами идеально сочетается отопление
теплыми полами и охлаждение воздухоохладителями (фанкойлами).
Тепловые насосы получили широкое распространение в США, Канаде и
странах Европейского сообщества, где устанавливаются в общественных
зданиях, частных домах и на промышленных объектах.
Сегодня масштабы внедрения тепловых насосов в мире идут ошеломляющими темпами:
-в США ежегодно производится около 1 млн. тепловых насосов, которые
устанавливаются в новых зданиях или заменяют собой старую отопительную
систему, причем при строительстве новых общественных зданий
используются исключительно тепловые насосы. Эта норма была закреплена
Федеральным законодательством США.
-в Швеции 70% тепла обеспечивается тепловыми насосами;
-в Германии предусмотрена дотация государства на установку тепловых насосов;
-по прогнозам Мирового Энергетического Комитета, к 2020 году в развитых
странах мира теплоснабжение с использованием тепловых насосов составит
75%.
1. Устройство теплового насоса
Принцип работы теплового насоса
аналогичен работе холодильника. Разница лишь в том, что в холодильнике
тепло от охлаждаемых продуктов отбирается посредством испарителя и
через конденсатор отводится в помещение, а при работе теплового насоса
тепло отбирается из окружающей среды (земли, воды, воздуха) и подается
в систему отопления, т.е. аккумулируется не холод, а тепло.

Тепловой насос состоит из 4 основных аппаратов:
1. Испаритель
2. Конденсатор
3. Компрессор (повышение давления и температуры фреона)
4. Дроссельный клапан (понижение давления и температуры фреона)
Цикл работы холодильника и теплового насоса абсолютно одинаков, разные только параметры настройки.
Таким образом, и в холодильнике, и в тепловом насосе должны быть аппараты в которых будут происходить рабочие процессы, рабочее вещество, и устройства, изменяющие давление и температуру этого вещества.
Рабочее вещество для тепловых насосов то же, что и для холодильников – хладагент или, по-старому, фреон. Сейчас разработаны и применяются экологически безопасные фреоны.
Испаритель и конденсатор
– это теплообменники. В бытовом холодильнике испаритель (где отбирается
теплота) расположен внутри камеры и самый холодный на ощупь. А
конденсатор это та самая горячая решетка позади камеры.
Устройство для повышения давления испарившегося фреона – компрессор, а для понижения давления — дроссельный клапан.
Эти аппараты связаны замкнутым трубопроводом в единый контур. В системе циркулирует хладагент,
который в одной части цикла представляет собой жидкость, а в другой –
газ. Хладагент подбирается такой, чтобы мог закипать даже при минусовой
температуре. Поэтому, даже когда совсем холодную воду прогоняют через
каналы испарителя, жидкий хладагент все равно испаряется. Точка кипения
хладагента лежит низко, приблизительно -30оС при атмосферном давлении,
поэтому может использоваться даже с низкотемпературным источником.
Далее пары хладагента всасываются в компрессор, где сжимаются. При
повышении давления температура хладагента сильно увеличивается ( до
+35оС — +65оС). Затем горячий и сжатый пар хладагента направляется в
конденсатор с водяным охлаждением. На холодных поверхностях пар
хладагента конденсируется, превращаясь в жидкость, а его тепло
передается воде в системе отопления и горячего водоснабжения здания.
Дроссельное устройство понижает давление и температуру пара хладагента
после конденсатора. Далее фреон поступает в испаритель. Таким образом
цикл замыкается.

2.Принципиальная схема работы теплового насоса.
Схематично тепловой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров:
Первый — внешний контур: в нем циркулирует теплоноситель (вещество, собирающее тепло окружающей среды).
Второй
– контур, в котором циркулирует хладагент (вещество, которое
испаряется, отбирая теплоту у теплоносителя, и конденсируется,
передавая тепло хладоносителю).
Третий – контур хладоносителя (вода в системах отопления и горячего водоснабжения здания).
Источником энергии может быть воздух, грунт, скальная порода, озеро,
выход теплого воздуха из системы вентиляции или от какого-либо
промышленного оборудования, вообще любой источник тепла с температурой
-1°С и выше, доступный в зимнее время.

Внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой
полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или воду. Теплоноситель –
30% раствор этиленгликоля.

1

3. Об источниках тепла.
Земные недра
являются бесплатным источником тепла. Внутренняя температура
приповерхностного слоя Земли составляет около 10°С и не зависит от
сезона: зимой она выше, а летом – ниже температуры воздуха.
Использование тепла земных недр является экологически чистой, надежной
и безопасной технологией обеспечения теплом и горячим водоснабжением
всех типов зданий, больших и малых, общественных и частных.
Источник рассеянного тепла
можно обнаружить в любом уголке планеты. Земля и воздух найдутся и на
самом заброшенном участке, вдали от газовых магистралей и линий
электропередач – везде этот агрегат раздобудет для себя «пищу», чтобы
бесперебойно отапливать ваш дом, не завися от капризов погоды,
поставщиков дизельного топлива или падения давления газа в сети. Даже
отсутствие нужных 2-3 кВт электрической мощности не помеха. Для привода
компрессора в некоторых моделях используют дизельные или бензиновые
двигатели.
В российских условиях, когда уже в 100 км от Москвы
или Санкт-Петербурга не всегда можно подключиться к газовой сети, такие
возможности трудно переоценить.

Эта запись защищена паролем. Введите пароль, чтобы посмотреть комментарии.