Тепловой насос — тепловая энегия из окружающей среды

Тепловой насос получает тепло из своего природного окружения (земли, грунтовых вод, воздуха) и отдает его потребителю для отопления и приготовления горячей воды в жилом помещении. Принцип работы теплового насоса примерно аналогичен работе холодильника, правда вместо охлаждения, вырабатывается тепло.

Устройство теплового насоса

Схематично тепловой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров: в первом, внешнем, циркулирует теплоотдатчик (теплоноситель, собирающий тепло у окружающей среды), во втором — хладагент (вещество, которое испаряется, отбирая теплоту теплоотдатчика, и конденсируется, отдавая тепло теплоприемнику), в третьем — теплоприемник (вода в системах отопления и ГВС).
Внешний контур (коллектор) представляет собой уложенный в землю или в воду трубопровод, в котором циркулирует незамерзающая жидкость — антифриз. Источником низкопотенциального тепла может служить грунт, скальная порода, озеро, река, море и даже выход теплого воздуха из системы вентиляции какого-либо промышленного предприятия. Во второй контур, где циркулирует хладагент, как и в бытовом холодильнике, встроены теплообменники — испаритель и конденсатор, а также устройства, которые меняют давление хладагента — распыляющий его в жидкой фазе дроссель и сжимающий его уже в газообразном состоянии компрессор. Сперва температура хладагента ниже температуры источника тепла. Так как хладагент принимает тепло, то с увеличением температуры он начинает испаряться. Подключаемый компрессор увеличивает давление испаряемого хладагента, при этом хладагент нагревается (как у велосипедного насоса, когда при накачивании создается давление). Тепло отдается в систему отопления, так как температура, стоящего под высоким давлением паров хладагента выше, чем температура воды в контуре отопления. Пары хладагента при этом охлаждаются и превращаются в жидкость. После этого высокое давление снижается благодаря расширительному клапану, хладагент охлаждается и может снова принимать тепло из окружающей среды. Цикл начинается заново.

Источники тепла

Для получения тепловой энергии из окружающей среды можно использовать следующие источники тепла: грунтовые воды, земля и воздух.
Солнечная энергия, накапливаемая в земле, может быть извлечена с помощью земляного коллектора, горизонтально уложенным на большой площади, или через земляные зонды, которые бурятся перпендикулярно к поверхности земли на глубину до 100 м.  Эти варианты являются наиболее часто применяемыми в Германии. Кроме этого существует также возможность получать тепло из грунтовых вод (скважин). В этом случае вода берется из скважины и после забора тепла отводится в поглощающую скважину. При использовании воздуха в качестве источника энергии, тепло засасывается через приточный канал, потом с помощью теплового насоса передается  в отопительную систему и после возвращается в окружающую среду.

Кондиционирование при помощи теплового насоса

Некоторые тепловые насосы могут применяться для кондиционирования зданий. При этом имеются различия между двумя методами:
— обратный режим: принцип работы тепловых насосов становиться наоборот и соответствует холодильнику. Чаще этот вид работы обозначается  как «реверсивный» режим эксплуатации.
— прямое кондиционирование: летом, как правило, температуры внутри здания выше, чем температура поверхности земли или грунтовых вод. Низкие температуры поверхности земли и грунтовых вод, которые зимой используются в качестве источников тепла, в летнее время служат для естественного кондиционирования внутри здания. Хладагент забирает тепло из системы отопления и выводит его наружу. При этом режиме эксплуатации, называемым также „natural cooling“, у теплового насоса отключено управление и циркуляционный насос. Благодаря этому методу кондиционирования зданий достигается большая экономия энергии и затрат.

Установка и эксплуатация

В противоположность к другим возобновляемым источникам энергии как солнце и ветер, тепло окружающей среды может использоваться целый год круглосуточно. Современные тепловые насосы сконструированы таким образом, что в  зимнее время они полностью покрывают потребность в тепле (отопление и горячее водоснабжением). Тем самым тепловые насосы представляют настоящую альтернативу  традиционным системам отопления. Это относится и к модернизации инженерных систем старых зданий, так как тепловые насосы могут иметь температуру подачи до 65 градусов Цельсия и благодаря этому, может использоваться не только для систем отопления теплого пола, но и обычными радиаторными отопительными системами. Требуемые работы для установки первичного контура (зонда) производятся специализированными фирмами. Воздушные тепловые насосы еще более просты при монтаже и установке.

Vitocal 300-G Двухступенчатый рассольно-водяной тепловой насос мощностью от 42,4 до 85,6 кВт, двухступенчатый водо-водяной тепловой насос мощностью от 56,2 до 117,8 кВт, с температурой подачи теплоносителя до 60 °C

http://www.viessmann.ru

Добавить комментарий