Тепловой насос – производство тепла из ниоткуда

11.08.2017

На сегодняшний день геотермальный тепловой насос является наиболее эффективной энергосберегающей системой отопленияи кондиционирования. Геотермальные тепловые насосы получили широкое распространение в США, Канаде и странах Европейского Сообщества. ГТН - системы устанавливаются в общественных зданиях, частных домах и на промышленных объектах. Толчок к развитию ГТН - системы получили после энергетических кризисов 1973 и 1978 годов. В начале своего развития ГТН - системы устанавливались в домах высшей ценовой категории, но за счет применения современных технологий геотермальные тепловые насосы стали доступны большинству потребителей. Они устанавливаются в новых зданиях или заменяют устаревшее оборудование с сохранением или незначительной модификацией прежней отопительной системы. Геотермальный тепловой насос был установлен даже в широко известном небоскребе Нью-Йорка The Empire State Building. В мире – масштабы использования. К настоящему времени масштабы внедрения геотермальных тепловых насосов в мире ошеломляют: • В США ежегодно производится около 1 млн. геотермальных тепловых насосов. При строительстве новых общественных зданий используются исключительно геотермальные тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США. • В Швеции 70% тепла обеспечивается тепловыми насосами. В Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается геотермальными тепловыми насосами общей мощностью 320 МВт, использующими как источник тепла … Балтийское море с температурой + 8°С. • В Германии предусмотрена дотация государства на установку тепловых насосов в размере 400 марок за каждый кВт установленной мощности. • Общий объём продаж выпускаемых за рубежом ГТН составляет 125 млрд. долларов США, что превышает мировой объём продаж вооружений в 3 раза. • В мире по прогнозам Мирового Энергетического Комитета к 2020 году доля геотермальных тепловых насосов в теплоснабжении составит75%. Какие преимущества позволили ГТН в столь короткий срок вытеснить традиционные источники энергии? Экономичность. Солнце - самый мощный источник энергии, оно нагревает воздух, воду, земную поверхность и глубины. Тепловой насос извлекает эту накопленную солнечную энергию. Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД ГТН - системы (от 300% до 700%) и позволяет получить на 1 кВт затраченной энергии 3-7 кВт тепловой энергии или 15-25 кВт мощности по охлаждению на выходе. Система исключительно долговечна и прослужит от 25 до 50 лет без особого внимания к себе. Универсальность. Один электронный модуль контролирует сразу все процессы - отопление, охлаждение и нагрев воды. Системный мониторинг осуществляется микропроцессорными средствами автоматики, автоматизированная система управления обеспечивает безопасный и эффективный режим работы теплового насоса и вспомогательного оборудования. Комфорт. ГТН - система работает устойчиво, колебания температуры и влажности в помещении минимальны. Отсутствует шум. Применяется повсеместный климатический контроль. Надежность. Содержит минимум подвижных частей, отсутствует внешнее оборудование. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют специальных навыков и описаны в инструкциях к конкретным моделям. Cрок эксплуатации земляного коллектора зависит от уровня кислотности почвы и может достигать 50-100 лет, при повышенном же "pH" - приблизительно 30 лет. Непосредственно в самой установке единственной движущей частью является компрессор, срок службы которого составляет 15 лет, и который можно легко и дешево заменить по истечении срока его эксплуатации. Безопасность. Нет открытого пламени, отсутствуют выхлопы, сажа и другие вредные выбросы. Эффективность и совместимость. Более чем в три раза эффективней традиционных систем. Тепловой насос совместим с практически любой циркуляционной теплопроводной отопительной системой, независимо от типа котла (теплообменника, бойлера и т.д.). Экология. Экологически чистый метод отопления и кондиционирования, т.к. используется возобновляемая тепловая энергия земли. Насос не производит вредных выбросов, воздействие коллектора минимально, хладагент R407C, циркулирующий в агрегате, нетоксичен, безвреден для озонового слоя. Дизайн. Установка ГТН не нарушает концепцию фасада здания (т.к. нет внутреннего и внешнего блока – в отличие от кондиционеров и сплит – систем), и занимает минимум пространства. Кто является автором «идеи»? В начале позапрошлого века, в 1852 г. лорд Келвин (Уильям Томсон) предложил практическое применение этого феномена, назвав его “умножителем тепла”. Тогда еще Келвин считал, что в силу ограниченности невосстанавливаемых ресурсов у его изобретения большое будущее, а затраты на отопление должны составлять всего 3% от существующих. В его "умножителе тепла", или как сейчас называют, геотермальном тепловом насосе, в качестве теплоносителя использовался воздух: он расширялся (охлаждаясь при этом) в специальной емкости, затем подавался в теплообменник, где нагревался наружным воздухом. При последующем сжатии до атмосферного давления воздух нагревался до температуры выше окружающей и после этого подавался в обогреваемое помещение, вызывая немалое удивление окружающих. Принцип работы ГТН - система работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении. Работа теплового насоса осуществляется в компрессионно-конденсаторном цикле. Теплоноситель (обычно вода, иногда энергия грунта и воздуха) подается из земли или водоема в тепловой насос, где низко-потенциальное тепло Земли отбирается и передается по системе воздуховодов или трубопроводов к потребителю. В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии может быть использовано тепло как естественного происхождения (наружный воздух; тепло грунтовых, артезианских и термальных вод; воды рек, озер, морей и других незамерзающих природных водоемов), так и тепло техногенного происхождения (промышленные сбросы, очистные сооружения, тепло силовых трансформаторов и любое другое бросовое тепло). Цикл приводится в действие электрическим двигателем. Энергетический цикл можно представить несколько иначе. Электричество приводит в действие электродвигатель, от которого механический момент передается на компрессор. В результате тепло, накопленное землей или водоемом, отбирается теплообменниками теплового насоса. Электрическая энергия затрачивается только на перекачивание жидкости, но ничего удивительного в получении дополнительной энергии нет, т.к. используется уже накопленное Землей тепло. Сегодня тепловые насосы выпускаются тепловой мощностью от 2 кВт до 200 МВт.

Тепловой насос

Область применения тепловых насосов Тепловые насосы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, жилом и общественном секторах: • в жилищно-коммунальном хозяйстве с помощью ГТН может осуществляться автономное теплоснабжение отдельных многоэтажных зданий и зданий типа котеджей; • в общественных зданиях с кондиционированием воздуха обычно применяют совмещенные кондиционеры, обеспечивающие охлаждение воздуха в теплый период и нагревание в режиме теплового насоса в холодный; • на промышленных предприятиях тепловые насосы применяют для утилизации теплоты выбросов, водооборотных систем, стоков с целью использования такого тепла для теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения. В условиях нашего климата. В условиях климатических особенностей нашего региона возможно использование ГТН для постоянного и бесперебойного нагрева воды в системах горячего водоснабжения и устройства тёплых полов, а также для нагрева воды в системах отопления в зимнее время до температуры от+35 до+40 °С с дальнейшим нагревом до +95°С традиционными источниками тепла. Это объясняется тем, что существующие тепловые насосы не могут поднять температуру теплоносителя до максимальных (в пиковые нагрузки в условиях сурового климата) величин и в большинстве своем обеспечивают 50—55°С. Когда температура теплоносителя в расчетный период превышает 55°С, требуется использование пиковых донагревателей при низких наружных температурах. Можно использовать ГТН различных типов и мощности. * Тепловые насосы открытого цикла используют грунтовые воды как главный источник энергии. Теплоноситель подается непосредственно из водоема и после прохождения цикла охлажденным возвращается обратно. При идеальных условиях использование ГТН с открытым циклом может быть наиболее экономичным типом геотермальной системы. * Тепловые насосы с закрытым водоемным циклом крайне экономичны, так как при установке используется доступный водоем, и отсутствуют затраты на земляные работы. Спирали труб просто помещаются на дно водоема. * Тепловые насосы с горизонтальным теплообменником рассматриваются лишь при наличии поверхности необходимой площади. Замкнутый контур теплообменника укладывается горизонтально в глубокие траншеи, длина которых варьируется от 30 до 120 метров. * Замкнутый контур теплообменника устанавливается вертикально в подготовленные отверстия. Применяется в тяжелом грунте или при ограниченности пространства участка. Буровое оборудование используется для сверления отверстий малого диаметра на глубину 25-90 метров. При строительстве многоэтажных жилых домов трубопроводы просто закладываются в сваи, служащие опорой фундамента дома. Зимой ГТН - система тепло неостывшей земли передает в дом. Этот же цикл используется и при нагреве воды. Летом ГТН - система излишки тепла в доме передает через теплообменник в обратном направлении.

Вернуться к списку