Джерела тепла для теплових насосів

  • Джерела тепла для теплових насосів

Для роботи будь-якого теплогенератора, в тому числі і теплового насоса, потрібне певне джерело тепла, яке буде забезпечувати робочий процес агрегату, а саме: нагрівати внутрішній теплоносій, що передає тепло від зовнішнього контуру внутрішньому контуру опалення.

Здебільшого розрізняють наступні типи джерел тепла для роботи теплових насосів:

  • геотермальний тип (тепло, отримане з грунту або грунтових вод)
  • повітряний тип (відбір тепла з навколишнього повітря)
  • вторинний тип (переробка залишків тепла після технологічного процесу)

Далі розглянемо деякі джерела тепла, їх плюси і мінуси.

Температурні здатності джерела теплової енергії мають величезне значення для продуктивної і ефективної роботи геотермального або повітряного насоса. Ґрунтуючись на обліку теплових характеристик джерела, температурному режимі роботи системи опалення, потужності теплового насоса, обов'язково здійснюється проектування всієї майбутньої системи теплопостачання. Для максимально ефективної роботи системи необхідно:

  • при проектуванні повинні проводиться розрахунки теплових втрат будівель;
  • по максимуму необхідно використовувати низькотемпературні поверхневі системи нагріву (тепла підлога, теплі стіни);
  • розрахувати додаткову потужність, яка буде витрачатися для приготування гарячої води;
  • детально розпланувати надійну і стабільну роботу теплового насоса в рамках оптимальних робочих навантажень протягом тривалого терміну експлуатації 15-20 років;
  • при використанні ґрунту у вигляді геотермального поля в якості джерела тепла, обов'язково провести обстеження ґрунту для обліку геологічних особливостей, які дадуть розуміння про його теплової ємності. Якщо ж джерелом буде обрана вода, буде потрібно провести хімічний аналіз на вміст домішок і солей, а також потрібно буде отримати висновок бурової компанії про дебет свердловини. Всі перераховані вище аспекти повинні враховуватися при проектуванні систем опалення, де в якості генератора тепла обраний тепловий насос.

Ґрунт

Ґрунт вважається одним з кращих акумуляторів тепла низької температури. Це обумовлюється його здатністю акумулювати сонячну енергію, що потрапляє на поверхню Землі. Також ґрунт підживлюється енергією і теплом талих ґрунтових вод, ну і звичайно ж, постійно прогрівається за рахунок енергії земного ядра. Стабільна температура протягом усього року робить ґрунт мало не ідеальним джерелом тепла. Так, наприклад на глибині всього 7-10 метрів, температура землі тримається в діапазоні 10-12 С.






Теплові властивості землі залежать від ряду факторів: тип ґрунту, його структура і геологія, вологість. Чим більше вологи в землі, - значить, велику кількість тепла можна зібрати і навпаки. Вологі суглинки матимуть більший запас тепла, ніж піщані ґрунти.


Ґрунтові води

Практично всі теплотехніки вважають, що ґрунтові води є найпотужнішим і найстабільнішим джерелом тепла. На протязі всього року, незалежно від сезону, температура води залишається незмінною і може коливатися в діапазоні 7-12°С, та, найцікавіше, що дуже часто вода в свердловині або колодязі взимку збільшує свою температуру на 1-2°С в порівнянні з літнім періодом. Це, в свою чергу, збільшує коефіцієнт перетворення (COP) теплового насоса. Схема роботи такого геотермального насоса полягає у використанні тепла води, яка перекачується з однієї свердловини в іншу.

Перша, і вона ж повинна бути «верхньою», свердловина забезпечує необхідний обсяг води для подачі тепла на випарник насоса (1-й теплообмінник). Там відбувається відбір тепла у свердловини води.

Друга, і вона ж «нижня», свердловина приймає в себе вже охолоджену воду. Нагадаємо, що абсолютно важливим елементом розрахунку системи геотермальних насосів вода/вода, є хім. аналіз складу води. Найчастіше, склад ґрунтових вод не відповідає вимогам виробників і доводиться використовувати в системі проміжний теплообмінник, який виноситься назовні поза корпусу теплового насоса. Це дозволяє захистити дороге обладнання від агресивних солей і домішок, що містяться у воді. При проектуванні опалювальної системи з використанням теплових насосів вода-вода потрібне проведення дослідження геології ділянки. Свердловини, які братимуть участь в процесі перекачування води, повинні мати паспорт від бурової компанії, який підтвердить її дебет і кредит віддачі і прийняття води. Наприклад, для того щоб отримати 1 кВт теплової енергії нам буде потрібно перекачувати від 0,25 м³/год, тобто для правильної роботи теплового насоса потужністю 20 кВт, доведеться перекачувати 5 м³/год.

Повітря, як джерело теплової енергії

Повітря є найдоступнішим джерелом тепла, для його використання потрібно найменше інвестицій. Все дуже просто і зрозуміло: на вулиці встановлюється зовнішній блок теплового насоса (на вигляд один в один схожий на блок кондиціонера, тільки як правило більше), в цьому блоці розміщуються теплообмінник-випарник і вентилятор.

За допомогою вентилятора повітря подається на теплообмінник, той, в свою чергу, відбирає тепло у повітряних потоків (в випарнику циркулює швидко закипілий газ фреон R407, в сучасних установках - R410, киплячий навіть при -40°С). Сучасні повітряні теплові насоси здатні працювати при температурах до -25°С, для цього їх комплектують додатковими електричними нагрівачами (ТЕН), а іноді експлуатують в бівалентному режимі - в парі з газовим або твердопаливним котлом. Найкраще повітряні насоси себе показують в будинках з низькими показниками теплових втрат, які добре утеплені, мають якісне скління і система опалення оснащена поверхневими нагрівачами з низькою температурою подачі 30-45°С. Як правило, середній коефіцієнт перетворення (СОР) теплових агрегатів повітря-вода протягом року становить 3-3,5.

При всіх позитивних сторонах теплових насосів, які відбирають тепло з повітря, існує думка, що вони не можуть працювати в моно режимі, навіть в добре утеплених будинках, так як в Україні дуже низькі температури. Але результати спостережень за погодою говорять про зворотне. Наприклад, за останні 3 роки в Києві простежується наступна статистика по опалювальним періодів:

  • всього 3 дня була температура ≤ - 15 ° С;
  • зафіксовано 32 дня з температурою ≤ - 7 ° С;
  • 72 дня була температура в діапазоні - 5 - 0 ° С;
  • залишилися 259 днів температура була більш 0 ° С.

На підставі наведених даних можна сміливо робити висновки, що при правильному проектуванні тепловий насос повітря-вода може закривати всs 100% потреб будинку, як по опаленню так і з гарячого водопостачання, а влітку він буде охолоджувати Ваш будинок або квартиру.

Рекомендовані товари

Повітряний тепловий насос Vaillant aroTHERM split  VWL 35/5 AS з внутрішнім блоком uniTOWER

Повітряний тепловий насос Vaillant aroTHERM split VWL 35/5 AS з внутрішнім блоком uniTOWER

Vaillant aroTHERM split з внутрішнім блоком uniTOWER - повітряний тепловий насос, зібраний за принципом split-системи, що складається з двох модулів: зовнішнього aroTHERM VWL 35/5 AS 230V і внутрішнього uniTOWER VWL 58/5 IS MB5. Внутрішній блок оснащ..

281700 грн.

Геотермальний тепловий насос Vaillant flexoTHERM exclusive VWF 57/4

Геотермальний тепловий насос Vaillant flexoTHERM exclusive VWF 57/4

Vaillant flexoTHERM exclusive VWF 57/4 - геотермальний тепловий насос, випускається в двох варіантах: для однофазної (220 В) і трифазної (380 В) мереж. Теплова потужність В0 / W35 - 5,3 кВт, де В - це температура грунту, а W - температура п..

246700 грн.

Повітряний тепловий насос Bosch Compress 3000 АWBS 4

Повітряний тепловий насос Bosch Compress 3000 АWBS 4

Bosch Compress 3000 AWS - повітряний тепловий насос, виготовлений за принципом split-системи, що складається з зовнішнього і внутрішнього блоку. Внутрішній блок випускається в двох модифікаціях: модель AWES з вбудованим електричним нагрівачем і ро..

180135 грн.