Съвременните термопомпи за отопление на къщи извличат енергия от планетата

Диаграма на отоплителната система

Съдържание

• История на появата на термопомпи
• Устройството и принципът на работа
• Компресорни топлинни помпи
• Абсорбционна термопомпа
• Видове топлинни колектори
• Геотермален източник
• Въздушен източник
• Вторични източници
• Нюанси на натрупване на контура
• Заключение по темата

Всяка година в камерите за горене на различни видове пещи хиляди тонове различни видове гориво се изгарят само, за да се осигури топлина на жилището. Астрономическите суми отиват да плащат за гориво, а всяка година тези суми растат. Ето защо потребителите винаги търсят начини за намаляване на потреблението на енергия. Крайното решение се намира на повърхността или по-точно в дълбините на планетата, където се полага огромно количество топлинна енергия. Но как да го получим оттам? Сериозен въпрос, който учените отдавна са отговорили. Обръщаме вашето внимание на нов тип оборудване, което се представя под формата на термично помпи за отопление у дома.

История на появата на термопомпи

За да се появи топлинна помпа като отделен тип оборудване, трябваше да работят много учени от различни страни. Да започнем с французина Сади Карно, който пръв създаде теоретичен модел на парна машина, основана на принципа на термодинамичния цикъл. Това беше през 1824 година. След това Benois Klaiperon излезе с математически и графичен модел на устройството. След това двама англичани - Уилям Томсън и Лорд Келвин - за 30 години създават лабораторен модел, който се нарича термопомпа. След 2 години австрийският Петер фон Ритингер става автор на вече индустриален модел. Виждате колко хора са участвали в развитието на това звено!

Но всичко това свърши, а термопомпите не бяха използвани никъде другаде. Само 100 години по-късно в средата на ХХ век американецът Робърт Уебър, ангажиран в охлаждането, отбеляза, че е възможно да се използва горещ тръбопровод, който извлича хладилен агент от студената стая, за да затопли водата. Той просто го издърпа в котела. След това, семейството му не знаеше никакви злини с топла вода в къщи.

Но инженерът не спря. Той разбра, че голямо количество топлина все още върви "на вятъра". Той направи точно това, добавяйки серпентина към тръбопроводната система, която беше издухана от домашен фен. Това се оказа отлична идея, защото беше решен проблемът с частичното отопление. Американецът веднага получи две инженерни комуникации - отопление и топла вода. Но работата на хладилния агрегат изискваше електрическа енергия, а инженерът искаше да го направи, без да плаща за енергия, така че отиде по-далеч. По това време вече беше известно, че температурата под Земята винаги е положителна, това е, което Уебър иска да използва.

Еко система

И стана. Той създаде подгъната система от медни тръби, в която се изпомпва Фреон. Газът се спусна, откъдето отведоха топлината и се изкачиха, отиваха към топлообменника и загряваха охлаждащата течност в отоплителната система. Между другото, американският инженер напълно изостави традиционните енергийни носители, които се използват за отопление и захранване с топла вода в дома му. Но, за съжаление, в онези дни това развитие на американски учени и бизнесмени предизвика само усмивка. В крайна сметка нямаше проблеми с енергоносителите, а горивата, особено петролните продукти, бяха много евтини.

Всичко се променило през нощта, когато страните от Близкия изток спряха да продават американски петрол. Имаше криза, по време на която си спомниха за алтернативата. Въпреки че ембаргото е премахнато няколко години по-късно, американците все още не спират да използват алтернативни източници на енергия. И днес отоплението с термопомпи придобива популярност.

Устройството и принципът на работа

Метод на работа

Колкото по-дълбоко от повърхността на Земята, толкова по-висока е температурата. Това се дължи на факта, че разстоянието до магма се намалява, чиято температура е 1300С. Във всяка точка на планетата на дълбочина повече от три метра, температурата винаги е положителна. Тя не е еднаква навсякъде, защото зависи от редица фактори. Например, от климатичния регион, състава на почвата и ендогенната дейност на земята.

Но за термопомпа не са важни високите температури, а самият положителен индикатор. Факт е, че топлинната помпа, която извлича топлина от всякакъв вид околната среда - почва, вода, въздух - я предава на охлаждащата течност, която, когато се движи по тръбата, започва да се свива. Този процес се нарича компресия. Подобни настройки са разделени на два типа - компресия и сорбция.

Компресорни топлинни помпи

Компресорно помпено устройство

Първият вариант логично се приписва не на отоплителните инсталации, а на охлаждането. Във всеки случай принципът на тяхната работа е идентичен. Вярно е, че тук се използват две вериги - вътрешни за движението на охлаждащата течност и външни за движението на охлаждащата течност.

По време на работата на такава термопомпа, хладилният агент преминава през следните етапи:

• Първо, хладилникът е течно вещество, което трябва да се превърне в газообразно. За тази цел се използва специално устройство - изпарителят. Той бързо намалява налягането на веществото. Изпарителят се състои от две вериги, разположени една в друга. Във външната охлаждаща течност и във вътрешността - охлаждаща течност. Тук охладителят пренася своята нискотемпературна топлинна енергия към охлаждащата течност.
• След това охлаждащият агент се придвижва до компресора, където той се компресира до високо налягане. От това температурата му се покачва.
• Освен това движението върви по посока на кондензатора под формата на намотка, където охладителят прехвърля топлината си към топлоносителя. Тук отново става течност.
• За да се намали налягането до минимум, в пътя на хладилния агент има разширителен вентил. Сега хладилният агент се придвижва към изпарителя и цикълът започва отново.

Моля, обърнете внимание! Топлинната помпа се управлява от термичен датчик и регулатор на температурата. Ако стайната температура достигне желаната стойност, компресорът просто се изключва. И обратното.

Абсорбционна термопомпа

Абсорбционна помпа

Този тип отоплително оборудване работи от термични компресори, захранвани с природен газ. Абсорбцията е физикохимичен процес, който се основава на способността на газовете или течностите да променят своя обем поради други газове или течности, които се различават от първите от температурата и налягането. Амонякът обикновено се използва за тези единици, които се изпаряват бързо при ниска температура и налягане. В същото време то отнема топлина от околната среда, където се намира.

При изпарението амонякът навлиза в абсорбера (топлообменник), където се смесва с вода. Тук се извършва пренос на топлинна енергия. Но точката на кипене на водата и амоняка е различна, така че топлината на охлаждащата течност е достатъчна, за да доведе водата до кипене. Изпарява се. Наситената пара е снабдена с голяма топлинна енергия в кондензатора, където пренася топлината към топлоносителя и се превръща в течност. И тук разтворът е разделен на два компонента - вода и амоняк.

Предимствата на поглъщащите топлинни помпи са липсата на подвижни и въртящи се агрегати и части. Така че устройството е тихо и издръжливо. Но такива помпи са много скъпи поради сложния дизайн. Освен това те принадлежат към категорията с ниска мощност и изискванията за обработка на вътрешните повърхности са най-тежки, тъй като амонякът бързо корозира всеки материал.

Видове топлинни колектори

Геотермален източник

Геотермално отопление

Геотермалните помпи използват топлинна енергия от почвата или подземните води. Те са разделени на два вида - отворени и затворени. От своя страна, затворените системи са разделени на типове:

• Хоризонтална. В този случай контурът на тръбопровода е цилиндрична намотка, която е погребана под нивото на замръзване на почвата.
• Вертикална. Такава схема е заредена в кладенец или кладенец. Обикновено този начин на инсталиране се използва, ако територията на даден сайт е малка, или е необходимо да не се разваля вече готов пейзаж.
• Вода. Това е същото като хоризонталното, но контурът е поставен на дъното на резервоара под нивото на замръзване на водата. За днес това е най-евтиният начин. Обикновено като контур се използват пластмасови тръби, които се полагат на дъното на резервоара съгласно определена схема. Тръбопроводът трябва да бъде притиснат към дъното на товара със скорост от 5 кг на текущ метър. По този начин от всеки метър дължина се извлича около 30 вата топлина. Следователно, за термопомпа с капацитет 10 киловата, ще е необходимо да поставите 300-метров контур.

В термопомпите с отворен тип се използва конвенционална вода като средство за топлообмен. Но, преминавайки през този тип оборудване, той непременно се дъмпинг обратно в земята, така че на неговото качество се обръща специално внимание.

Въздушен източник

Името говори само по себе си - топлинната енергия се извлича от въздуха. Подобни инсталации са по-добре да се използват в райони, където средната температура на въздуха през зимата е поне под нулата. И тъй като в страната ни няма такива региони, въздушните термопомпи са неприемливи за нас.

Вторични източници

Алтернативен източник на енергия

Този тип отоплително оборудване е най-често използвано в промишлени съоръжения, където производствената технология е свързана с генерирането на паразитна топлинна енергия. Той не се използва в технологичните процеси и обикновено се използва такава топлина. Така че може да се използва като източник на топлина.

Нюанси на натрупване на контура

Трансфер на топлообменник

1. Монтажът в откритата яма е необходим за пластмасови тръби. Дълбочината на кладенеца или изкопаването трябва да бъде най-малко с половин метър по-голяма от нивото на замръзване на почвата. Разстоянието между тръбите трябва да бъде около един и половина метра.
2. Като охлаждащо средство можете да използвате антифриз или конвенционален воден саламура.
3. Ако почвата е пясъчна и не може да задържа влагата, то на такова място е необходимо два пъти да се разшири контурът.
4. Ако кладенецът е пробит в скала, препоръчително е да се използва свредло с диаметър 168-324 милиметра - това е най-добрият вариант. Но дълбочината на такова кладенец не трябва да бъде по-малко от 100 метра. Ако това не може да бъде направено, ще е необходимо да се пробият няколко ямки с по-малка дълбочина, но в същото време да се спуснат 2 тръби, свързани по-долу от U-образна тръба.
5. Пробиването на кладенец под 200 метра няма смисъл. По-добре е да направите няколко плитки, като запазите разстоянието между тях в рамките на 15-20 метра. Колкото по-широк е кладенецът, толкова по-малко трябва да бъде неговата дълбочина.
6. Обикновено от всеки линеен метър на веригата се извлича топлинна енергия, равна на 30-60 вата.
7. Хоризонталният метод за поглъщане на топлинна енергия е най-ефективен, защото практически не зависи нито от климата, нито от качеството на почвата. Единственият и най-голям недостатък е сложността и високата цена на сондажните и монтажни работи.

Заключение по темата

Свързване на помпата

Каквото и да кажете, термопомпа за отопление на къща има редица предимства. И първото е икономиката. Всеки тип термопомпа е летлива инсталация, тъй като тя работи с компресор и циркулационна помпа. Но сред всички енергозависими инсталации те са най-икономичните. Например, за да се генерира топлинна енергия, равна на 1 киловат час на час, тя ще отнеме само 350 вата електрическа енергия. Добавяме малки габаритни размери - на вид такива инсталации са подобни на домашните хладилници. И още един плюс - автоматичен режим на работа. Основният недостатък обаче е много високата цена на оборудването, което средният потребител не може да си позволи.

Но всички учени и специалисти казват, че тези отоплителни инсталации имат голямо бъдеще. И с нарастващите цени на енергията има нарастваща вероятност те да бъдат използвани от все по-голям брой обикновени жители.