Описание на отоплителната технология

Описание на отоплителната технология, захранването с топла вода, охлаждането и кондиционирането чрез геотермални термопомпи

По-голямата част от населението на Украйна все още не е запознат с понятието "термопомпа", но те постоянно използват термопомпи в конвенционалните хладилници и климатици.

Хладилниците и климатиците станаха толкова надеждни, удобни и познати, че спряхме да обръщаме внимание на работата им.

Такива като познат ни като климатик, например Швейцария, отоплението на сградите е геотермална топлинна помпа. Геотермални термопомпи творби на принцип, подобен на обикновен климатик обратим тип (състояние от отопление и охлаждане), но е напреднала функции и, за разлика от климатика, пригодени да работят при всякакви климатични условия и температури под нулата. Основният проблем на климатици - намаляване на производителността и да се спре на климатик при температури под нулата при нагряване е най-важното - решен в геотермални термопомпи.

Топлинните помпи не са чудесни устройства, чието действие се разбира само от продавачи и монтажници на термопомпи. Термопомпата трябва да се разглежда като всяко друго отоплително устройство, което се използва за производство на топлинна енергия и във връзка с което действат всички закони, свързани с енергетиката. Както всеки друг метод на отопление, термопомпата има свои собствени характеристики. Изчисленията на топлинната техника за всички методи за получаване на топлина са еднакви. Правилата на термодинамиката действат както в случаите на отопление с дърва, така и с инсталация за геотермална топлинна помпа, контролирана чрез интернет.

Технически подробности за роботи на топлинна помпа

Принципът на работа на термопомпата се отразява в цикъла Carnot, публикуван през 1824 г. в неговата дисертация, и се изучава в учебния курс по физика. Практическата система на термопомпите беше предложена от лорд Келвин през 1852 г. под името "топлинен множител".

Използване на геотермални термопомпи за отопление, охлаждане и захранване с топла вода на сграда или комплекс от сгради

В съответствие с показания принцип на работа, термопомпата приема топлинна енергия, помпи и я предава на друго място.

Например, в конвенционален хладилник, от хладилника се изстрелва топлина и се хвърля в кухнята, докато задната стена на хладилника се нагрява.

В обратимите климатизатори, работещи с отопление, разположени извън сградата, уредът приема топлина от въздуха и я предава на вътрешното тяло в сградата. Въпреки това, при температури от около плюс 5 градуса, външното тяло на климатика започва да се покрива от студ и лед от въздушния кондензат, което намалява ефективността на топлопреминаването. За да премахнете лед, климатикът периодично започва да загрява външното тяло с електричество, докато топлинната енергия пада и потреблението на електроенергия се увеличава. При по-нататъшно намаляване на температурата ефективността на отоплението на климатиците става нула, отоплението спира, климатикът спира.

При отопление с геотермални термопомпи, просто казано, външното тяло се изкопава в земята или се потапя в езерото до сградата. В същото време, независимо от температурата на въздуха в двора, външното тяло остава свободно от лед, ефективността на топлопренасянето остава висока.

Принципът на отопление чрез геотермални топлинни помпи се основава на събиране на топлина от почвата или водата и пренасяне на събраната топлина в отоплението на сградата. За събиране на топлината течността без замръзване преминава през тръба, разположена в почвата или във водното тяло, към термопомпа. Термопомпата, подобно на хладилник, отнема около 8 ° C в не замразяваща течност, докато течността се охлажда. Течността отново тече през тръбата, възстановява температурата и изтича към термопомпата. Степените, избрани от термопомпата, се прехвърлят към отоплителната система и / или към отоплението с гореща вода.

Възможно е да се загрява от подземни води - подземна вода с температура от около 10 ° C се подава от кладенеца до термопомпа, която охлажда водата до +1. + 2 ° С и връща водата под земята.

Топлинната енергия е във всеки обект с температура над минус двеста седемдесет и три градуса по Целзий - така наречената "абсолютна нула". Тоест, термопомпата може да отнеме топлината от всеки обект - земя, езеро, лед, подземна скала, пясъчници и т.н.

В климатичните условия на Украйна, за отопление на сградата, се отделя енергия от почвата (или езерото) и се прехвърля в отоплителната система на сградата. Ако сградата, например през лятото, трябва да бъде охладена (кондиционирана), тогава се извършва обратният процес - топлината се извлича от сградата и се изхвърля на земята (езерото). Същата термопомпа може да работи и през зимата за отопление, а през лятото за охлаждане на сградата. Очевидно е, че термопомпата може едновременно да изпълнява функциите си, произтичащи - отопление водата за битова гореща вода, чрез състоянието на вентилаторни конвектори, топъл басейн, като например охлаждане на ледена пързалка, и загряване на покрив писта на лед. Тестът на едно оборудване може да поеме всички функции за топло и студено захранване на сградата.

Топлообменът с геотермалните термопомпи за околната среда се осъществява по такива основни начини:

- Помпа с отворен цикъл - от подземен поток (плаващи пясъци) се изкачва подпочвена вода се подава към сградата, разположен вътре в термопомпа, прави водата / улавя топлината от термопомпата, и потокът се връща към метрото на разстояние от мястото на ограда. Предимството на този метод е способността за едновременно получаване на вода за доставяне на вода у дома. Отворените системи са много ефективни, тъй като температурата на подземните води е относително висока и целогодишно стабилна. Използването на вода от кладенеца, без да се засягат подпочвените води не се променя нивото на подпочвените води в водоносния хоризонт като отворена система, може да се разглежда като свързана с плавателни съдове, където водата се вземат от един и е насочен обратно в земята през втората кладенеца, без да се променя общото ниво на водата. Правилно в съответствие с нормативните актове издигнат кладенци осигуряват безопасни за природна среда стабилна работа на отоплителната система.

- помпа със затворен цикъл и топлообменник на водна основа - се изпомпва специална течност (охлаждаща течност) през колекторите (епруветките) в езерото и се прехвърля / загрява от водата. Сгради препоръчително да се нагрява топлинна енергия резервоара отворен в случай, че сградата е от резервоара в рамките на 100 метра, а дълбочината на водата и бреговата линия отговарят на условията, необходими за изграждането на язовира. Плюсът от този метод е относителната му евтиност.

Разпределя се по повърхността на езеровите колектори (тръби), преди да се напълни охладителната течност и да се потапят на дъното.

- помпа със затворен цикъл и хоризонтална топлообменник разположени в земята - тръбата (колектори), в който се изпомпва на охлаждащата течност, поставена хоризонтално на дълбочина не по-малко от един метър от повърхността на земята. Основната опасност е неразумността при извършване на разкопки в областта на почвения колектор. За модерна жилищна сграда с отопляема площ от 200 м2 под колекторната база се изисква около 500 м2 земна повърхност. Когато полагате колектора близо до дървета, колекторите не трябва да се поставят на по-малко от 1,5 метра от короната. Правилно избраният по размер и подходящо положен почвен колектор не отрицателно влияе върху растежа на растенията, нито върху условията на околната среда.

- помпа със затворен цикъл и вертикален топлообменник - тръбите, в които се изпомпва охлаждащата течност, се поставят вертикално в земята и достигат до дълбочината на земята до 200 метра.

Както знаете, на дълбочина 15-20 метра от повърхността на земята има стабилна температура от 10-12 градуса по Целзий, независимо от порите на годината. С нарастващата дълбочина температурата на земята се покачва. Този метод осигурява най-висока ефективност на термопомпата, ниска консумация на енергия и евтина топлина - до 5 kW топлинна енергия на 1 kW електроенергия, но изисква голяма първоначална инвестиция.

Топлинните помпи, които събират / доставят топлината от земя или вода, обикновено се наричат ​​"геотермални термопомпи" или в английски "геотермални термопомпи" - "GHP". Всички горепосочени методи използват GHP. В някои страни, като Великобритания, да се включат GHP само термопомпи с вертикален топлообменник, и в другата посока се нарича "zemlerazmeschennymi", "земята" или "слънчеви" термопомпи. Разликата в наименованията не променя същността на термопомпите за отопление.

В допълнение към горното, геотермалната термопомпа може да отделя остатъчна топлина от въздуха, отстранен от вентилацията на сградата. Вентилираният използван въздух се охлажда, преди да бъде изваден от сградата, топлината се връща (възстановява) към термопомпата.

Обръщаме внимание на несправедливостта на използването на отоплителни системи в Украйна на т. Нар. "Въздушни термопомпи", всъщност конвенционални климатици, при които топлината за отопление на сградата се извлича от външния въздух. Тези системи са разработени и използвани успешно в страни, по-топли от Украйна, където няма значителни слани - южните щати на САЩ, Гърция, Япония и др. Проблемът е, че топлообменникът разположен извън когато външната температура е около плюс 5 градуса Целзий започва да замрази поради замразяване на кондензата, пренос на топлина е драстично намалена, ефективността на термопомпата ще намалее. При по-нататъшно понижаване на ефективността на термопомпата температура на външния въздух става близо до нула, въздухът влиза в термопомпата при обикновен електрическо отопление, което значително увеличава потреблението на енергия, или напълно спря.

Пасивно охлаждане / климатизация

Голямо предимство на геотермални термопомпени системи, някои, е възможността за директно ползване на подземен студено лято охлаждане / климатизация на сградата. Например в системи с отворен цикъл подземна вода с температура около 10 градуса по Целзий, конвенционална помпа подава в сградата през лятото и се разпределя в активни конвектори (фен бобини), които са кондиционирани сграда, и след това се връща на земята. В тази термопомпа компресор не е включен, енергия се консумира само за изпомпване на вода. Прекарано на един киловат електричество могат да бъдат получени до 30 киловата на охлаждане, което е 10 пъти по-ефективен от климатика. Този метод на кондициониране се нарича "свободен" или "пасивен". Такова охлаждане е особено ефективно при отворен метод или метод с вертикален топлообменник.

Ако мощността на пасивното охлаждане не е достатъчна за сградата или ако се използват други методи за обмен на топлина с околната среда, компресорът на термопомпата се използва за охлаждане. Тоест, термопомпата започва да работи като нормален климатик. Това охлаждане се нарича "активно".

Метод на бивалентното затопляне

При конвенционалните конфигурации на отоплителната инсталация е предвидено да се използват "двувалентни" отоплителни системи за намаляване на капиталовите разходи на геотермална термопомпа, съгласно DIN4701 / EN12831. В двойна система режим термопомпа монтиран с капацитет от 70% - 85% от максималните зимни нуждите, т.е. термопомпата сам осигурява нагряване например при температура на улицата до минус 15 градуса по Целзий, т.е. 350 дни в годината. В особено студените зимни дни, за да помогнат термопомпи включени допълнителен източник на топлина за отопление, като добави липсващата 15% -30% от топлинна енергия - обикновено електрически, понякога масло котел, стара печка и т.н. През тази година термопомпата ще произвежда 92% - 98% от топлината и допълнителен източник от 2% - 8% от топлината, необходима на сградата за година. Но общата ефективност на системата намалява до известна степен: производството на 4 кВт топлина термопомпа използване на 1 киловатчас електроенергия, и например, електрическа енергия от 1 кВт.

Системите за отопление и охлаждане на геотермални термопомпи нямат никакви ограничения за вътрешните системи за топло и студено захранване. Например, отоплението може да бъде подредено както на пода, така и с помощта на радиатори, както в мащаба на цялата къща, така и в комбинация. Има обаче някои функции, които трябва да се имат предвид. Например, ако сградата има радиаторно и подово отопление, то при подово отопление, за да се получи необходимата температура, водата трябва да използва помпено подово отопление. Тази помпа е конструирана по време на инсталацията и циркулационната помпа е избрана в съответствие със загубата на главата на подово отоплителната част. Важно е да се вземат предвид тези характеристики, за да се гарантира правилното функциониране на системите за топло и студено захранване.

Топлинните помпи могат да бъдат оборудвани с различни допълнителни устройства и оборудване. Това е комуникационно устройство за управление на термопомпата чрез мобилен телефон, персонален компютър и модем. За централна или локална охладителна система трябва да изберете охлаждащо устройство. За системи за подово отопление може да се изисква допълнителна помпа, а за циркулация на топла вода - циркулационна помпа, за отопление на вода в басейни - собствено допълнително оборудване. В системата могат да бъдат изградени специални комфортни отоплителни системи: например за сушене на мокри помещения: вани, бани или отопление на каменни подове. В този случай, дори и когато няма нужда от отопление, само подовете се нагряват, които в противен случай ще бъдат мокри или студени. При големи стъклени площи, ако няма достатъчно отопление от пода, можете да използвате активни конвектори, подходящи за зимно отопление и климатизация през лятото. Съответно, единичната цена на една по-наситена система ще бъде по-висока от обичайното.