Использование низкотемпературного тепла земли, воды и воздуха
Тепловой насос – это компактная отопительная установка, предназначенная для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Система экологически чиста, так как работает без сжигания топлива и не производит вредных выбросов в атмосферу.
Используя на 75% тепло окружающей среды и лишь 25% электроэнергии, вы получаете 100% отопления! Это бережет не только ваш кошелек, но и жизненное пространство.
Проблема снижения затрат на отопление, горячее водоснабжение, обогрев бассейнов в условиях Беларуси с ее продолжительными и суровыми зимами достаточно актуальна на сегодняшний день. Использование для теплоснабжения традиционных источников энергии требует существенных финансовых затрат. Рост цен на энергоносители и высокие расходы на их доставку заставляют задумываться об экономии. Кроме того, основными недостатками традиционных источников теплоснабжения являются низкая энергетическая (особенно в малых котельных) и экономическая эффективность. Простое и экономичное решение данной проблемы – тепловой насос.
Тепловой насос в буквальном смысле качает тепло – тепло земли, воды или воздуха. Ему не требуется уголь, нефть или газ для того, чтобы генерировать тепло. Он ничего не сжигает (а значит, ничего «не выбрасывает» в окружающую среду). Процесс происходит примерно так: солнце нагревает поверхность земли (или воздух, или воду), из центра земли у поверхности также поступает тепло. В результате на глубине от 18 метров положительная температура (до +10) постоянна в течение года. И это несмотря на то, что температура «на улице» может достигать 30 градусов.
Возможно вы искали - Курсовая работа: Использование фотоупругого эффекта для измерения физических величин
Тепловой насос позволяет забрать у земли (или воздуха, или воды) то количество тепла, которое она способна восстановить. А добытое таким образом тепло утилизировать и направить в систему отопления и горячего водоснабжения. Иными словами, тепловой насос – холодильник наоборот. Холодильник забирает холод окружающей среды, а тепловой насос – ее тепло.
В случае тепла у земли это выглядит так: на глубину около сотни метров пробуривается скважина, в нее опускается зонд, в котором циркулирует специальная жидкость – рассол. Именно она забирает тепло земли и транспортирует его наверх. А компрессор теплового насоса повышает полученные +10 до +65. Электроэнергия требуется лишь для работы приводов. Коэффициент эффективности теплового насоса 1/4, это значит, что потраченный один кВт электроэнергии даст в результате 4 кВт тепловой энергии.
Практика показывает, что тепловой насос окупается в течение пяти-семи отопительных сезонов. За это время можно затратить на сжигаемое топливо столько денег, сколько стоил этот насос. Но он и дальше будет исправно давать почти бесплатное тепло еще лет 75, а вот цены на энергоносители будут неуклонно расти. Кроме того, запасы этих теплоносителей не безграничны.
Для теплового насоса нет ограничений по площади – 50 квадратных метров или 20000. Важно сохранить баланс – взять у земли (или воды, или воздуха) ровно столько тепла, сколько она готова восполнить.
Тепловые насосы для жителей Германии или Швеции не экзотика и даже уже не передний край науки – это абсолютно рядовое решение теплообеспечения зданий. Тепловые насосы давно и с успехом применяются в Финляндии, Японии, США. Вполне возможно, что в этот ряд скоро встанет и Беларусь.
Похожий материал - Дипломная работа: Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения с преобразовательными установками
Тепловой насос имеет четыре основных элемента: испаритель, компрессор, конденсатор и сбросной клапан. В испарителе хладагент нагревается до температуры 6–8С, отобранной из окружающей среды (земли, воды или воздуха), закипает и испаряется. Полученный пар сжимается компрессором, и при росте давления температура хладагента поднимается до 35–65С. Эта температура отдается через теплообменник конденсатора рабочей жидкости отопительного контура, и хладагент обратно конденсируется. Сбросной клапан сбрасывает давление в конденсаторе, перепуская хладагент в испаритель. Цикл замыкается.
Тепловой насос представляет эффективную замену котлу на жидком, газовом топливе или электрическому отоплению. Для хорошо спроектированного и построенного дома площадью 180 м2 необходимо 10–12 кВт тепловой энергии, которую можно получить, опустив два зонда в землю на глубину 100 м, для этого нужен участок земли размером 6х6 м.
Желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является помехой – это приводит лишь к увеличению длины контура.
Тепловые насосы целесообразно использовать в основном на небольших отдельно стоящих объектах с земельными участками. Применение тепловых насосов требует значительных капитальных затрат. Выбор тепловых насосов в качестве источника теплоснабжения целесообразно проводить еще на этапе проектирования объекта
Преимущества теплового насоса перед другими источниками теплоснабжения неоспоримы.
Очень интересно - Контрольная работа: Котельные установки
Термодинамически тепловой насос представляет собой обращённую холодильную машину и, по аналогии, содержит испаритель, конденсатор и контур, осуществляющий термодинамический цикл.
Основные типы термодинамических циклов – абсорбционный и, наиболее распространённый, парокомпрессионный. Если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель – теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту.
Как и холодильная машина, тепловой насос потребляет энергию на реализацию термодинамического цикла (привод компрессора). Температурный уровень теплоснабжения от тепловых насосов 35 – 55 °С.
Схема теплового насоса показана на рис. 1. В тепловом насосе источником тепла может быть скалистая порода, земля, вода или, например, воздух. Охлажденный теплоноситель, проходя по трубопроводу 1, уложенному в землю (озеро) нагревается на несколько градусов. Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник 2, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса.
Вам будет интересно - Научная работа: Магнетроны и гиротроны
1 – контур подачи низкотемпературного тепла;
2 – испаритель;
3 – компрессор;
4 – конденсатор;
5 – контур подачи высокотемпературного тепла;
Похожий материал - Курсовая работа: Магнитоупругий эффект
6 – дроссельный клапан
Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД теплового насоса (от 300 до 700%) и позволяет получить на 1 кВт затраченной электрической энергии 3–7 кВт тепловой энергии. Система требует минимум электроэнергии для поддержания комфортной температуры жилья, а также получения достаточного запаса горячей воды. Непосредственно в самой установке единственной движущей частью является компрессор, срок службы которого составляет 15 лет, и который можно легко заменить по истечении срока его эксплуатации. Отсутствие необходимости в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим. Высвобождение значительной территории, необходимой для размещения котельной, подъездных путей и склада с топливом.
Тепловой насос работает устойчиво. Колебания температуры и влажности в помещении минимальны. Не требует специальной вентиляции помещений, где происходит нагрев воды и теплоносителя. Абсолютно взрыво- и пожаробезопасен. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют специальных навыков и описаны в инструкции. Систему можно диагностировать на расстоянии и вносить корректировки. Для этого необходимо иметь линию Интернет. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы.
Тепловой насос – экологически чистый метод отопления и кондиционирования, т.к. при его работе не производится эмиссия CO2, NOХ и других выбросов, приводящих к нарушению озонового слоя и кислотным дождям. Отсутствуют аллергенно опасные выбросы в помещение, поскольку нет сжигаемого топлива и не используются запрещенные хладагенты.