Продвижение прогрессивных систем энергосбережения в Украине в сегменте (ТН) тепловых насосов (стр. 6 из 17)

Преимущества теплового насоса "вода – вода" с использованием грунтовых вод:

- экономически привлекательный источник тепла;

- незначительная потребность в технологической площади.

Недостатки теплового насоса "вода – вода" с использованием грунтовых вод:

- открытая система;

- затраты на обслуживание;

- требуется анализ грунтовых вод;

- обязательное наличие разрешительной документации.

Использование грунтовых вод путём их отбора через колодезную установку и последующего возврата в водоносные слои грунта является особенно выгодным с энергетической точки зрения. Практически константная температура воды в течение всего года позволяет достичь высоких значений коэффициента мощности ТН(теплового насоса). Особое внимание при этом необходимо уделять потребности во вспомогательной энергии, особенно электроэнергопотреблению качающего насоса. В небольших ТНУ или при значительных глубинах укладки зондов предполагаемые энергетические преимущества очень часто "съедаются" дополнительными затратами энергии качающих насосов и нередко приводят к существенному влиянию на годовой коэффициент эффективности.

Кроме того, при разработке источника тепла "Грунтовые воды" следует помнить, что речь здесь идёт об открытой системе, которая зависит от качества воды, расхода воды и т.д. Поэтому решение о применении того или иного ТН (теплового насоса) для работы с грунтовыми водами необходимо особенно тщательно обдумывать и взвешивать.Прежде всего, следует проверить, есть ли в выбранной Вами местности достаточное количество грунтовых вод на глубине макс. 20 м. Об этом можно узнать у местной администрации по управлению водными ресурсами, у городского предприятия водоснабжения или у местных бурильно-монтажных фирм по обустройству артезианских колодцев.Затем необходимо получить разрешение местной администрации по управлению водными ресурсами на отбор и возврат грунтовых вод для целей отопления. Планирование и исполнение работ по обустройству колодезной, т.е. скважинной установки должно выполняться квалифицированным бурильно-монтажным предприятием, так как непрофессиональное исполнение может привести в течение нескольких лет к существенным отложениям железо-магниевых окислов именно в поглощающем, т.е. насыщающем колодце. Для устранения такого повреждения потребуются очень значительные затраты. К тому же во время проведения ремонтно-восстановительных работ эксплуатация ТНУ невозможна,так что при наличии моновалентной ТНУ нельзя обеспечить отопление здания.

Качество грунтовых вод определяется путём специального анализа воды. При эксплуатации ТНУ тоже рекомендуется регулярно брать пробы воды на анализ, так как состав грунтовых вод может со временем изменяться.

Из-за существенных затрат грунтовые воды как источник тепла используют на маленьких объектах (в одно- и двухсемейных домах) в большинстве случаев только там, где уже собран многолетний опыт эксплуатации колодцев и где можно отказаться от регулярного отбора проб для анализа воды. Напротив, на больших объектах, например, в жилищных комплексах, офисных постройках, коммунальных зданиях, источник тепла "Грунтовые воды" играет важную роль, прежде всего – в сочетании с системой охлаждения здания. Здесь соотношение прибыли и затрат, как правило, позитивное.

Таким образом, в нашем распоряжении имеются такие источники тепла как грунтовые воды, воздух и грунт. Какой из этих источников тепла является наиболее подходящим в каждом конкретном случае – зависит от таких факторов как доступность и эффективность источников тепла. По вполне понятным причинам наиболее доступным источником тепла является воздух, наименее – грунтовые воды. Что касается эффективности, то относительно низкие показатели тепловых насосов, использующих в качестве источника тепла воздух, обусловлены тем, что при температуре ниже -15ºС установка не покрывает теплопотребность здания, и ее необходимо использовать в сочетании с другим источником тепла (гелиоустановкой/дровяным котлом) или электронагревательной вставкой в бойлере. Грунт и грунтовые воды в качестве источника тепла примерно одинаковы в плане эффективности

Тепловой насос — это универсальный прибор, сочетающий в себе отопительный котел, источник горячего водоснабжения и кондиционер. Основное отличие от всех остальных источников тепла заключается в исключительной возможности использовать возобновляемую низкотемпературную энергию окружающей среды на нужды отопления и нагрева воды. Эти устройства называют "тепловыми насосами", поскольку они позволяют как бы "перекачивать" тепло из низкотемпературного источника в высокотемпературный.

Теплонасос состоит из 4 основных агрегатов (рис.1.9):

- испаритель,

- конденсатор,

- расширительный вентиль (разряжающий вентиль- дроссель, понижает давление),

- компрессор (повышает давление).

Эти агрегаты связаны замкнутым трубопроводом. В системе трубопровода циркулирует хладагент, который в одной части цикла представляет собой жидкость, а в другой - газ.

Рис.1.9. Схема работы теплового насоса [30] (1 - Теплоисточник, коллектор 2 – Испаритель 3 – Компрессор 4 – Конденсатор 5 - Расширительный вентиль)

Путем регулирования давления расширительным вентилем настраивается такой поток хладагента в испаритель(1), который обеспечивает определенную расчетную температуру его кипения, вскипая, хладагент отбирает тепло, поставляемое коллектором из окружающей среды. Газ, в который превратился хладагент, всасывается в компрессор(2), где он сжимается и, нагретый, выталкивается в конденсатор. Конденсатор(3) является теплоотдающим звеном теплонасоса. Здесь тепло переходит на воду в системе отопительного контура. При этом газ охлаждается и снова сгущается в жидкость. Хладагент подвергается разряжению в расширительном вентиле(4) и возвращается в испаритель. Рабочий цикл начинается сначала.

Преимущества Тепловых насосов:

1. Экономичность. Позволяет получить на 1 кВт фактически затраченной энергии 3-6 кВт тепловой энергии или до 2,5 кВт мощности по охлаждению на выходе.

2. Энергосбережение. Применение тепловых насосов - это сбережение невозобновляе-мых энергоресурсов. Теплонасос производит тепло, черпая возобновляемую низкопотенциаль-ную тепловую энергию из окружающей среды, не используя традиционные энергоносители.

3. Экологичность. Экологически чистый метод отопления и кондиционирования, как для окружающей среды, так и для людей находящихся в помещении.

4. Безопасность. Нет открытого пламени, нет выхлопа, нет сажи, нет запаха солярки, исключена утечка газа, разлив мазута. Нет пожароопасных хранилищ для угля, дров, мазута, или солярки.

5. Надежность. Минимум подвижных частей с высоким ресурсом работы. Независимость от поставки топочного материала и его качества. Защита от перебоев электроэнергии. Практи-чески не требует обслуживания. Срок службы составляет 15-25 лет.

6. Комфорт. Тепловой насос работает бесшумно (не громче холодильника), а погодоза-висимая автоматика и мультизональный контроль создают желаемый микроклимат в помеще-ниях. Использование в летний период в качестве кондиционера.

7. Универсальность. Использует (утилизирует) рассеянное тепло естественного (тепло-вая энергия воды, воздуха, почвы) или техногенного происхождения (тепло промышленных и сточных вод, вентиляционных труб и дымовых газов, технологических процессов и т.д.). Сов-местим с любой циркуляционной системой отопления и вентиляции. Современный дизайн позволяет устанавливать в любых помещениях. Широкий диапазон мощностей.

1.2 Основные характеристики бытовых тепловых насосов для автономных систем теплоснабжения

В качестве основного показателя эффективности теплового насоса используется коэф-фициент преобразования (Coefficient of Performance) [25]:

СОР=QT/N,

где QT — тепловая энергия, передаваемая ПВТ, N — затраченная электроэнергия.

Чем выше СОР, тем эффективнее тепловой насос. Коэффициент преобразования зависит от:

- разности температур ИНТ и ПВТ (чем она выше, тем ниже СОР),

- термодинамических свойств хладагента,

- особенностей термодинамического цикла,

- технического совершенства конструкции теплового насоса.

В зависимости от этих факторов значения СОР колеблются от 2,5 до 5.

Так, система тепловых насосов geoTHERM фирмы Vaillant включает в себя ассортимент изделий, способный обеспечить любое необходимое системное решение при индивидуальном подходе. .

Тепловой насос geoTHERMтипа "рассол/вода" (мощностью от6 кВт до46 кВт) и тепло-вой насос типа "вода/вода" (мощностьюот8 кВтдо64 кВт) предназначены для отопления и, при комбинации с емкостным водонагревателем косвенного нагрева, для приготовления горя-чей воды, имеют следующие определяющие контсруктуивные характеристики (табл.1.1):

– Встроенный насос системы отопления и контура источника тепла;

– Безопасный хладагент R 407 C;

– Современный, с большим сроком службы, спиральный компрессор для тепловых насосов;

– Управляемый в зависимости от погоды регулятор энергобаланса с большим дисплеем для графического отображения;

– Дополнительный электроподогрев с возможностью регулирования на 2/4/6/9 kW;