- Втрати тиску в скидному колодязі (емпіричне значення близько 200 гПа)
- Геодезична висота натиску (у системі, замкнутій з боку колодязя)
Знаючи суму всіх перепадів тиску і величину витрати теплового насоса, з діаграм від виробника можна вибрати колодязний насос.
Температура води
Теплові насоси можуть експлуатуватися в режимі "тепловий насос Вода/Вода" при температурах джерела тепла не менше +7 ° С.
Контроль витрати
(Слід проводити при першому введенні в експлуатацію). Зміряйте температуру подаючої і зворотної лінії з боку джерела тепла. З обох зміряних значень визначите різницю температур і шляхом обчислень знайдіть витрату.
Під'єднання
Щоб перешкодити передачі шумів, контур теплового джерела слід під'єднувати гнучкими напірними шлангами. Якщо в колодязну воду поступають підвищені кількості твердих речовин (пісок, дрібна суспензія і тому подібне) (аналіз води), слід встановити фільтри попереднього очищення або басейн-відстійник. Інакше може відбутися засмічення випарника.
Характеристика води
Щоб можна було ухвалити рішення про застосування теплового насосу Вода/Вода, погодившись з його стійкістю до корозії і щоб уникнути порушень в системі джерела тепла, можливість використання слід оцінювати на підставі аналізу води і нижченаведених даних для порівняння. Для вирішення важливі наступні результати аналізу: Значення концентрацій домішок у воді не повинні бути вище, ніж:
Величина рН від 6,5 до 9
Хлорид <300 міліграм/л
Вільні хлориди <0,5 міліграм/л
Нітрат <100 міліграм/л
Сульфат <100 міліграм/л
Вільна вугільна кислота <20 міліграм/л
Залізо і марганець <1 мг/л*
Кисень <2 міліграми/л
Електропровідність від 50 до 1000 мС/см
* Це значення змісту домішок у воді повинне підтримуватися, щоб
запобігти забрудненню випарника і його підведення, а також забрудненням всмоктуючого колодязя охрою.
Вибір розміру циркуляційного насосу розсолу
Об'ємна витрата розсолу повинна бути узгоджена з потужністю теплового насоса і повинна забезпечуватися циркуляційним насосом розсолу.
Разом з об'ємною витратою необхідно враховувати гідравлічні опори в контурі установки розсолу і технічні дані виготівника насоса. При цьому втрати тиску в послідовно включених трубопроводах, вбудованих пристроях і теплообмінниках повинні підсумовуватися. Гідравлічний опір для суміші води з антифризом (25%) в порівнянні з водою повинен прийматися більшим, з поправочним коефіцієнтом від 1,5 до 1,7.
Концентрація розсолу
Щоб уникнути обмерзання випарника у воду на стороні джерела тепла слід додавати антифриз. При прокладці змійовиків в ґрунті температури, що виникають в холодильному контурі, вимагають захисту від заморожування при 14 °C. Застосовується антифриз на основі моноетилгліколя. Концентрація розсолу при прокладці в ґрунті складає від 25% до, максимум, 30%.
Температура замерзання
Концентрація розсолу визначається запланованим діапазоном робочих температур.
Вказівки, які слід виконати:
- отримайте згоду у відповідній організації;
- перевірте наявність ґрунтових вод і їх придатність до використання (аналіз води);
- на підставі аналізу води перевірте можливість застосування теплового насоса;
- облаштування основного колодязя і скидного колодязя на відстані приблизно 15 м;
- облаштування колодязя відповідно до особливих вимог до приміщення для установки;
- потрібний відповідний стінний прохід для колодязного пристрою;
- витримуйте відстані від стін (сервіс);
- під'єднуйте трубопроводи підвідних і зворотних ліній до теплового насоса за допомогою гнучких сполучних шлангів;
- у разі потреби облицьовуйте стіни приміщення, де розміщується устаткування, матеріалами з високим звукопоглинанням;
- беріть до уваги прокладку кабелів і під'єднання електроживлення;
4. Теоретичний експеримент
Для того, щоб унаочнити економічну доцільність використання ТНС я провів розрахунок енергозбереження і зниження витрат на опалення і гаряче водопостачання при установці геотермального теплового насоса Thermia Diplomat 16. Розрахунок проведений для індивідуального житлового будинку площею 300 кв. метрів. Вартість 1 кВт електроенергії прийнята 0.24 грн., вартість 1000куб.м. газу - 980,00 грн. Вихідні дані:
| Максимальна необхідна потужність, кВт | 21 |
| Річна потреба тепла для опалення, кВт/год | 59240 |
| Річна потреба тепла для гарячого водопостачання, кВт/год | 5000 |
| Загальні річні потреби тепла, кВт/год | 64240 |
| Розрахункова температура в приміщенні, С | 20 |
Розрахункові дані:
Розрахунок вартості:
| Вартість опалення газом, грн. | 7840 |
| Вартість опалення на електроенергії, грн. | 15420 |
| Вартість опалення тепловим насосом , грн. | 4040 |
| Економія в порівнянні з опаленням газом, грн. /% | 2460/62 |
| Економія в порівнянні з опаленням на електроенергії, грн. /% | 11380/382 |
Якщо порівнювати встановлення теплового насосу с ґрунтовим теплообмінником і встановлення котельні на дизельному паливі з паливним господарством ,димовою трубою і автоматикою, різниця в вартості нівелюється за 3-5 років.
5. Недоліки теплових насосів
Як і в будь-якій установці, в дійсному циклі теплового насоса є свої недоліки. Для теплової помпи – це відхилення від теоретичного [13]:
необоротність процесу стиску речовини в компресорі;
необоротні втрати внаслідок кінцевої різниці температур між речовиною і теплоносієм в процесі відводу теплоти перегріву;
необоротні втрати внаслідок кінцевої різниці температур між речовиною і теплоносієм в процесі відводу теплоти конденсації;
необоротні втрати внаслідок кінцевої різниці температур між
речовиною і теплоносієм в процесі переохолодження речовини;
втрати в результаті дроселювання речовини;
необоротні втрати із-за кінцевої різниці температур в процесі випаровування речовини в випарнику;
втрати пов'язані з необоротною теплопередачею між речовиною і стінками циліндрів в процесі всмоктування;
втрати від тертя в рухомих частинах установки.
Це означає, що систему опалення чи гарячого водопостачання слід планувати таку, що вимагає температуру теплоносія на вході 50-60˚ С.
Загалом, єдиним істотним недоліком теплових насосів є їх ціна.
6. Структурно-функціональний аналіз виробничого процесу та розроблення моделі травмонебезпечних та аварійних ситуацій
Підбір місця розташування для встановлення компресійного теплового насоса та його обладнання здійснюється за такими вимогами, як здатність конструкцій стін витримати навантаження від каскаду апаратів насоса, достатня площа приміщення для всього набору апаратури, підключення до електромережі, влаштування заземлення або занулення даної системи опалення, оптимально розраховане необхідне природне і штучне освітлення, а також вентиляція.
Компресійний тепловий насос містить постачальний насос, контур теплоносія, випарник, компресор та конденсатор, який відрізняється тим, що він виконаний в вигляді 2n секцій, де n = 1,2,3..., кожна з яких виконана з об'єднаних між собою камер випарника, компресора та конденсатора, у поршні компресора розташовано n клапанів, причому камери випарника та конденсатора з'єднані через гідроагрегат, який розташований між ними та має висоту меншу ніж відстань між днищами випарника та конденсатора.
У зображеннях процесів формування, виникнення аварій та виробничих травм усі випадкові події, що утворюють конкретну аварійну ситуацію, пов'язані між собою причинно-наслідковими зв'язками.
Метод логічного моделювання потенційних аварій, травм та катастроф відкриває можливість розробити досконалу систему управління БЖД виробництва, яка базується на оперативному пошуку виробничих небезпек, їх глибокому аналізі й терміновому прийнятті заходів для усунення потенційних небезпек ще до виникнення травмонебезпечних та катастрофічних ситуацій.
Найбільш небезпечними факторами, які можуть впливати на етап роботи людини є електропроводи, трубопроводи гарячої води тощо. При експлуатації і ТО теплової помпи обслуговуючий персонал повинен більше приділяти уваги цим вузлам.
На рис.6.1 та 6.2. показано деякі логічні моделі травмонебезпечних та аварійних ситуацій.
НУ1 → НУ2 → Т
Рис. 6.1. Модель травмонебезпечної ситуації з наслідком ураження обслуговуючого персоналу електричним струмом: НУ1 – небезпечна умова 1 – обрив захисного провідника; НУ2 – поява потенціалу на металевому корпусі; Т – травма – ураження обслуговуючого персоналу електрострумом.
НУ1 → НС1 → НС2 → НС3 → НС4 → А
↑ ↓
НД1 НС5 → Т
↑
НД2
Рис. 6.2. Модель травмонебезпечної та аварійної ситуації під час експлуатації компресора теплового насоса:
НУ1 – небезпечна умова 1 – зменшення рівня масла через те, що вийшов з ладу підшипник-сальник; НС1 – небезпечна ситуація 1 – вихід з ладу підшипників; НС2 – перекіс вала компресора; НС3 – перегрів поршнів та шатунів; НС4 – розрив корпуса компресора; НС5 – витік холодоагенту; НД1 – небезпечна дія 1 – працівник несвоєчасно помітив несправність по зовнішніх ознаках; НД2 – працюючий знаходився в небезпечній зоні; А – аварія; Т – травма.
Парові та водогрійні котли, компресори, теплові помпи є небезпечними установками, тому, що назовні виривається нагріта вода і пара. У зоні нагрітої атмосфери нагріта вода миттєво випаровується (1 л води утворює майже 1700 л пари), утворюючи вибухову хвилю. Енергія вибуху прямо залежить від тиску в установці перед аварією і температурою води.