Тепловой насос
Тепловой насос - это универсальный прибор, сочетающий в себе все устройства, необходимые для создания комфортних условий существования, - отопительный котел, источник горячего водоснабжения и кондиционер.
Тепловой насос использует накопленную в грунте, воде, воздухе тепловую энергию для нагрева или охлаждения здания: отопление, нагрев горячей воды или бассейна и тд. Процесс преобразования теплоты окружающей среды в используемое нами тепло, происходит в трёх контурах:
1 - тепло из окружающей среды передается к незамерзающей жидкости (теплоносителю) и подается в тепловой насос;
2 - тепловой насос, при помощи компрессора, путём сжатия, увеличивает температуру полученного тепла;
3 - тепло передается в систему отопления, и распространяется по зданию.
Таким образом, тепловой насос преобразует низкопотенциальную энергию окружающей среды в высокопотенциальную за счет работы компрессора. Поэтому тепловой насос, по аналогии с электричеством, можно назвать «трансформатором тепловой энергии».
Преимущества тепловых насосов для учебных заведений(Коледжей):
Экономичность. Низкая стоимость получаемой энергии. На 1 кВт затраченной электрической энергии на работу теплового насоса, вырабатывается 3-5 кВт тепловой энергии.
Доступность и повсеместность. Тепловой насос использует бесплатную энергию природы. В любой точке планеты есть источники рассеянного тепла. Вода, земля, воздух есть повсюду, поэтому нет такого объекта, где нельзя установить тепловой насос.
Безопасность и экологичность. Для работы теплового насоса не нужен газ, уголь или другое горючее топливо, поэтому они пожаро- и взрывобезопасны, так как нет воспламенения. Также тепловой насос является экологически чистым способом обогрева, при его работе отсутствуют любые выбросы в атмосферу.
Универсальность. ТН работают на отопление и обеспечение нужд ГВС, избыточное тепло может использоваться на нагрев воды в бассейне или на охлаждение помещения.
Простота в эксплуатации. Система не требует сервисного обслуживания.
Надёжность и долговечность - срок эксплуатации 25 лет и выше.
Типовые решения:
Различают системы использования ТН с низкопотенциальными источниками тепла "вода", "грунт", "воздух".
- источник "грунтовые воды":
В качестве источника теплоты используется вода из скважины.
Это так называемая система отрытого типа, в которой вода подаётся в испаритель или промежуточный теплообменник прямо со скважины, а после прохождения по системе возвращается в землю. То есть из одной скважины воду подают в систему, а сбрасывают во вторую скважину, удаленную от первой вниз по течению воды в подземном слое на 15-20 м.
- источник "вода":
При использовании в качестве источника тепла воды ближайшего водоёма, реки контур укладывается на дно. Этот вариант является идеальным. Преимуществами такой схемы являются: короткий внешний контур, «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоёме зимой всегда положительная), высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом, более высокий коэффициент теплопередачи.
- источник "грунт":
Грунтовые системы делятся на вертикальные и горизонтальные, в зависимости от размещения земляного контура. Как известно, температура почвы остается на довольно высоком уровне даже в холодные зимние дни. Тепловой насос использует солнечную энергию, накопленную в слоях грунта. В этом случае в земле прокладывается земляной коллектор или бурится тепловая скважина.
- источник "воздух":
Тепловой насос «воздух-вода» собирает энергию из окружающего воздуха. Если нет возможности разместить земляной коллектор, то данная модель теплонасосной установки является наилучшим выбором. Точно так же как и обычные теплонасосные установки, этот тип теплового насоса дает тепло и горячую воду в дом и сокращает потребление энергии до 75%.
Финансовая целесообразность:
Рассмотрим приближённый расчет затрат на отопление дома при использовании различных видов отопительных приборов (газового котла, электрического котла и теплового насоса).
Отапливаемая площадь - 600 м2.
Отопительный сезон -185 дней.
Из приближенного расчета для отопления такой площади, с учетом хорошей теплоизоляции здания, необходимая мощность отопительного оборудования составит 30 кВт. Выбираем из стандартного ряда оборудования отопительные приборы мощностью 32 кВт.
Определим необходимое количество тепловой энергии за отопительный период на нужды отопления:
Q=32 кВт х 24 часа х 185 дней х 0,5= 71 040 кВт *ч,
где 0,5 - коэффициент загрузки отопительного оборудования, учитывает неравномерность тепловых нагрузок на протяжении отопительного сезона.
Потребитель по количеству использования газа (8400 м3) попадает в III категорию потребителей в соответствии с тарифами установленными НКРЕ.
| Газовый котел | Электрический котел | Тепловой насос | ||||||
| Тепловая мощность, кВт | ||||||||
| Стоимость оборудования, евро | 4 900 | |||||||
| Установка и монтаж, евро | 1 450 | |||||||
| Ориентировочная стоимость подключения магистрали энегроносителя, евро | 2 350 | 2 850 | ||||||
| Капиталовложения, евро | 3 250 | 3 650 | 7 300 | |||||
| Эксплуатационные затраты за отопительный период, евро | 1 780 | 2 450 | ||||||
| Сумма за один отопительный период, евро: | 5 030 | 6 100 | 7 910 | |||||
| Cумма за 5 лет, евро | 12 150 | 18 350 | 10 350 | |||||
| Cумма за 10 лет, евро | 21 050 | 28 150 | 13 400 | |||||
*Цены на топливо (газ, электроэнергия) указаны по состоянию на 2012г. без учёта динамики роста.
**Рассматривался тепловой насос типа «воздух-вода» без учёта экономии при использовании теплового насоса для кондиционирования здания.
***Цены приведны в Евро по курсу 1евро = 10,6 грн.
Ниже приведен график окупаемости и финансофых затрат на систему отопления рассматриваемого здания на базе теплового насоса по сравнению с системой, основаной на газовом или электрическом котле./images/stories/Technology/tn2.jpg
Из графиков видно, что окупаемость капитальных затрат на тепловой насос по сравнению с газовым котлом составит 2,7 года, а по сравнению с электрическим котлом 1,5 года. Экономия благодаря использованию теплового насоса за 10 лет составит:
- 14 750 евро, по сравнению с электрическим котлом;
- 7 650 евро, по сравнению с газовым котлом.
В настоящее время тепловые насосы являются наиболее энергоэфективным и энергосберегающим оборудованием.
Ориентировочные цены на оборудование
| Отаплив. площадь, м2 | Номин. тепловая мощность, кВт | Цена в зависимости от производителя*, Евро | ||
| Грунт-вода | Воздух-вода | |||
| коллектор | зонд | |||
| от 2 730 | от 3 070 | от 1 360 | ||
| от 4 528 | от 4 450 | от 2 200 | ||
| от 6 500 | от 6 005 | от 2 870 | ||
| от 7 430 | от 11 470 | от 4 900 | ||
| >1000 | от 19 920 | от 18 770 | от 12 540 |
* - в зависимости от производителя цена установки может меняться (в приведенной таблице указана нижняя граница на оборудование эконом-класса, цены указаны для дома с хорошей теплоизоляцией, включая бурение скважин и прокладку земляного коллектора). Точная сумма приводится при наличии конкретного объекта.
Примеры использования теплового насоса:
Пример использования теплонаносной системы для горячего водоснабжения жилого дома.
В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для испарителей тепловых насосов используется тепло грунта поверхностных слоев Земли, а также тепло удаляемого вентиляционного воздуха. Такая система также допускает использование в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии тепло сточных вод. Установка для подготовки горячего водоснабжения расположена в подвале здания. Она включает в себя следующие основные элементы:
- парокомпрессионные теплонаносные установки (ТНУ);
- баки-аккумуляторы горячей воды;
- системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта и низкопотенциального тепла удаляемого вентиляционного воздуха;
- циркуляционные насосы, контрольно-измерительную аппаратуру.
Основным теплообменным элементом системы сбора низкопотенциального тепла грунта являются вертикальные грунтовые теплообменники коаксиального типа, расположенные снаружи по периметру здания. Эти теплообменники представляют собой 8 скважин глубиной от 32 до 35 м каждая, устроенных вблизи дома.
Система сбора низкопотенциального тепла удаляемого вентиляционного воздуха предусматривает устройство в вытяжных вентиляционных камерах теплообменников-утилизаторов, гидравлически связанных с испарителями теплонаносных установок. В этом случае обеспечивается более глубокое охлаждение вытяжного воздуха и использование его тепла в тепловых насосах для получения горячей воды.
Система решена следующим образом. Из вентиляционных шахт удаляемый воздух собирается в коллектор и из него вытяжным вентилятором прогоняется через теплообменник-утилизатор, охлаждается и выбрасывается в атмосферу. Теплообменник-утилизатор связан с испарителем теплового насоса промежуточным контуром при помощи циркуляционного насоса. От конденсатора теплового насоса полезное тепло отводится в систему горячего водоснабжения.
Поскольку режим работы тепловых насосов, использующих тепло земли и тепло удаляемого воздуха, постоянный, а потребление горячей воды переменное, система горячего водоснабжения оборудована баками-аккумуляторами.
Тепловые насосы, которые используют возобновляемые источники энергии, уже не одно десятилетие активно применяется в развитых странах. Стоит отметить, что на сегодняшний день в мире работают более 130 млн теплонасосных установок. А к 2020 г доля горячего водоснабжения и отопления с помощью технологий, которые используют возобновляемые источники энергии, в промышленно развитых странах составит 75 % (данные Международного Энергетического Агентства).
Можно смело сказать, что внедрение теплонасосных установок в жилищно-коммунальный комплекс Украины – шаг прогрессивный, а в условиях системного кризиса и необходимый. Какими же достоинствами обладает тепловой
Типы промышленных моделей:/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:IFA_2010_Internationale_Funkausstellung_Berlin_101.JPG
/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:IFA_2010_Internationale_Funkausstellung_Berlin_101.JPGТепловой насос «солевой раствор — вода»
По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на шесть типов: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух». Почти все вновь выходящие на рынок устройства используют тепло выпускаемого из помещения воздуха. Также фильтруют и увлажняют при необходимости всасываемый извне воздух.
Компании:
"Гравицаппа"
«ООО "Компания ВДЕ"» (расшифровывается Відновлювальні Джерела Енергії)
Бытовые тепловые насосы Mitsubishi ElectricHYPERLINK "/index.php/teplovie-nasosy-and-systems/system-conditions-mitsubishi-electric"
Полупромышленные тепловые насосы Mr.Slim
Мультизональные тепловые насосы City Multi
Тепловые насосы Thermia
«ИНСОЛАР»
Компания «Атмосистемы»
Тепловые насосы NIBE / Тепловые насосы / Компания "Гео Мастер"
Источники:
https://www.teplopol.ru/heatpump/heatpump/
https://gravicappa.com.ua/ru/technology/heatpump/114-heatpumpsoffer.html
https://www.insolar.ru/
https://msd.com.ua/ideas/teplovye-nasosy-2/