Тепловые насосы использование низкотемпературного тепла земли воды воздуха на примере рб реферат
Обновлено: 05.07.2024
Введение
История существования гидравлических машин насчитывает несколько тысячелетий. Первый насос был поршневым, появился, по-видимому, за несколько веков до нашей эры в странах древней культуры. Изобретение этого насоса связано с созданием водоподъемных устройств. Поршневой насос был хорошо известен в Древней Греции и Риме.
Изобретение центробежного насоса приписывается итальянцу Д. Жордану, давшему первый рисунок такого насоса. Одной из первых удачных конструкций центробежного насоса является насос французского физика Д. Папена, предложенный им в 1689 г. Первой примененной в практике машиной для подачи жидкости действием центробежной силы был насос Ледемура (Франция, 1732 г.). В этой конструкции вода, находящаяся в наклонной трубе, вращающейся вокруг вертикальной оси, перемещалась с нижнего уровня на верхней действием центробежной силы самой воды. Таким образом, достигалась подача воды на некоторую высоту.
Классическая схема и конструкция одноколесного центробежного насоса, применяющегося в различных модификациях и поныне, была осуществлена Андревсом (США) в 1818 г. и существенно улучшена им в 1846 г. Исследования Андеревса привели к созданию многоступенчатого центробежного насоса, однако весьма несовершенной конструкции, запатентованной в 1851 г.
Знаменитый ученый Рейнольдс (Англия), исследуя конструкцию многоступенчатого насоса, ввел в нее прямой и обратный направляющие лопаточные аппараты и в 1875 г. запатентовал насос, в общих чертах аналогичный современным многоступенчатым насосам.
Широкое распространение центробежных насосов стало возможным только на основе применения электрической энергии и, в частности, при использовании электродвигателя трехфазного переменного тока, разработанного инженером В. О. Доливо-Добровольским (Россия, 1888 - 1889 гг.) К этому времени относится изобретение русским инженером В. А. Пушечниковым специального малогабаритного насоса для подъема подземных вод с больших глубин.
В России внедрение насосов в промышленность непосредственно связано с развитием горно-рудного дела. В 18 в. К. Д. Фролов и другие мастера горного дела применяли установки с поршневыми насосами для откачки воды из шахт.
В 18 в. был изобретен паровой двигатель. В 1738 г. Д. Бернулли вывел основополагающее уравнение жидкости, которое носит его имя. В 1750 г. Л. Эйлер впервые сделал математический анализ рабочего процесса, происходящего в центробежном насосе и реактивной турбине, и дал основное уравнение рабочего процесса турбомашин.
Примерно с начала 20-х годов 19-го века изменилось само назначение насосов. Если первоначально они предназначались только для подъема воды, то с этого времени они все шире применяются для перемещения жидкостей с различными вязкостью и концентрацией взвешенных частиц, а также химических жидкостей с различными степенью агрессивности и температурой.
Машины для перемещения воздуха и газов появились значительно позже насосов. Изобретателем воздушного поршневого нагнетателя - прототипа современных компрессоров с одной ступенью сжатия - считается немецкий физик О. Герике(1640г.).
В настоящее время отечественная промышленность выпускает насосы всех типов, необходимые для народного хозяйства страны, начиная от миниатюрных микронасосов для медицинской техники и кончая гигантскими осевыми насосами для ирригационных систем и энергетики.
Модернизация конструкции насосов направлена на снижение металлоемкости при одних и тех же параметрах насосов, обеспечение наибольшей унификации узлов и деталей насосов, что позволяет расширять номенклатуру насосов без существенных дополнительных затрат на их производство. Большое внимание уделяется повышению качества и надежности насосов, что позволяет экономить энергетические ресурсы и снижать трудоемкость их эксплуатации и ремонта.
Список использованной литературы
1. Лобачев П. В. Насосы и насосные станции: Учебник для техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат., 1983. - 191 с.
2. Поляков В. В., Скворцов Л. С. Насосы и вентиляторы: Учебник для вузов. - М.: Стройиз-дат., 1990. - 336 с.
3. Скворцов Л. С. и др. Компрессорные и насосные установки: Учебник для средних профессиональнотехнических училищ / Л. С. Скворцов, В. А. Рачицкий, В. Б. Ровенский. - М.: Машиностроение, 1988. - 264 с.
4. Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 416 с.
5. www.hvac.ru - библиотека научных статей (журнал "АВОК").
6. www.domsovet.ru - библиотека научных статей (журнал "Энергосбережение", журнал "Сантехника").
Тепловые насосы
Тепловой насос для отопления – принцип действия, виды, правила выбора
Автономная система отопления частного дома в большинстве случаев самостоятельно вырабатывает необходимую для обогрева тепловую энергию. Для этой цели применяется котел, работающий на электричестве, газе, угле, дровах или солярке. В отличие …
Когда стоит ожидать отключения света?
Когда стоит ожидать отключения света из-за критической ситуации с запасами угля на украинских тепловых электростанциях? Стоит ли ожидать повышения цен на газ и тарифов на электроэнергию для бытовых потребителей?
Стоит ли обогревать старый дом тепловым насосом?
Теоретически, каждый старый дом можно обогреть тепловым насосом, но в некоторых случаях эффект будет неудовлетворительным, и такие инвестиции не будут иметь смысла. Прежде всего, обогрев дома с ужасной теплоизоляцией всегда …
Продажа шагающий экскаватор 20/90
Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788
воды. Таким образом, достигалась подача воды на некоторую высоту.
Классическая схема и конструкция одноколесного центробежного насоса,
применяющегося в различных модификациях и поныне, была осуществлена Андревсом
(США) в 1818 г. и существенно улучшена им в 1846 г. Исследования Андеревса
привели к созданию многоступенчатого центробежного насоса, однако весьма
несовершенной конструкции, запатентованной в 1851 г.
Знаменитый ученый Рейнольдс (Англия), исследуя конструкцию
многоступенчатого насоса, ввел в нее прямой и обратный направляющие лопаточные
аппараты и в 1875 г. запатентовал насос, в общих чертах аналогичный соврем енным
Широкое распространение центробежных насосов стало возможным только на
основе применения электрической энергии и, в частности, при использовании
электродвигателя трехфазного переменного тока, разработанного инженером В. О.
Доливо-Добровольским (Россия, 1888 - 1889 гг.) К этому времени относится
изобретение русским инженером В. А. Пушечниковым специального м алог абаритного
В России внедрение насосов в промышленность непосредственно связано с
развитием горно-рудного дела. В 18 в. К. Д. Фролов и другие мастера горного дела
применяли установки с поршневыми насосами для откачки воды из шахт.
В 18 в. был изобретен паровой двигатель. В 1738 г. Д. Бернулли вывел
основополагающее уравнение жидкости, которое носит его им я. В 1750 г. Л. Эйлер
впервые сделал математический анализ рабочего процесса, происходящего в
центробежном насосе и реактивной турбине, и дал основное уравнение рабочего
Примерно с начала 20-х годов 19-го века изменилось само назначение насосов.
Если первоначально они предназначались только для подъема воды, то с этого времени
они все шире применяются для перемещения жидкостей с различными вязкостью и
концентрацией взвешенных частиц, а также химических жидкостей с различными
Машины для перемещения воздуха и газов появились значительно позже насосов.
Изобретателем воздушного поршневого нагнетателя - прототипа современных
компрессоров с одной ступенью сжатия - считается немецкий физик О. Герике(1640г.).
В настоящее время отечественная промышленность выпускает насосы всех типов,
необходимые для народного хозяйства страны, начиная от миниатюрных микронасосов
для медицинской техники и кончая гигантскими осевыми насосами для ирригационных
Модернизация конструкции насосов направлена на снижение металлоемкости при
одних и тех же параметрах насосов, обеспечение наибольшей унификации узлов и
деталей насосов, что позволяет расширять номенклатуру насосов без существенных
дополнительных затрат на их производство. Большое внимание уделяется повышению
качества и надежности насосов, что позволяет экономить энергетические ресурсы и
1. Понятие теплового насоса, классификация и область применения
Тепловой насос - термодинамическая установка, в которой теплота от
низкопотенциального источника передается потребителю при более высокой
температуре. При этом затрачивается механическая энергия.
Большую перспективу представляет использование тепловых насосов в системах
горячего водоснабжения (ГВС) зданий. Известно, что в годовом цикле на ГВС
расходуется примерно столько же тепла, как и на отопление зданий. Примером здания,
в котором тепловые насосы использованы для ГВС, является многоэтажный жилой
дом, построенный в Москве в Никулино- 2. В этом здании в качестве источника
низкопотенциальной тепловой энергии используется тепло земли и тепло удаляемого
вентиляционного воздуха. Подробно эта система будет рассмотрена ниже.
Источником низкопотенциальной тепловой энергии может быть тепло как
естественного, так и искусственного происхождения. В качестве естественных
источников низкопотенциального тепла могут быть использованы:
В качестве искусственных источников низкопотенциального тепла могут выступать:
Таким образом, существуют большие потенциальные возможности использования
энергии вокруг нас, и тепловой насос представляется наиболее удачным путем
Ранее тепловой насос использовался в первую очередь для кондиционирования
(охлаждения) воздуха. Система была способна также обеспечить определенную
отопительную мощность, в большей или меньшей степени удовлетворяющую
потребности в тепле в зимний период. Однако характеристики этого оборудования
стремительно м еняются: сейчас во многих странах Европы тепловые насосы
используются в отоплении и ГВС. Такое положение связано с поиском экологичных
решений: вместо традиционного сжигания ископаемого топлива - использование
альтернативных источников энергии, например, солнечной. Для массового потребителя
одним из наиболее предпочтительных вариантов использования нетрадиционных
источников энергии является использование низкопотенциального тепла посредством
Существуют разные варианты классиф икации тепловых насосов. Ограничимся
делением систем по их оперативным функциям на две основных категории:
• тепловые насосы только для отопления и/или горячего водоснабжения, прим еняемые
для обеспечения комфортной температуры в пом ещении и/или приготовления горячей
• интегрированные системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление
помещений, охлаждение, приготовление горячей санитарной воды и иногда
утилизацию отводимого воздуха. Подогрев воды может осуществляться либо отбором
тепла перегрева подаваемого газа с компрессора, либо комбинацией отбора тепла
перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора.
Тепловые насосы, предназначенные исключительно для приготовления горячей
санитарной воды, зачастую в качестве источника тепла используют воздух среды, но
равным образом могут использовать и отводимый воздух.
Следует отметить, что постепенно увеличивается предложение тепловых насосов
класса реверсивные "воздух-вода", чаще всего поставляемых в комплекте с
расширительным баком и насосным агрегатом. По отдельному заказу поставляется
накопительный резервуар. Т акие насосы можно врезать непосредственно в
В Германии и других странах Северной Европы распространены тепловые насосы,
которые используют тепло, содержащееся в грунте. Диапазон тепловой мощности
разработанных моделей самый широкий - от 5 до 70 кВт.
По данным на 1997 год из 90 млн. тепловых насосов, установленных в мире, только около 5 %, или 4,28
млн. аппаратов, смонтировано в Европе. Совсем немного по сравнению с 57 млн. систем, имеющихся в
Японии, где такое оборудование является основным в об еспечении отопления жилого фонда. В Соединенных
Штатах насчитывается 13,5 млн. установленных агрегатов, а еще толь ко развивающийся китайский рынок
достиг уровня 10 млн. систем. Подобное нерасположение Европы имеет свои причины, однако в последнее
время отношение к тепловым насосам меняется. Примерная оценка числа тепловых насосов, установленных в
главных странах Сообщества в жилом фонде, торгово-административных и промышленных сооружениях,
приводится в табл. 1. Основную долю составляют страны Южной Европы: Исп ания, Италия и Греция.
За последние годы в Республике Беларусь отрасль геотермальных и воздушных тепловых насосов росла высокими темпами. Пройден путь от внедрения в частных домах до крупных объектов мощностью в сотни киловатт, есть комплекс зданий, в котором пройден мегаваттный рубеж. Сомнения относительно работоспособности технологии развеяны десятками успешных проектов и высокими показателями экономической эффективности.
В Республике Беларусь активно развивается агротуризм, базы отдыха и охотничьи хозяйства. Как правило, эти объекты значительно удалены от сетей магистрального газоснабжения, подключение которого может стоить очень дорого. Часто в таких случаях установка тепловых насосов требует меньших капитальных затрат, чем прокладка газопровода и занимает меньше времени.
Базы отдыха и охотничьи хозяйства значительно удалены от сетей магистрального газоснабжения, подключение которого может стоить очень дорого. В таких случаях установка тепловых насосов требует меньших капитальных затрат
Коллективом компании, к которому принадлежат авторы настоящего материала, за последние годы установлены десятки различных геотермальных и воздушных систем. Смонтировано 26560 м геотермальных зондов и 800 м водозаборных и водоприёмных скважин. Суммарная мощность геотермальных и воздушных тепловых насосов, находящихся в эксплуатации на 1 июня 2015 года, составляет 3511 кВт. В процессе установки ещё 420 кВт.
Чтобы добиться снижения стоимости установки мы применяем геотермальные зонды, произведённые в республике Беларусь. Существенную долю стоимости системы составляет цена теплоаккумуляторов и бойлеров. Организовав производство этого оборудования, мы смогли предложить более низкую в сравнении с импортными образцами цену. Кроме того, это понизило зависимость от колебаний валютных курсов. Сроки производства намного меньше сроков поставок из-за рубежа, что также позволило улучшить качество обслуживания клиентов. Приятно осознавать, что технология зарекомендовала себя, и на государственном уровне идёт проработка вопроса о массовом использовании геотермальных и воздушных тепловых насосов, как базовой нагрузки строящейся Беларусской атомной электростанции.
Подводя итоги прошедших лет, мы прониклись уверенностью в реальной перспективе широкого внедрения тепловых насосов в Республике Беларусь и расширения производства теплонасосного оборудования.
Концепция тепловых насосов была разработана еще в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (Лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером. Петера Риттера фон Риттингера
Работа содержит 1 файл
Реферат ТЕПЛОВОЙ НАСОС.doc
Введение
Более половины потерь энергии, приводящих к огромным финансовым затратам при эксплуатации зданий происходит за счет применения устаревших и/или энергозатратных климатических систем.
Одним из направлений энергосбережения в области отопления, вентиляции и кондиционирования и уменьшения финансовых затрат на эксплуатацию зданий являются технологии на основе тепловых насосов.
История возникновения теплового насоса
В 40-х годах тепловой насос был известен своей чрезвычайной эффективностью, но реальная потребность в нём возникла во время Арабского нефтяного эмбарго в 70-х годах, когда несмотря на низкие цены на энергоносители появился интерес к энергосбережению. Именно тогда доктор Джеймс Бозе, профессор Университета штата Оклахома, случайно наткнулся на старый инженерный текст о концепции тепловых насосов. Доктор Бозе решил помочь собственникам домов, чьи тепловые насосы сбрасывали горячую воду в бассейн, и приспособил тепловой насос для циркуляции воды по трубам вместо слива в бассейн. Это положило начало новой эре в области геотермальных систем. Доктор Бозе вернулся в Университет и начал развивать свою идею. С того времени Университет штата Оклахома стал центром исследования и развития геотермальных тепловых насосов. Международная Ассоциация геотермальных тепловых насосов была основана в Оклахоме и располагается в корпусе государственного Университета штата Оклахома, в которой доктор Бозе является исполнительным директором.
Сегодня именем Риттингера названа Международная премия по тепловым насосам (медаль с его изображением), посвящённая достижениям в области теплонасосных и связанных с ними технологий, таких как отопление и кондиционирование воздуха. Последними владельцами этой престижной премии являются профессор Королевского Института Технологий (Стокгольм, Швеция) Эрик Гренрид, профессор Университета Иллинойс (США) Предраг Хнджак и доктор наук Джеральд Грофф, США, которые были награждены на 9-ой Конференции Международного Энергетического Агентства по тепловым насосам, которая проходила 20–22 мая 2008 года в Цюрихе (Швейцария). Следующая Международная конференция по тепловым насосам будет проводиться в июне 2011 года в Токио, Япония.
Тепловые насосы в системах отопления и кондиционирования
Использование геотермальных тепловых насосов для отопления, охлаждения и горячего водоснабжения здания или комплекса зданий
В соответствии с изображенным принципом действия, тепловой насос берет тепловую энергию, перекачивает ее, и отдает в другое место.
Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из холодильника и выбрасывается в кухню, при этом задняя стенка холодильника становится горячей.
В реверсивных кондиционерах, работающих на отопление, расположенный снаружи здания блок забирает тепло из воздуха и отдает внутреннему блоку в здание. Однако, при температурах около плюс пяти градусов, наружный блок кондиционера начинает покрыватся инеем и льдом из конденсата воздуха, что уменьшает эффективность теплопередачи. Для удаления льда кондиционер начинает периодически отапливать наружный блок электричеством, при этом мощность отопления падает, расход электроэнергии увеличивается. При дальнейшем снижении температуры в итоге эффективность отопления на кондиционерах становится равной нулю, отопление прекращается, кондиционер останавливается.
При отоплении геотермальными теплонасосами, попросту говоря, наружный блок вкапывается в землю или погружается в озеро рядом со зданием. При этом, независимо от температуры воздуха во дворе, внешний блок остается свободным от льда, эффективность теплопередачи остается высокой.
Принцип действия отопления геотермальными тепловыми насосами основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче собранного тепла отоплению здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, отбирает около 8 °С у незамерзающей жидкости, при этом жидкость охлаждается. Жидкость снова течет по трубе, восстанавливает свою температуру и поступает к тепловому насосу. Отобранные тепловым насосом градусы передаются системе отопления и/или на подогрев горячей воды.
Возможно отбирать тепло у подземной воды - подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1. +2°С, и возвращает воду под землю.
Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия - так называемый "абсолютный ноль". То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета - земли, водоема, льда, подземной скалы, плывуна и т.д.
В климатических условиях Украины для отопления здания энергия забирается из грунта (или водоема) и отдается в систему отопления здания. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс - тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что теплонасос одновременно может выполнять вытекающие функции - греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы,греть бассейн, охлаждать например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда. Тоесть одно оборудование может взять на себя все функции по тепло-холодоснабжению здания.
Обмен теплом с окружающей средой геотермальные тепловые насосы осуществляют такими основными способами:
- насос с открытым циклом - из подземного потока (плывуна) забирается подземная вода, подается в размещенный внутри здания тепловой насос, вода отдает/забирает тепло у теплового насоса, и возвращается в подземный поток на расстоянии от места забора. Плюсом такого способа является возможность одновременно получить воду для водоснабжения дома. Открытые системы являются очень эффективными, поскольку температура подземной воды является относительно высокой и круглогодично стабильной. Использование воды из скважины не наносит ущерба грунтовым водам, не изменяет уровень грунтовых вод в водном горизонте, поскольку открытую систему можно рассматривать как соединённые сосуды, где вода, забираемая из одного колодца, направляется обратно под землю через второй колодец, не изменяя общий уровень воды. Корректно, в соответствии с нормативами сооружённые скважины обеспечивают безопасную для окружающей природы стабильную работу системы отопления.
- насос с закрытым циклом и водоразмещенным теплообменником - специальная жидкость (теплоноситель) прокачивается по коллекторам (трубкам), находящимся в водоеме, и отдает/забирает тепло у воды. Здания целесообразно отапливать тепловой энергией открытого водоёма в том случае, если здание находится от водоёма ближе 100 метров, и глубина водоёма, а также береговая линия соответствуют условиям, требуемым для прокладки коллектора. Плюсом такого способа является его относительная дешевизна.
Распределенные по поверхности озера коллекторы (трубки) перед заполнением теплоносителем и погружением их на дно.
- насос с закрытым циклом и горизонтальным теплообменником, размещенным в земле - трубки (коллекторы), в которых прокачивается теплоноситель, размещены горизонтально на глубине не менее метра от поверхности земли. Основной опасностью является неосмотрительность при проведении землекопных работ в зоне нахождения почвенного коллектора. Для современно жилого дома с отапливаемой площадью в 200 м2 под основание коллектора требуется около 500 м2 поверхности грунта. При прокладке коллектора вблизи деревьев трубу коллектора не следует укладывать ближе, чем 1,5 метра от кроны. Правильно выбранный по размерам и правильно уложенный почвенный коллектор не влияет негативно ни на рост растений, ни на экологические условия.
- насос с закрытым циклом и вертикальным теплообменником - трубки, в которых прокачивается теплоноситель, размещены вертикально в земле и уходят в глубину земли до 200 метров.
Как известно, на глубине 15-20 метров от поверхности земля имеет стабильную температуру 10-12 градусов Цельсия независимо от поры года. С увеличением глубины температура земли повышается. Этот способ обеспечивает самую высокую эффективность работы теплонасоса, малый расход электроэнергии и дешевое тепло - на 1 кВт электроэнергии получают до 5 кВт тепловой энергии, но требует больших первоначальных капиталовложений.
Дополнительно к вышеперечисленным, геотермальный тепловой насос может забирать остаточное тепло из воздуха, удаляемого вентиляцией здания. Вентилируемый использованный воздух перед удалением из здания охлаждается, тепло возвращается (рекуперируется) тепловому насосу.
Обращаем внимание на нецелесообразность использования в Украине систем отопления на так называемых "воздушных теплонасосах", по сути обычных кондиционерах, в которых тепло для отопления здания забирается из наружного воздуха. Эти системы разработаны и успешно используются в более теплых, чем Украина, странах, где не бывает значительных морозов - южных штатах США, Греции, Японии и т.д. Проблема в том, что размещенный снаружи теплообменник при температуре на улице около плюс 5 градусов Цельсия начинает покрываться льдом из-за замерзающего конденсата, резко снижается теплопередача, эффективность теплонасоса уменьшатся. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха эффективность теплонасоса становится близкой нулю, воздушный тепловой насос переходит на обычное электроотопление, что резко увеличивает расход электроэнергии, или полностью прекращается.
Пассивное охлаждение/кондиционирование
Большим плюсом некоторых систем геотермального теплонасоса является возможность прямого использования летом подземного холода для охлаждения/кондиционирования здания. Например, в системах с открытым циклом подземная вода, имеющая температуру около 10 градусов Цельсия, обычным насосом летом подается в здание и распространяется по активным конвекторам (фанкойлам), которые кондиционируют здание, после чего возвращается под землю. При этом компрессор теплонасоса не включается, электроэнергия расходуется только на прокачивание воды. На потраченный один киловатт электроэнергии можно получить до 30 киловатт холода, что в 10 раз эффективнее кондиционера. Такой способ кондиционирования называют "свободным" или "пассивным". Такое охлаждение особенно эффективно при открытом способе или способе с вертикальным теплообменником.
Если мощности пассивного охлаждения недостаточно зданию, или если используются другие способы обмена теплом с окружающей средой, для охлаждения используют компрессор теплового насоса. То есть теплонасос начинает работать как обычный кондиционер. Такое охлаждение называют "активным".
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с кпд до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.
- Еще одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы .
- Тепловой насос надежен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.
- Важной особенностью системы является ее сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.
- Теплонасос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.
Хотя идея, высказанная лордом Кельвином в 1852 году , была реализована уже спустя четыре года, практическое применение теплонасосы получили только в 30-х годах прошлого века. В западных странах тепловые насосы применяются давно — и в быту, и в промышленности. Сегодня в Японии, например, эксплуатируется около 3 миллионов установок, в Швеции около 500 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.
- К недостаткам тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования.
Перспективы развития.
Для установки теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $300–1200 на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы по 15-20 лет до капитального ремонта
Существует и альтернативный взгляд на экономическую целесообразность установки теплонасосов. Так, если установка теплонасоса производится на средства взятые в кредит, экономия от использования теплонасоса может быть меньше, чем стоимость использования кредита. Поэтому массовое использования теплонасосов в частном секторе можно ожидать, если стоимость теплонасосного оборудования будет сопоставима с затратами на установку газового отопления и подключения к газовой сети.
Ещё более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды).
Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем
В настоящие время идёт процесс внедрения тепловой техники, который можно назвать грандиозным. Можно говорить о новой эпохе в теплоснабжении на основе тепловых насосов.
Сегодня десятки миллионов тепловых насосов функционируют по всему миру, и миллионы новых вводят ежегодно. Тепловые насосы постепенно вытесняют традиционные способы теплоснабжения. К 2020 году, ожидается, около 75% теплоснабжения в развитых странах будет осуществляться за счёт тепловых насосов.
1. Тепловой насос — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
Читайте также: