Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Книги з будівництва та ремонту

Майстрові на всі руки


Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

 

Теплові насоси

 

 

Теплові насоси (8) в опалювальному процесі можуть використовуватися у водо - і пароподогревателях. Ще кілька років тому вони являли собою лише орієнтири в економії енергії. Зараз вони вже знайшли досить широке застосування. Однак не у всіх випадках теплові насоси дозволяють економити енергію. Особливо це стосується теплових насосів електроприводом, які споживають значну кількість електроенергії. Зовсім по-іншому йде справа при використанні двигунів внутрішнього згоряння з дизельним або газовим паливом, так само як і абсорбційних теплових насосів (9).

Принцип роботи

Тепловий насос за принципом роботи не відрізняється істотно від холодильника, де тепло з допомогою допоміжного джерела енергії витягується з обсягу охолоджуваного тіла і передається в повітря приміщення. Тепловий насос «качає» енергію з навколишнього повітря, землі або води та використовує це тепло для підігріву води і опалення. В залежності від приводу розрізняють компресійні та абсорбційні теплові насоси.

Тепловий насос отримує енергію з навколишнього середовища при відносно низьких температурах. Для використання цієї енергії при опаленні або паро - і водоподогреве температурний рівень енергії необхідно підвищити. Це може бути зроблено, наприклад, шляхом стиснення пари.

Електричні компресійні теплові насоси здійснюють стиснення пари за рахунок електродвигунів малої потужності.

Газокомпрессионные теплові насоси забезпечують стиснення пара шляхом використання невеликого газового двигуна.

Оскільки уносимое мотором тепло може залучатися до циркуляцію, здійснювану тепловими насосами, вироблена первинна енергія використовується добре. Так, із 100% виробленої первинної енергії з урахуванням використання енергії довкілля можна отримати до 160% корисної енергії (9).

Компресійні теплові насоси з дизельними моторами порівнянні з газовими тепловими насосами, однак тут виникає проблема з відведенням вихлопних газів.

Абсорбційні теплові насоси, по суті, відрізняються від компресійних теплових насосів тільки елементами приводу. Стиснення здійснюється не за допомогою двигуна, а робочим тілом і теплом згоряння рідкого або газового палива. Так як абсорбційні теплові насоси майже не мають рухомих елементів, вони відрізняються високою довговічністю (великою робочим ресурсом).

Абсорбційні теплові насоси дуже перспективні для опалення житлових будинків, оскільки їх вузли невеликі по розмірах і в серійному виробництві недорогі.

Джерела тепла

Всі теплові насоси використовують тепло навколишнього середовища, джерелом якого, в кінцевому рахунку, є сонячне випромінювання. В внаслідок стиснення випаровується рідини насос переходить на високий температурний рівень. Так як все ж зі зниженням температури навколишнього середовища витрата електроенергії сильно підвищується, деякі природні джерела тепла не можуть протягом усього року використовуватися економно.

 


Існують наступні види джерел енергії теплових насосів.

Повітря є основним джерелом енергії. Теплові насоси, які використовують в якості джерела енергії зовнішнє повітря, називаються водовоздушными тепловими насосами; у них джерелом енергії служить повітря, а робочим тілом - вода. Капітальні витрати при спорудженні такої встановлення невеликі, так як, окрім монтажу обладнання, потреба в інших додаткових роботах відсутня. Недолік повітряного теплового насоса полягає в тому, що його коефіцієнт перетворення (відношення виробленої енергії до підведеної) при зниженні зовнішньої температури зменшується (8). Внаслідок цього робота такого насоса економічно виправдана при температурі зовнішнього повітря зазвичай не нижче +3°С. Деякі насоси працюють і при більш низьких температурах, однак витрата енергії у них помітно збільшується. Тому параметри котельні установки необхідно вибрати так, щоб використовувати все вироблене тепло.

Вода також може використовуватися як джерело тепла; як правило, це грунтова вода, так як тільки на певній глибині . наприклад, більше 10 м, протягом усього року її температура постійна і становить близько 10°С. В принципі можна було б використовувати річкову або озерну воду, однак при цьому не слід забувати про виникають у зимовий час проблеми. Теплові насоси, що використовують в якості джерела тепла воду, називають водо-водяними тепловими насосами.

Використовується тепловим насосом ґрунтову воду відкачують з свердловини за допомогою насоса, охлажают у випарнику до 5°С і повертають в зливну свердловину.

Тиск, під яким знаходиться грунтова вода, може створити експлуатаційні проблеми.

Використання ґрунтової

води в теплових насосах

зазвичай економічно оправ

данно. Інвестиційні

витрати тут істотно

вище, порівняно з водовоз-

повітряними тепловими насосами,

з-за бурових робіт, однак

цей джерело тепла доступний в

протягом усього року. При затяж

вих періодах необхідно пре

дусматривать додаткове

опалення за допомогою

кахельної печі.

При прокладці в грунті на глибині 1 +І:,5 м труб з циркулюючим розсолом (води з антифризом) останні поглинають тепло землі, а для достатнього забезпечення приміщення теплом у цьому випадку вимагається принаймні подвоєна поверхню опалювальних труб, що пов'язано з значними витратами.

Не слід виключати негативний вплив такої системи обігріву на рослинність, передусім на дерева, так як температура землі при відведенні тепла знижується.

В принципі можлива комбінація теплового насоса сонячної батареєю або абсорбером великій поверхні, сднако така установка недоцільна в індивідуальному будівництві з-за високих капітальних витрат.

Принцип дії

В залежності від джерела тепла насос може покривати або загальну теплову потребу житла (однорежимний тепловий насос), або тільки його частина (дворежимний тепловий насос).

Це має велике значення для економічних розрахунків. В однорежимных теплових насосах в якості джерела тепла використовуються грунтові води. Так як тепловий насос повинен покривати всю потребу тепла у холодний період часу, його продуктивність повинна бути досить великий, що визначає відповідно високу вартість.

У двухрежимных теплових насосах в якості джерела енергії використовується атмосферне повітря, і робота насоса економічно виправдана при температурі зовнішнього повітря не нижче +3°С.

Коли зовнішня темпера

туру опускається нижче цього

межі, тепловий насос авто

автоматично вимикається, і

вироблення тепла цілком осу

ществляет опалювальний

котел. При цьому потужність теп

лового насоса може бути

менше потужності котла при

мірно в 2 рази, а додатковим

ний котел розраховується

таким чином, щоб він міг

забезпечити потребу примі

щень в теплі в зимовий час

року.

Можливе використання однорежимных теплових насосів разом з котлом. При цьому насоси використовуються постійно, а при пікових навантаженнях, що виникають у найхолодніші 1 - 2 місяці, відсутня частина тепла покривається котлової опалювальною установкою.

Пікові потреби тепла можуть покриватися також індивідуальними печами.

Економічна ефективність

На питання про економічну ефективність використання теплових насосів можна відповісти лише після детального дослідження роботи насоса того чи іншого типу, так як на неї впливають безліч факторів.

Необхідно мати на увазі наступне міркування - установка теплового насоса вимагає фінансових витрат, але він економить енергію. Установка насоса рентабельна, якщо економія стає переважаючою. Тепловий насос може бути використаний тільки для опалення, тільки для підготовки теплої води або для того і іншого, що впливає на його економічну ефективність.

Вигідні теплові насоси водяного опалення, які працюють тільки на повітряній джерелі тепла. Ці насоси особливо ефективні у тих випадках, коли звичайні опалювальні установки погано використовують енергію, а саме, в літній час і в міжсезоння. Витрата енергії залежить від споживача, однак подача у великій кількості теплої води сильно підвищує витрата електроенергії. Однорежим-ві теплові насоси без пікових енергоустановок повинні мати високу продуктивність. В цьому випадку вартість обладнання буде відносно висока. Нагадаємо, що однорежимные насоси працюють лише при використанні тепла підземних вод і землі. Для цього необхідно мати дві свердловини, буріння яких вимагає значних витрат. Прокладка в грунті великої кількості труб коштує дорого, і, як правило, її здійснюють тільки при новому будівництві.

Відносно низькими капіталовкладеннями відрізняються повітряно-теплові насоси, однак при цьому, як згадувалося вище, необхідна установка додаткового опалювального котла.

Теплові насоси мають хороші характеристики, коли різниця робочих температур невелика. Тому вони вигідні комбінації з низькотемпературними опалювальними системами.

Цінність теплового насоса підвищується, якщо він використовується також для охолодження приміщення, оскільки при цьому не потрібно інших охолоджуючих пристроїв. Однак, оскільки потреба такого насоса в повітрі зростає, застосовувати його доцільно в приміщеннях з великим об'ємом або поверхнею.

 

 «Майстрові на всі руки» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також:

 

  Домашньому майстрові Благоустрій квартири Будинок своїми руками Будівництво будинки Корисні поради Довідник домашнього майстра Покрівлі. Покрівельні роботи Кам'яні роботи Столярно-теслярські роботи Ремонт садибного будинку Будівництво та обладнання індивідуального будинки Енциклопедія побуту Наш дім