Доп. параметры

Тепловые насосы. Низкопотенциальная энергетика

Времена меняются, каждая эпоха характеризуется набором факторов и условий, в системе которых человек принимает решения. Какие энергии и ресурсы использует человек для своей жизнедеятельности. Отсутствие машин и технологий принуждало человечество тяжелому физическому труду с использованием силы животных. Эта эпоха закончилась изобретением машин и средств производства. Наступивший энергопорядок характеризовался стремительной индустриализацией с расточительным использованием углеводородов, атомной энергии, "безумным" загрязнением окружающей среды. С позиции имеющейся сейчас информации эту эпоху можно было бы назвать "энергобеспорядком". Однако не нам судить прошлое. И во времена развития этой экономической системы не все люди разделяли разумность такого подхода к энергоресурсам. Так например Менделеев считал, что использовать нефть в качестве топлива - все равно, что топить печь ассигнациями.

Эпоха расточительного подхода к энергоресурсам заканчивается, в силу их ограниченности и экологических последствий, человечеству все чаще приходится задумываться над развитием и использованием возобновляемых источников энергии; экономном подходе к энерго-пользованию; сниженинию выброса загрязняющих веществ. Это новый подход на пути к снижению энергоёмкости экономики при одновременном увеличению её эффективности во всём многообразии способов и причин характеризует новый современный энергопорядок.

В рамках этих тенденций развилось целое направление низкопотенциальной энергетики с большим количество решений, основанных на использовании холодильных машин (а также непосредственного использовании энергии солнца, ветра, движения воды и пр). Основная идея энергосберегающих решений на базе тепловых насосов заключается том, что на каждый киловатт электрической мощности затраченной на работу установка производит от 3 до 6 киловатт тепловой мощности в зависимости от типа и условий работы. И так, что же такое тепловой насос? Тепловой насос представляет собой экономически оправданный и экономичный отопительный прибор, работающий на основе парокомпрессионного цикла. Тепловой насос не генерирует тепло. Принцип работы теплового насоса заключается в переносе тепла, и этим он существенно отличается от других видов отопительных приборов. Так как все отопительные приборы самостоятельно генерируют тепло, как правило, из электрической энергии. Например, именно по этому принципу работают ТЭНы (тепловые электрические нагреватели). Потребляемую электрическую энергию они преобразуют в тепловую, при этом сколько было получено электроэнергии, столько будет получено и тепловой энергии. Тепловой насос переносит тепло. В отличие от ТЭНов, тепловые насосы занимаются переносом (перекачиванием) тепла, отсюда и слово "насос" в названии агрегатов. Вследствие того, что электроэнергия тратится не на генерацию тепловой энергии, а на её перенос, оказывается, что затратив 1 кВт электроэнергии можно получить до 4 кВт тепла и даже больше! Благодаря этому тепловые насосы являются наиболее экономичными и энергетически выгодными нагревательными приборами.

Тепловые насосы работают на основе парокомпрессионного холодильного цикла, состоящего из четырёх основных элементов: компрессора, конденсатора, испарителя и расширительного вентиля. Рабочим веществом, циркулирующим по этому контуру, является один из хладонов (фреонов), например, R401a, R410a, R22a, R507. Нагрев предназначенной для отопления воды осуществляется в конденсаторе теплового насоса. Именно в конденсатор хладагент попадает с наивысшей температурой: после сжатия в компрессоре возрастает не только давление фреона, но и его температура. Сжиженный и охладившийся хладагент после компрессора поступает в расширительный вентиль, где резко падает его давление и температура. В таком виде хладагент подается в испаритель, где испаряется за счет наружного воздуха. После этого хладагент вновь всасывается компрессором и цикл замыкается.

Это многофункциональная система отопления, которая обладает характеристиками кондиционера, отопительного котла, а так же является источником горячего водоснабжения. Принцип его работы основан не на вырабатывании тепла. А на перекачивании тепла, трансформируя его из источника низкой температуры в высокий. В результате чего не требует дополнительных ресурсов для своей работы и не производит вредных выбросов в атмосферу. Ещё одним немало важным преимуществом является значительная экономия энергии в процессе его работы - до 80%. Естественно, что для более эффективной работы теплового насоса необходимо выбрать наиболее подходящий способ извлечения тепла. Все зависит от того какой тип насоса вы выбираете.

Существует несколько разновидностей тепловых насосов. Они отличаются друг от друга функциональностью и используемым источником тепла. В частности, во многие тепловые насосы интегрированы источник отопления и подготовка горячей воды, а также накопитель горячей воды.

"Воздух-вода" - пожалуй, самый распространенный и наиболее часто используемый тип тепловых насосов. В них тепло, полученное из наружного воздуха, передается потоку воды, циркулирующему по зданию с целю его отопления.

"Воздух-воздух" - также один из наиболее распространенных типов тепловых насосов, когда тепло от наружного воздуха передается внутреннему за счет работы парокомпрессионного цикла. Кстати, отметим, что по такому же принципу работают и кондиционеры в режиме отопления.

"Вода-вода" - из близлежащего водоема вода при помощи насоса подается в испаритель теплового насоса, нагревает хладагент и отправляется обратно в водоем. В конденсаторе теплового насоса хладагент нагревает другой поток воды - тот, что используется для отопления.

"Земля-воздух" - данный тепловой насос использует энергию недр земли и передает ее воздуху, которые и отапливает помещение.

"Земля-вода" - тепловая энергия земли преобразуется в тепловую энергию обогрева дома посредством воды. Тепло недр земли практически независимо от погодных условий, а на глубине 10 м и ниже температура постоянна в течение всего года.

"Вода-воздух" - в таком тепловом насосе тепло от воды передается циркулирующему в помещении воздуху.

Тепловые насосы (холодильные машины) могут быть построены для перекачивания низкопотенциальной энергии, содержащейся в различных источниках. По этому принципу их можно классифицировать на: 1)Кондиционеры и другие тепловые насосы, использующие тепло окружающего воздуха для выкачивания из него тепла (холода). В эту категорию подходят также и другие холодильные машины и установки. Отличие от кондиционеров состоит, в том на какую результирующую температуру они рассчитаны. 2)Тепловые насосы выкачивающие тепло (холод) из земли. Геотермальные тепловые насосы. 3) Отдельно хотелось бы выделить тепловые насосы, работающие на выбрасываемом тепле (ВЭР вторичные энерго ресурсы). Категория включает различные рекуператоры, установки для трансформации тепла стоков (или выбрасываемого тепла от оборудования, например холодильного и др.) в высокопотенциальное тепло для обогрева, отопления или ГВС и др.

Геотермальный тепловой насос основан на использовании геотермальной энергии земли. Это достигается тем, что в глубине температура земли в любое время года остаётся неизменной, за счёт чего для обогрева помещения, тепловой насос преобразовывает низкопотенциальное тепло земли или грунтовых вод. Собирается тепло с помощью труб с незамерзающей жидкостью, которые расположены в грунте и водоёме. Тепловой насос охлаждает жидкость в трубах до -5°С, отбирая тепло, далее она течёт опять по трубам в грунт или водоём восстанавливая свою первичную температуру и снова поступает к тепловому насосу, который в свою очередь отбирает тепло и передаёт его системе отопления. Такие насосы можно считать традиционными или классикой "теплонасосо строения"

Геотермальный тепловой насос может быть реализован как с помощью труб с незамерзающей жидкостью, так и с непосредственным размещением испарителя (представляющего из себя трубки медные или алюминиевые) в грунте. В трубках происходят процессы пазового перехода из жидкости в пар (или наоборот) сопровождающиеся поглощением (или выделением) тепла. Такой вид геотермального контура называется ДХ-контур, а к тепловым насосам обычно прибавляется ДХ в названии.

Использовать тепло земли можно также, сделав тепловой насос с "системой на перелив". Это возможно, если есть хороший дебит воды под землей и есть возможность её беспрепятственного возврата после снятия с неё тепла. Это может быть как рециркуляция воды из водоёма, так и из скважины или колодца. Обычно подобный способ позволяет выкачивать огромное количество тепла без больших капитальных затрат. Но есть у него и минусы: дополнительная водоподготовка, мощные насосы, дополнительные системы защиты от замерзания, большой дебит.

Другой вид тепловых насосов использующих тепло наружного воздуха Вам всем хорошо известен. Это кондиционеры как промышленные, так и бытовые и все холодильное оборудование. Но холодильное оборудование как источник энергии использует "отсутствие тепла" на улице на постоянной основе. В то время как кондиционеры очень часто могут не только греть улицу, но и высасывать наружное тепло.

Выбрасываемое тепло как отдельный источник энергии для теплового насоса. Вторичные энергетические ресурсы ВЭР - это тепловые отходы технологических производств промышленных предприятий, коммунальных, бытовых, жилых и других объектов. К категории ВЭР можно также отнести самоизливающиеся геотермальные воды, горячие минеральные источники, теплота которых не используется в бальнеологии, сжигаемый попутный газ при нефтедобыче, добываемую горячую нефть, выбрасываемый вентиляцией воздух помещений, канализационные стоки и др.

Экономия топлива путем использования ВЭР в последние годы стала очень актуальной и приобрела общегосударственное значение. Промышленные потребители используют в стоящее время свыше 60% всего добываемого топлива и около 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Коэффициент полезного использования энергии в технологических процессах остается все еще невысоким и составляет лишь 35-40%.

Утилизация ВЭР в промышленности за последние годы улучшилась. Однако, в наши дни фактическая экономия топлива за счет теплоты ВЭР по отношению к возможной составляет 30-32%. В том числе: в нефте-перерабатывающей и нефтехимической промышленности - 40%, в черной металлургии - 40%, в химической - 25% [59, 4].

Одно из эффективных направлений утилизации теплоты ВЭР - производство холода для предприятий, технологические процессы которых требуют его при различных температурах охлаждения. Следует отметить, что большинство предприятий химической, нефтехимической и других отраслей промышленности являются хладоемкими производствами и одновременно характеризу-ются наличием достаточно большого количества неиспользуемых ВЭР в виде пара, горячей воды, факельных сбросов, горячих газов и т.п. На базе таких источников ВЭР в ряде случаев холод может быть выработан с помощью тепловых насосов.

Решая вопросы рационального и эффективного использования ВЭР, следует обращать внимание на то, что наряду с получением холода могут быть осуществлены и процессы преобразования теплоты с низкого температурного уровня на более высокий и наоборот. Если ВЭР с температурным потенциалом около 10-30 градусов не находит применения в промышленности и быту, то при поднятии потенциала тепла до 40-80 это же тепло может найти применение для отопления и ГВС. Теплоту низкопотенциальных ВЭР можно использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения с помощью компрессорных тепловых насосов. В переходные и зимний периоды года в качестве низкопотенциальных источников теплоты в компрессорных тепловых насосах могут быть использованы источники окружающей среды.

В качестве источника тепла использует как атмосферный воздух, так и выбрасываемое тепло от оборудования, например холодильного или компрессорного. Данный вид теплового насоса используется для отопления водоснабжения в помещениях, за весь период отопительного сезона он обеспечивает до 93% всего тепла. Принцип работы заключается в следующем: в верхней части насоса циркулирует теплоотдатчик (вещество собирающее тепло с окружающей среды), под ним расположен хладагент (вещество которое в процессе испарения забирает тепло у теплоотдатчика и конденсируя отдаёт его теплоприемнику), далее тепло попадает в отопительную систему здания.

В приточно-вытяжных установках, рекуператоры со встроенными тепловыми насосами позволяют не просто подогреть входящий воздух за счет выбрасываемого загрязненного воздуха из помещений, но и еще больше доохладить его, порой даже ниже температуры улицы

Основные особенности тепловых насосов. Высокая эффективность и снижение потребления электроэнергии. Режим регулировки температуры воды на выходе; оптимальная температура воды в душе. Автоматический режим размораживания - данный режим обеспечивает постоянную подачу горячей воды. Наличие встроенного водяного насоса в конструкции тепловых насосов предприняты меры безопасности по полному разделению электричества и воды. Это гарантирует высочайшую безопасность при эксплуатации агрегата.

Тепловые насосы могут быть использованы для различных целей: автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых, офисных и производственных помещений. Теплоснабжения и горячего водоснабжения индивидуального жилья (коттеджи, дома, дачи). Охлаждения, нагрева и поддержания постоянной температуры воды в технологических целях: на заводах, производствах и т.д.

Используя тепловые насосы, Вы не только обеспечите себя теплом зимой и прохладой в летнее время года, но и кардинально сократите свои затраты на электроэнергию и сделаете серьёзный вклад в сохранение окружающей среды.

Каталог

Vertex (Вертекс) серия Irbis 24
25 300 руб.
В корзину! Удалить из корзины
Hitachi серия Luxury RAC-10LH1/RAS-10LH1
18 548 руб.
В корзину! Удалить из корзины
Vertex (Вертекс) серия Irbis 18
20 790 руб.
В корзину! Удалить из корзины
Hitachi серия Luxury RAC-08LH1/RAS-08LH1
17 706 руб.
В корзину! Удалить из корзины
IGC De Luxe (DC Inverter) RAS/RAC V12HG/HW/HB
21 725 руб.
В корзину! Удалить из корзины
Vertex (Вертекс) серия Zoo Cockatoo 07
15 290 руб.
В корзину! Удалить из корзины