Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕринцип роботи ірунтового геотермального теплового насосу




—клад теплового насосу

¬нутр≥шн≥й контур теплових насос≥в складаЇтьс€ з таких компонент≥в:

Ј  онденсатор;

Ј  ап≥л€р;

Ј ¬ипарник;

Ј  омпресор, що працюЇ в≥д електричноњ мереж≥;

Ј “ерморегул€тор, €кий управл€Ї обладнанн€м;

Ј ’олодоагент.

ѕринцип роботи

’олодоагент п≥д високим тиском через кап≥л€рний отв≥р попадаЇ у випарник, де за рахунок р≥зкого зменшенн€ тиску в≥дбуваЇтьс€ процес випару. ѕри цьому холодоагент в≥дбираЇ тепло у внутр≥шн≥х ст≥нок випарника, а випарник у свою чергу в≥дн≥маЇ тепло в земл€ного або вод€ного контуру, за рахунок чого в≥н пост≥йно прохолоджуЇтьс€.  омпресор вбираЇ холодоагент ≥з випарника, стискаЇ його, за рахунок чого температура холодоагенту р≥зко п≥двищуЇтьс€ й виштовхуЇ в конденсатор.  р≥м цього, у конденсатор≥, нагр≥тий у результат≥ стиску холодоагент в≥ддаЇ тепло (температура пор€дку 85-125 градус≥в ÷ельс≥€) опалювальному контуру й переходить у р≥дкий стан. ѕроцес повторюЇтьс€ пост≥йно.  оли температура в будинку дос€гаЇ необх≥дного р≥вн€, електричне коло розриваЇтьс€ терморегул€тором ≥ тепловий насос перестаЇ працювати.  оли температура в опалювальному контур≥ падаЇ, терморегул€тор знову запускаЇ тепловий насос. ” такий спос≥б холодоагент у тепловому насос≥ робить зворотний цикл  арно.

як ми бачимо, теплов≥ насоси перекачують розс≥€ну теплову енерг≥ю земл≥, води або нав≥ть пов≥тр€ у в≥дносно високопотенц≥йне тепло дл€ опаленн€ об'Їкта. ѕриблизно 75% опалювальноњ енерг≥њ можна з≥брати безкоштовно ≥з природи: ірунту, води, пов≥тр€ й т≥льки 25% енерг≥њ необх≥дно затратити дл€ роботи самого теплового насоса. ≤накше кажучи, власник теплових насос≥в заощаджують 3/4 кошт≥в, €к≥ в≥н би регул€рно витрачав на дизпаливо, газ або електроенерг≥ю дл€ традиц≥йного опаленн€. ѕопросту кажучи, тепловий насос за допомогою теплообм≥нник≥в збираЇ теплову енерг≥ю ≥з земл≥ (води, пов≥тр€) ≥ Ђпереноситьї њњ в прим≥щенн€.

“еплов≥ насоси здатн≥ не т≥льки опалювати прим≥щенн€, але й забезпечувати гар€че водопостачанн€, а також зд≥йснювати кондиц≥юванн€ пов≥тр€. јле при цьому в теплових насосах повинен бути реверсивний клапан, саме в≥н дозвол€Ї тепловому насосу працювати у зворотньому режим≥.

“ипи теплових насос≥в

¬ залежност≥ в≥д принципу роботи теплов≥ насоси под≥л€ють на компрес≥йн≥ та абсорбц≥йн≥.  омпрес≥йн≥ теплов≥ насоси завжди д≥ють за допомогою механ≥чноњ енерг≥њ (електроенерг≥њ), в той час €к абсорбц≥йн≥ теплов≥ насоси можуть також працювати на тепл≥ в €кост≥ джерела енерг≥њ (за допомогою електроенерг≥њ чи палива).

¬ залежност≥ в≥д джерела в≥дбору тепла теплов≥ насоси под≥л€ютьс€ на [3]:

1. √еотермальн≥ (використовують тепло земл≥, наземних або п≥дземних ірунтових вод)

а) замкнутого типу

Ч горизонтальн≥

 олектор розм≥щуЇтьс€ к≥льц€ми або хвил€сто у горизонтальних транше€х нижче глибини промерзанн€ ірунту (зазвичай в≥д 1,20 м ≥ б≥льше)[4]. ÷ей спос≥б Ї найб≥льш економ≥чно ефективним дл€ жилих об'Їкт≥в за умови в≥дсутност≥ деф≥циту земельноњ площ≥ п≥д контур.

Ч вертикальн≥

 олектор розм≥щуЇтьс€ вертикально у свердоловини глибиною до 200 м [5]. ÷ей спос≥б застосовуЇтьс€ у випадках, коли площа земельноњ д≥л€нки не дозвол€Ї розм≥стити контур горизонтально або Ї загроза пошкодженн€ ландшафту.

Ч водн≥

 олектор розм≥щуЇтьс€ хвил€сто або к≥льц€ми у водойму (озеро, ставок, р≥чку) нижче глибини промерзанн€. ÷е найдешевший вар≥ант, але Ї вимоги до м≥н≥мальноњ глибини та об'Їму води у водойм≥ дл€ певного рег≥ону.

б) в≥дкритого типу

“ака система використовуЇ в €кост≥ теплообм≥нноњ р≥дини воду, що циркулюЇ безпосередньо через систему геотермального теплового насосу в рамках в≥дкритого циклу, тобто вода п≥сл€ проходженн€ системою повертаЇтьс€ у землю. ÷ей вар≥ант можливо реал≥зувати на практиц≥ лише при на€вност≥ достатньоњ к≥лькост≥ в≥дносно чистоњ води та за умови, що такий спос≥б використанн€ ірунтових вод Ї дозволеним.

2. ѕов≥тр€н≥ (джерелом в≥дбору тепла Ї пов≥тр€)

3. “ак≥, що використовують вторинне тепло (наприклад, тепло трубопроводу центрального опаленн€). ÷ей вар≥ант Ї найб≥льш доц≥льним дл€ промислових об'Їкт≥в, де Ї джерела паразитного тепла, €ке потребуЇ утил≥зац≥њ.

ѕринцип роботи ірунтового геотермального теплового насосу

Ѕ≥льшост≥ населенн€ ”крањни поки малознайоме пон€тт€ "тепловий насос", але ми пост≥йно њх використовуЇмо. “еплов≥ насоси працюють у звичних холодильниках ≥ кондиц≥онерах. ’олодильники та кондиц≥онери стали наст≥льки над≥йними, зручними та звичними, що ми нав≥ть не звертаЇмо увагу на њх роботу.

“аким саме звичним, €к дл€ нас кондиц≥онери, дл€ наприклад швед≥в, Ї опаленн€ будинк≥в геотермальними тепловими насосами. √еотермальний тепловий насос за принципом роботи схожий на звичайний кондиц≥онер або холодильник, але маЇ п≥двищену енергоефективн≥сть, потужн≥сть та розширен≥ функц≥њ.

√еотермальний тепловий насос, на в≥дм≥ну в≥д кондиц≥онер≥в, адаптований дл€ роботи при будь-€ких погодних умовах ≥ м≥нусових температурах. √оловна проблема кондиц≥онер≥в - зменшенн€ ефективност≥ та зупинка кондиц≥онер≥в при м≥нусових температурах, коли опаленн€ особливо потр≥бно - вир≥шена у геотермальних теплових насосах.

“еплов≥ насоси не €вл€ють собою €кихось чар≥вних пристроњв, д≥€льн≥сть €ких розум≥ють т≥льки продавц≥ та установники теплових насос≥в. “епловий насос сл≥д розгл€дати €к будь-€кий ≥нший опалювальний пристр≥й, що використовуЇтьс€ дл€ виробництва тепла, ≥ у в≥дношенн≥ €кого д≥ють ус≥ ф≥зичн≥ закони, що стосуютьс€ енерг≥њ. як ≥ в кожного способу опаленн€, також ≥ в теплового насосу Ї своњ особливост≥, переваги та недол≥ки. “еплотехн≥чн≥ розрахунки у вс≥х способ≥в отриманн€ тепла однаков≥. ѕравила термодинам≥ки д≥ють €к при дров`€ному п≥чному опаленн≥, так ≥ при керуЇмому через ≤нтернет тепловому насосу.

“ехн≥чн≥ подробиц≥ роботи теплових насос≥в
ѕринцип роботи теплового насосу в≥дображений в цикл≥  арно, опубл≥кованому в 1824 р. у його дисертац≥њ, та загальнов≥домий з шк≥льного курсу ф≥зики. ѕрактичну теплонасосну систему запропонував лорд  ельв≥н у 1852 р. п≥д назвою Дпомножувач теплаФ. ѕринципова схема зображена на малюнку

 

¬≥дпов≥дно до зображеного принципу д≥њ, тепловий насос бере теплову енерг≥ю з одного м≥сц€, переносить (перекачуЇ) њњ, та в≥ддаЇ у ≥нше м≥сце. Ќаприклад, у звичайному холодильнику тепло в≥дбираЇтьс€ морозильною камерою з холодильника та викидаЇтьс€ у кухню, при цьому задн€ поверхн€ холодильника стаЇ гар€чою.

” реверсивних кондиц≥онер≥в, працюючих на опаленн€, розташований ззовн≥ будинку блок в≥дбираЇ тепло з пов≥тр€ та в≥ддаЇ внутр≥шньому блоку в будинок. јле, при температурах пов≥тр€ б≥л€ плюс п`€ти градус≥в ÷ельс≥€, зовн≥шн≥й блок починаЇ вкриватись ожеледдю та льодовою кригою з конденсату пов≥тр€, що зменшуЇ ефективн≥сть теплопередач≥. ƒл€ видаленн€ льоду кондиц≥онер починаЇ пер≥одично опалювати зовн≥шн≥й блок електроенерг≥Їю, при цьому потужн≥сть опаленн€ падаЇ, витрати електроенерг≥њ зростають. ѕри подальшому зниженн≥ температури ефективн≥сть опаленн€ на кондиц≥онерах стаЇ близькою нулю, кондиц≥онер зупин€Їтьс€.

ƒл€ збору тепла незамерзаюча р≥дина тече по труб≥, розташован≥й у ірунт≥ або водойм≥ б≥л€ будинку, ≥ надходить до теплового насосу. “еплонасос, под≥бно холодильнику, охолоджуЇ незамерзаючу р≥дину (в≥дбираЇ тепло), при цьому р≥дина охолоджуЇтьс€ ор≥Їнтовно на 5 ∞—. –≥дина знову тече по труб≥ у ірунт≥ або вод≥, в≥дновлюЇ свою температуру ≥ надходить до теплонасосу. ¬≥д≥бран≥ тепловим насосом градуси передаютьс€ систем≥ опаленн€ та/або на п≥д≥гр≥в гар€чоњ води.

“епловий насос може використовувати накопичену в скалах, ірунт≥, вод≥ сон€чну енерг≥ю дл€ нагр≥ву буд≥вл≥: опаленн€, п≥д≥гр≥ву гар€чоњ води, басейну, зимового саду, рушникосушарок тощо. ѕеретворенн€ накопиченоњ в природ≥ енерг≥њ в тепло дл€ нагр≥ву в≥дбуваЇтьс€ в трьох контурах. ¬ ірунтовому контур≥ (1) в≥льне тепло переходить в≥д навколишнього середовища до незамерзаючоњ р≥дини, та подаЇтьс€ при температур≥ б≥л€ нул€ градус≥в до теплового насосу. ¬ контур≥ фреону (2) теплонасос зб≥льшуЇ температуру отриманого тепла до 100 градус≥в. ” контур≥ гр≥ючоњ сторони (3) тепло в≥д фреону переходить в систему опаленн€ та розповсюджуЇтьс€ по будинку.

1.•рунтовий контур

A ¬ трубах незамерзаюча р≥дина Ц розс≥л Ц циркулюЇ в≥д теплового насоса до джерела тепла (скала/ірунт/озеро/вода). Ќакопичена енерг≥€ джерела тепла нагр≥ваЇ розс≥л на дек≥лька градус≥в, наприклад в≥д Ц3∞C до 0 ∞C.

B –озс≥л по трубам повертаЇтьс€ у випарник теплового насосу. “ут розс≥л в≥ддаЇ теплову енерг≥ю, охолоджуЇтьс€ на к≥лька градус≥в з 0 ∞C до Ц3∞C. ѕот≥м розс≥л повертаЇтьс€ до джерела тепла ≥ отримуЇ енерг≥ю знову.

2. онтур фреону

C ‘реон циркулюЇ в закритому контур≥ теплового насосу, ≥ також проходить через випарник. ‘реон маЇ дуже низьку температуру кип≥нн€. ” випарнику фреон отримуЇ теплову енерг≥ю в≥д розсолу, п≥д≥гр≥ваЇтьс€ з Ц20∞C до ‐2∞C, починаЇ кип≥ти, ≥ перетворюЇтьс€ в пар.

D ѕар надходить до компресору з електроприводом.  омпресор стискаЇ пар, тиск п≥двищуЇтьс€, ≥ температура пара зростаЇ в≥д ‐2∞C до +100 ∞C.

E ¬≥д компресора пар надходить в теплообм≥нник Ц конденсатор Ц де в≥н в≥ддаЇ тепло систем≥ опаленн€, п≥сл€ чого газ охолоджуЇтьс€ в≥д +100∞C до +70∞C ≥ конденсуЇ в р≥дкий фреон.

F “иск фреону ще залишивс€ високим, ≥ в≥н проходить через розширювальний перепускний кран. “иск падаЇ ≥ фреон повертаЇтьс€ до своЇњ початковоњ температури Ц20∞C. ¬≥дбувс€ повний цикл. ‘реон повертаЇтьс€ у випарник ≥ процес повторюЇтьс€.

3.√р≥юча сторона

G “еплова енерг≥€, €ку в≥ддав фреон в конденсатор≥, передаЇтьс€ вод≥ опалювальноњ системи, або на п≥д≥гр≥в гар€чоњ води, басейну, тощо.

H “еплонос≥й системи опаленн€ циркулюЇ по замкнутому контуру. « температурою +40∞C в≥н п≥дходить до теплового насосу, нагр≥ваЇтьс€ в конденсатор≥ до +50∞C, ≥ транспортуЇ тепло дл€ нагр≥ву води або рад≥атор≥в/опалювальних прибор≥в. ¬≥ддавши тепло приборам, ≥ охоловши до +40∞C, теплонос≥й повертаЇтьс€ до теплонасосу за наступною порц≥Їю тепла.

¬ищенаведена схема застосовуЇтьс€ при робот≥ в режим≥ об≥гр≥ву.

” раз≥ роботи в режим≥ кондиц≥онуванн€ геотермальний тепловий насос працюЇ у зворотному напр€мку, перенос€чи тепло з будинку в ірунт або водойму.
“еплова енерг≥€ Ї в будь-€кого предмету, що маЇ температуру вище за м≥нус дв≥ст≥ с≥мдес€т три градуси ÷ельс≥€. “обто тепловий насос може в≥д≥брати тепло у будь-€кого предмету - земл≥, водойми, льоду, п≥дземноњ скали, води тощо. ¬ кл≥матичних умовах ”крањни дл€ опаленн€ будинку енерг≥€ беретьс€ з ірунту (або водойми) та в≥ддаЇтьс€ до системи опаленн€ будинку. якщо ж будинок, наприклад вл≥тку, потр≥бно охолоджувати, то в≥дбуваЇтьс€ зворотн≥й процес - тепло забираЇтьс€ з будинку та скидаЇтьс€ у землю (водойму). “ой самий тепловий насос може працювати взимку на опаленн€, а вл≥тку на охолодженн€ будинку. ¬очевидь, що тепловий насос одночасно може виконувати вит≥каючи функц≥њ - гр≥ти воду дл€ гар€чого водопостачанн€, кондиц≥онувати, гр≥ти басейн, охолоджувати наприклад льодовий каток, п≥д≥гр≥вати дахи ≥ дор≥жки в≥д льоду тощо. “обто Їдиний пристр≥й може вз€ти на себе ус≥ функц≥њ по тепло-холодопостачанню будинку або комплексу буд≥вель.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 754 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћюди избавились бы от половины своих непри€тностей, если бы договорились о значении слов. © –ене ƒекарт
==> читать все изречени€...

1649 - | 1442 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.013 с.