Термопомпа: принцип на действие, области на приложение

Осъществено от FORUMHOUSE

Получаваме топлина чрез изгаряне на дърва, въглища, петролни продукти и газ. Но тези познати за нас методи за отопление всъщност са примитивни и опасни: те безвъзвратно разхищават земните ресурси и замърсяват атмосферата. Това не може да продължи дълго. Следователно традиционните методи се заменят с енергийно ефективни технологии, които могат да генерират топлина от земята и въздуха, без да навредят на природата.

Какво е термопомпа?

Топлината се намира навсякъде: във въздуха, водата и земята. Термопомпата е усилващ топлинен трансформатор, устройство, което отвежда топлина от околната среда и я прехвърля към отоплителната и водоснабдителната система. Когато работи термопомпа, енергията се изразходва не за директно нагряване на охлаждащата течност, а за изпомпване и преобразуване на топлината от околната среда в къщата. По този начин се постига висока енергийна ефективност на устройството: когато 1 киловат електроенергия се изразходва за работата на компресора, се генерира 3-5 kW топлинна енергия (топлинният коефициент COP е 3-5 единици).

Какви термопомпи има?

Термопомпите се класифицират в три типа:

• Аеротермални (въздушни), които получават топлинна енергия от атмосферата.
• Геотермална, извличаща топлина от земята.
• Акватермал (вода) - клас оборудване, което използва топлината на водната среда: реки, езера, море, подземен водоносен хоризонт.

Аеротермалната помпа черпи топлина през въздушен топлообменник - външен радиатор. Наземните помпи получават топлинна енергия от земята чрез геотермални полета - те се полагат хоризонтално под повърхността на земните тръби или сондажи (сонди), където са монтирани тръбите вертикално. Сондите също могат да бъдат разположени под ъгъл, тъй като не всички области имат способността да пробиват в дълбочина. Колекторите на акватермалната помпа се поставят в резервоар или кладенец за вода.

Термопомпите с наземен източник работят по-ефективно поради стабилни температури на земята през цялата година. При аеротермалните помпи топлинният коефициент (COP) спада при външна температура от -15 ° C. Водните термопомпи зависят от качеството на водата: водорасли, варовик, корозия - тези фактори значително намаляват производителността на устройството.

Как работи термопомпата с източник на въздух?

Работата на всяка термопомпа е разделена на три етапа:

• събиране на топлина от околната среда;
• повишаване на температурата на събраната топлина;
• пренос на топлина към отоплителната система и захранване с топла вода.

Единствената разлика е методът за получаване на нискокачествена топлина от околната среда. При термопомпата с въздушен източник това се прави, както следва:

• Хладилният агент циркулира през изпарителя на въздушната термопомпа - фреон. Това е антифриз и силно летлива течност, която кипи при ниски температури. Температурата на фреона винаги е по-ниска от температурата на въздуха и следователно под негово влияние хладилният агент кипи и се превръща в пара. Това се нарича термичен диференциален топлопренос.
• Фреоновите пари попадат в компресора, където се компресират. Под въздействието на високо налягане парите на хладилния агент се нагряват: температурата на сгъстените фреонови пари може да достигне 128 ° C. Тази топлина влиза в кондензатора.
• В кондензатора горещата фреонова пара предава топлинна енергия към отоплителния и водния отоплителен кръг. Когато топлинната енергия се освободи, парата се охлажда и отново се превръща в течно състояние, но в същото време поддържа високо налягане. А също така температурата на хладилния агент на този етап все още е недостатъчна за нов цикъл на поглъщане на топлина от околната среда. Следователно, след топлообменника, фреонът преминава през дроселната клапа, където налягането спада и температурата спада. След това хладилният агент отива във външната верига за повтарящ се цикъл.

Как работи геотермалната и акватермалната термопомпа?

Принципът на работа на тези термопомпи се различава само в извличането на топлина от околната среда. Тук верига от тръби, положени под земята или потопени във вода, действа като топлообменник. Не хладилен агент циркулира през тръбите, както във въздушните помпи, а посредник - пропилей гликол, алкохол или водно-гликолова смес. Именно тези течности акумулират топлина, получена от вода или почва и я прехвърлят в изпарителя на инсталацията.

Охлаждащата течност влиза в изпарителя, загрява фреона, превръщайки го в пара. Фреоновите пари преминават през компресора, където се компресират и загряват. След това той също влиза в кондензатора, където прехвърля топлина към отопление и водоснабдяване. Цикълът завършва, когато хладилният агент премине през дроселиращия клапан, където се извършва процесът на понижаване на налягането и охлаждането. Охладеният фреон отново влиза в изпарителя.

Казано по-просто: топлината на въздуха, водата или земята е необходима само за кипене на фреона и превръщането му в пара. Освен това в компресора парата се нагрява под въздействието на налягане до високи температури, чиято енергия се използва за нагряване на вода в отоплителната система и подаване на топла вода. По този начин нискокачествената топлина на външната среда се превръща във високи температури на отоплителната среда на отоплителния кръг.

Как да подобрим ефективността на термопомпата?

Отоплителната система играе важна роля в работата на термопомпата. Оборудването работи най-ефективно с нискотемпературни отоплителни системи: подово отопление; вентилаторни конвектори (вентилаторни топлообменници). Факт е, че термопомпата работи възможно най-ефективно при температура 35-40 ° C на изхода и това съответства на оптималната температура на отоплителната среда във водната система за подово отопление или въздушно отопление.

Може ли термопомпата да се охлади?

Термопомпите могат не само да отопляват, но и да охлаждат - използват се за климатизация. Тоест устройството може да отвежда топлина от помещението и да го отвежда навън по същия принцип, но само в обратен ред. Хладилникът също е термопомпа. Този домакински уред не произвежда студ, той просто премахва цялата топлина от запечатаната топлоизолационна камера.

В кои зони се използват термопомпи?

Термопомпите се използват за отопление и климатизация на промишлени съоръжения, общински сгради, многоетажни и частни жилищни сгради. Тази технология е в състояние да замени всички традиционни методи за отопление. Пример за това е Швеция, където над 90% от сградите за различни цели се отопляват с помощта на термопомпи. Геотермалните и аеротермалните помпи са широко разпространени в Европа, САЩ, Япония.

За кого е подходящ този тип отопление?

Термопомпата се нуждае само от електричество, за да функционира. Този тип отопление е подходящ за частни къщи, разположени далеч от газопроводи или където газовата връзка е неоправдано скъпа. Термопомпата е идеална за негазифицирани населени места, където няма достатъчно мощност за инсталиране на електрически котел. Този тип отопление е популярно сред онези, които не искат да живеят на „буре с барут“, тоест подходящо е за хора, които се страхуват от задушаване или експлозия при изтичане на газ. Термопомпата може да се използва в търговски сгради като енергийно ефективно отопление.

Какви са опасностите от термопомпата?

Термопомпата не гори гориво; не произвежда вредни емисии в атмосферата и отпадъци в околната среда. Това е противопожарно / взривозащитено и екологично устройство. Хладилният агент циркулира в затворен кръг и не представлява опасност за природата и хората.

Какво да търсите при избора на термопомпа?

Както споменахме, термопомпите се разделят на три вида: аеротермални, акватермални и геотермални. Първите работят от атмосферна топлина и имат два съществени недостатъка: температурни спадове и редовно замърсяване на радиатора. При силни студове топлинният коефициент (COP) спада до 1, вместо декларираните 3-5. А също така постоянното замърсяване на външните радиатори намалява ефективността на аеротермалните помпи. Тези инсталации са по-подходящи за умерен климат с мека зима.

Акватермалните помпи са взискателни към качеството на водата и тяхната ефективност спада, когато контурът на охлаждащата течност се замърси или покрие с отлагания.

За нашите условия най-добрият избор е геотермални термопомпи. Системата "почва-вода" е най-удобната, надеждна и ефективна за отопление и водоснабдяване у дома. Това се дължи на почти постоянната температура на почвата през цялата година. Геотермалното поле се полага под точката на замръзване на почвата, което позволява на инсталацията да функционира стабилно и да произвежда висок топлинен коефициент. Например COP на геотермални термопомпи от серия FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) до 5 единици!

При избора на оборудване е важно то не само да загрява водата банално, но и да има усъвършенствани характеристики, които отговарят на изискванията на съвременната термопомпа. Вземете например геотермална термопомпа IQ (инвертор) ФХ-415. Инсталацията е оборудвана с: устройство за отдалечен достъп; автоматично рестартиране в случай на прекъсване на електрозахранването; защита на циркулационните помпи; защита на фазовия дисбаланс; режим на климатичен контрол за температура на въздуха; седмичен график на работа; режим, зависим от времето; управление на нагревателния елемент на резервоара за гореща вода; енергонезависима памет; шумоизолиран корпус. Това гарантира надеждност, издръжливост и висока енергийна ефективност на оборудването.

Как се отнасяте към подобни отоплителни системи? Пишете в коментарите.

Приятели, има вече повече от 85 хиляди от нас! Харесайте, абонирайте се за канала, споделете публикацията - работимтака че да получавате полезна и подходяща информация!

Прочетете също:

• Без прах и шум: как да изрежете вълнен шисти с пирон.
• Кои дървета са дехидратори на почвата и какво е по-добре да засадите близо до помийна яма.

Гледай видеото - Матова или лъскава? Как да изберем боя за дома си.