ЭКОТОК Альтернативная энергетика ветряки солнечные батареи тепловые насосы электромобили биотопливо энергосбережение  спецтехника автомобили строительство выставки eco technology
 
 

Теория и принципы работы тепловых насосов.

Принцип работы теплового насоса 
Если сравнивать принципы работы геотермальной энергетики с другими способами генерирования электрической или тепловой энергии, то следует заметить, что ветроэнергетика, солнечная энергетика и энергия биотоплива занимаются именно генерированием энергии от внешних источников. В случае с геотермальной энергетикой тепло или электрическая энергия не генерируется а «переносится» в виде тепла из одной системы в другую. В этом ее уникальность.

Зачем тратить силы на добычу энергоресурсов, их отгрузку, транспортировку ...? Все что необходимо для создания тепла - у нас под носом, а если быть совершенно точным, то - под ногами. Грунт на определенной глубине (обычно от 2-х метров) всегда имеет положительную температуру и часто эта температура выше, чем температура на поверхности. Уверен, что многие из нас не раз наблюдали утром за ремонтом дороги или водопровода, когда из вырытой ямы поднимается пар. Всего-навсего каких-то несколько метров и уже относительно значительный перепад температур. Пользуясь технологическими решениями, это тепло недр земли можно перенести в свой дом для отопления пола, стен или ... нагрева воды или охлаждения воздуха. Такое технологическое решение назвали тепловым насосом, и принцип его работы схож с принципом работы любимого кухонного аппарата - холодильника.

Как и тепловой насос, холодильник забирает тепло из одной системы (холодильная камера) и переносит его в другую систему (помещение), нагревая радиаторы на тыльной стороне своего корпуса. Отличие лишь в том, что холодильник забирает тепло из камеры и отдает это тепло в окружающую среду. В случае с тепловым насосом все наоборот - он забирает тепло из окружающей среды и переносит в помещение (к объекту).

Технология отбора тепла


В землю зарывают контур (внешний контур), он представляет собой замкнутую систему полиэтиленовых труб, по которым циркулирует теплоноситель. Для эффективной работы теплового насоса необходимо, чтобы точка замерзания теплового носителя была ниже нуля, поэтому теплоносителем служить смесь воды с антифризом. Теплоноситель, который перекачивается насосом по трубам, нагревается на несколько градусов за счет тепла грунта. Далее теплоноситель нагретым попадает в теплообменник, в нашем случае теплообменник испарителя. По внутреннему контуру циркулирует хладагент с низкой температурой кипения. Температуры теплоносителя полностью хватит для того, чтобы хладагент закипел и превратился в пар, забрав при этом тепло от теплоносителя. После этого газообразный хладагент закачивается компрессором, где он сжимается и его температура повышается. Далее сжатый хладагент попадает в конденсатор, где и происходит отдача тепла теплоносителю, который циркулирует по контуру отапливаемого объекта. Следовательно, остуженный хладагент в жидком состоянии возвращается обратно в испаритель, где его нагревает теплоноситель из внешнего контура.

Эффективность теплового насоса


Если говорить об эффективности такого альтернативного решения как тепловой насос, следует выяснить его коэффициент полезности. В Интернете случаются статьи, в которых автор утверждает, что тепловой насос имеет КПД больше чем 100%, а именно 300-400%, то есть, тепловой насос - вечный двигатель. Но, как известно из школьного курса физики, это невозможно. Во-первых, потому что тепловой насос не берет энергию из ниоткуда, он берет ее с объекта, масса и размеры которого намного больше, чем отапливаемый объект. Во-вторых, для целой системы, которой является тепловой насос, правильным будет использовать понятие коэффициент передачи тепла (КПТ), а не КПД. Действительно, потратив определенное количество электроэнергии из сети на личные нужды, насос в виде тепла принесет в 3-6 раз больше с внешнего источника (почва, вода, воздух), но эта энергия взята из объекта, который находится в одной системе с отапливаемым объектом, что не позволяет такое отношение назвать КПД.

Несколько фактов о тепловом насосе:
1. В США ежегодно производится около 1 млн. тепловых насосов.
2. В Японии ежегодно производится около 3 млн. тепловых насосов.
3. В Швеции 50% всего отопления обеспечивается тепловыми насосами. 12% всего отопления Стокгольма обеспечивают ТН общей мощностью 320 МВт, использующие в качестве источника тепла Балтийское море со среднегодовой температурой около восьми градусов Цельсия.
4. В 2001 г. в Швейцарии в каждой третьей новостройке устанавливались ТН (сведений за другие года нет). На каждые два квадратных километра территории Швейцарии (включая леса, горы и водоемы) установлен один ТН.
5. В резиденции экс-президента США Джорджа Буша в Техасе с 2001 года установлен геотермальный тепловой насос, что позволяет уменьшить расходы на отопление и кондиционирование на 75%.
6. "Королева бурит скважину для отопления дворца" - сообщила лондонская газета Таймс 21.08.2005 о планах строительства ТН для отопления Букингемского дворца.
7. Сэр Элтон Джон в ноябре 2003 года установил тепловой насос для отопления личного особняка (Виндзор, Великобритания).
8. По прогнозам Мирового Энергетического Комитета в 2020 году в мире доля тепловых насосов в теплоснабжении составит 75%.

Виктор Удинцов

Тепловой насос, альтернативная энергия, отопление, энергосбережение

 
 
Добавление комментариев временно отключено!
Комментарии посетителей:
Насос 61
19:14 03/09/2011
Интересно, а можно построить тепловой насос своими руками?