Тепловые насосы

Тепловой насос - это холодильная машина, в которой тепло из недр земли перекачивается фреоновым компрессором в отопительный контур здания. Принцип действия заключен в том, что фреон-жидкость при расширении превращается в газ и охлаждается, при этом забирает тепло земли, а при сжимании газа выделяется тепло, фреон из газового состояния превращается в жидкость и цикл повторяется. Наиболее ярко это можно представить так, из большой емкости с горячей водой небольшой насос перекачивает жидкость. Тепла в жидкости много, но насос не производит тепло а лишь перекачивает его. Газ (фреон)- сжимаемая среда, поэтому и происходит эффект, когда работа на сжимание газа равна 1 КВт, выкаченное тепло из недр равно от 3,4 до 4,75 КВт, при этом земля охлаждается на 4,75 КВт, но теплоемкость земли большая и можно выкачивать тепла очень много.

1. Тепло земли - бесконечный возобновляемый источник тепловой энергии. Температура земли на глубине 1,4 метра +10 гр.С круглый год.
Здания стоят на земле и самое рациональное отопление здания - это тепло под зданием.
2. На каждые 1 КВт электрической энергии в фреоновом отопителе производится до 4,75 КВт тепла. При использовании электрической энергии в качестве обогрева с помощью обыкновенного нагревателя из каждого 1КВт электрической энергии производится 850 Вт тепла. Потери связаны с энтропией.
3. Фреоновый отопитель при существующих тарифах на электроэнергию экономнее отоплением угля на 248 кг угля на 1 ГКалл. Это говорит о том, что фреоновый отопитель выгоднее использования самого дешевого источника энергии.
4. В современном техногенном мире, цена электрической энергии повышается гораздо медленнее, чем на углеводородные носители энергии. Это связано с тем, что электрическую энергию получают в атомных реакторах, гидроэлектростанциях, ветрогенераторах и солнечных батареях. Это возобновляемые источники энергии. Последние достижения в термоядерном синтезе, говорят, что в самое ближайшее будущее электрическая энергия сильно подешевеет.
5. При отоплении углем возникают большие трудности в том, что уголь надо привозить, золу надо увозить. В частном секторе при отоплении углем сажа абсорбируется возле дома, снег зимой черный, а весной вся эта чернота превращается в пыль , которой мы дышим. При использовании угля производится много диоксинов(ядов) и продолжительность жизни человека сильно снижается. В Англии профессия трубочиста находится на первом месте по раковым заболеваниям.
6. Фреоновый отопитель очень надежная техника. В наших установках устанавливается спиральный компрессор. Производитель компрессоров дает гарантию на компрессоры во включенном состоянии 10 лет. Исходи из продолжительности отопительного сезона 4 - 5 месяцев, получается, что установка работоспособна 25 -30 лет.

ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ:
Практика показывает, что и в северных широтах тепловые насосы способны не только обеспечивать комфортный микроклимат в доме, но и сохранять среднегодовой температурный потенциал грунта на одном уровне. При этом, мощность по отбору тепла для грунта находится между 10 и 35 Вт/мхх2 и составляет:

- сухой песчаный грунт Qe= 10-15 Вт/мхх2

- сырой песчаный грунт Qe=15-20 Вт/мхх2

- сухой глинисты грунт Qe=20-25 Вт/мхх2

- сырой глинистый грунт Qe= 25-30 Вт/мхх2

- водоносный слой Qe=30-35 Вт/мхх2
Учитывая, что потери в зданиях составляют:

- здание с низким потреблением энергии, - 40 Вт/мхх2

- новостройка, хорошая теплоизоляция - 50 Вт/мхх2

- здание со стандартной теплоизоляцией - 80 Вт/мхх2

- старые здания без особой изоляции - 120 Вт/мхх2
Произведем расчет погружного коллектора.

Пример: Площадь здания - 100 м.кв, потери модульных коттеджей ММЗ составляет 60 Вт/мхх2 = общие потери составляют Pq=6 КВт, при сыром песчанном грунте Qe= 20 Вт/мхх2, длина коллектора составляет 300 метров. Для высоких технико-экономических показателей длина одной ламели составляет 100 метров, т.е. получается 3 полиэтиленовых трубы (ПНД, диаметр 32 мм, толщина трубы 2,9 мм) по 100 метров. В трубах находится пропилен-гликоль. Насос циркуляционный расчитывается из расхода 1 м.куб/час - 5 КВт, т.е получается W=6/5=1,2 м.куб/час. Заглубление коллектора необходимо производить ниже уровня промерзания грунтов.

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ:
Опыт показывает, что наиболее приемлемая конструкция системы тепло сбора получается при применении полиэтиленовых труб РЕ ПНД6 диаметром 32 мм, заполненных пропиленгликолем (30 %). Так, для дома площадью 100 м2 мы рекомендуем трубу общей длиной 300-400 м. Достаточно 3-4 -х отрезков по 100 м. Для укладки каждой ветви выкапывают траншею длиной до 50 м, шириной 0,8 м и глубиной 2 м. На ее дно насыпают подоснову из глины (5 см). Потом около стенки траншеи в прямом и обратном направлениях прокладывают трубу, наполненную водой под давлением 4 атм. Сверху ее засыпают слоем глины толщиной 10 см, который трамбуют и проливают водой. Затем укладывают грунт толщиной 20-30 см, а поверх, в глиняном "пироге", - оставшуюся часть трубы. Ее концы заводят в помещение с таким расчетом, чтобы снаружи не было ни одного стыка удлинения. Аналогично укладывают вторую ветвь. При этом расстояние между трубами составляет 700 мм. В контур врезают циркуляционный насос, который согласовывают с параметрами контура и ТН.
Эффективность теплового насоса:
Из 1 КВт электрической энергии, тепловой насос производит 4 КВт тепловой энергии, исходя из тарифа 1 КВт - 2 рублей, получается, что 1 КВт тепловой энергии - 50 копеек.

Топливо

Удельная теплота сгорания КВт/кг

Уголь каменный

4,12

Сравним с использованием угля: cтоимость угля составляет 1кг - 2 рубля. Из 1 кг получается 3,3 КВт тепловой энергии (КПД печки 80 %, получается 4,12 х 80% = 3,3 КВт) , получается 1 КВт тепла - 60 копеек. Если учесть, что необходимо уголь привезти, складировать, постоянно закладывать, утилизировать сажу и золу, дышать диоксином, получается альтернатив тепловому насосу нет.

Получается использование теплового насоса дешевле использования котла на твердом топливе.

Устанавливаемые тепловые насосы на модульные коттеджы:

Поршневой компрессор(Bristol,Maneurop)

Наименование 

коттеджа

Цена

руб.
1 € =58 руб.

Марка,FH

Холод:

Pq,КВт

Pe,КВт

U,Вольт

КПД

Тепло:

Pq,КВт

Скважина м куб/час, охлаждение на 4 гр.С

Длина коллектора

сухой песчанный грунт

сырой песчанный грунт

Сухой глинистый грунт

Сырой глинистый грунт

Водо носный слой

Эко 30 м2

120000

FH4

2,93

1,25

380

3,84

4,8
0,64

195

146
117

98

84

Коттедж 45 м2

143000

FH6

4,16

1,64

380

3,53

5,8
0,91

277

208
166

139

119

Коттедж 60 м2

185000

FH8

5,89

2,23

380

3,64

8,12
1,3

392
294

236

196

168

Коттедж 80 м2

194000

FH10

7,47

2,91

380

3,57

10,4
1,64

498

373
299

249

213

Коттедж 120 м2

240000

FH 11

8,28

3,34

380

3,47

11,61
1,82

552

414

331
276

237

Компрессор Скролл (Copeland)

Цена

руб.

1€= 
58 руб.

Марка,FH

Тепло:

Pq,КВт

Pe,КВт

U,Вольт

КПД

Холод:

Pq,КВт

Скважина м куб/час, охлаждение на 4 гр.С

Длина коллектора

сухой песчанный грунт

сырой песчанный грунт

Сухой глинистый грунт

Сырой глинистый грунт

Водо носный слой

Эко 30 м2

134000

FH5

4,8

1,24

220

3,87

3,62

0,78

241

181

144

121

103

Коттедж 45 м2

155000

FH6

5,88

1,54

220

3,8

4,41

0,95

294

220

176

147

126

Коттедж 60 м2

194000

FH8

7,6

1,99

220

3,82

5,71

1,23

380

286

228

190

163

Коттедж 80 м2

220000

FH9

8,99

2,35

220

3,82

6,76

1,46

451

338

270

225

193

Коттедж 120 м2

268000

FH 11

10,6

2,75

220

3,85

7,99

1,73

533

400

320

266

228

Достоинства тепловых насосов:

1. Отсутствие человеческого фактора. Автоматическое управление микрокомпьютером, возможность работать по сложному алгоритму.
2. Возможность дистанционного управления тепловым насосом.(SMS с сотового телефона, интернет).
3. Высокая надежность установки. Продолжительность работы компрессора (учитывая сезонность) более 25 лет.
4. Отсутствие ядовитых выбросов в атмосферу, нет продуктов горения (диоксин, зола, копоть, дым, шлак).
5. Возможность использовать зимой как отопитель, летом как кондиционер.
6. Энергосберегающая технология. Отопление дешевле или сопоставимо с самыми дешевыми источниками энергии.
7. Низкая "шумность" теплового насоса в работе. 
8. Возможность повышения температуры на подаче до +78 гр.С. Применение фреона R-134а.
9. Не надо платить за подключение магистрали( в случае с подключением газа).
10. По оценкам специалистов, до 2020 года , тепловые насосы будут применяться в системе отопления до 70 %.
11. Энерго эффективность по отношению к существующим энергоносителем.Производитель: Собственное производство
FH4: Тепловой насос шт