Наиболее популярными являются насосы, которые отводят тепло от земли - предпочтительно, когда влажные, суглинистые. Сухой песок обеспечивает в несколько раз меньше тепла
Мнения о тепловых насосах скептически или с большим энтузиазмом. Что мы можем ожидать от них? Каковы принципы работы теплового насоса? Является ли сборка насоса выгодной? Мы представляем самые популярные решения, приближаем энергетические показатели.
Работа теплового насоса
Каков принцип работы теплового насоса?
Тепловой насос - это устройство, которое использует тепло окружающей среды для обогрева помещений - обычно оно забирает его с земли, воды или воздуха и переносит в систему отопления. Таким образом, вы можете использовать энергию, за которую вам не нужно платить. Кроме того, тепловой насос не потребляет топлива, не выделяет выхлопные газы, и эффект от его работы всего лишь на несколько градусов понижает температуру среды, от которой он получает тепло. Это звучит обнадеживающе, верно? Да, но, конечно, должен быть подвох - нет ничего бесплатного.
Итак, прежде всего, тепловой насос относительно дорог. К счастью, однако, не так, чтобы это не могло быть широко использовано - даже в Польше тысячи из них уже работают.
Вторая проблема - для транспортировки тепла насос должен быть под напряжением. В обычно используемых устройствах это электричество. Это самый дорогой среди популярных энергоносителей. Это правда, что насосу не нужно много и его работа очень дешевая. Но так ли это на самом деле? Рентабельность его использования зависит от этого.
Как тепло передается?
Как это возможно, что тепло от более прохладной окружающей среды передано намного более теплым комнатам?
В контуре теплового насоса циркулирует жидкость (так называемая рабочая среда), которая подвергается термодинамическим процессам: при низкой температуре она испаряется, отбирая тепло из окружающей среды. Уже в виде газа он сжимается в компрессоре с электроприводом, благодаря чему его температура повышается. Он становится настолько высоким, что его достаточно для нагрева воды в системе центрального отопления или подачи воздуха в помещения. Отдавая тепло, рабочая среда конденсируется и становится жидкой. Он протекает через дроссельный элемент, в котором - в результате расширения - его температура значительно снижается. В этом состоянии он возвращается в теплообменник, где получает тепло из окружающей среды, и весь цикл повторяется.
Для тепловых насосов, использующих тепло грунта, необходима специальная установка, называемая грунтовым теплообменником, для подачи тепла к испарителю насоса. Он изготовлен из гибких труб, укладывающих их в землю в одну или две плоскости или в виде спирали. Чтобы получить как можно больше тепла, теплообменник следует размещать на глубине, где температура грунта самая высокая. Из-за стоимости и рентабельности инвестиций, это лишь немного ниже зоны замерзания (в зависимости от региона Польши, это от 0, 8 до 1, 4 м ниже уровня земли).
Количество тепла, которое можно извлечь из земли, зависит, прежде всего, от физических свойств почвы, особенно от ее влажности, в некоторой степени также от воздействия солнца на почву. Плотность теплового потока в глинистой почве достигает более 30 Вт / м 2, в то время как в сухом песчаном грунте она может достигать 10 Вт / м 2, что в три раза меньше. Таким образом, поверхность теплообменника, необходимая для достижения тепловой мощности 10 кВт, может составлять от 330 до даже 1000 м 2 . Теплообменники, расположенные горизонтально в земле, требуют много места на участке.
Обменники в виде вертикальных зондов менее требовательны в этом отношении. Трубы такого теплообменника располагаются в скважинах глубиной от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Это сложнее, чем укладка труб горизонтально, требует использования специализированного оборудования, поэтому стоит дороже. Однако это может оказаться выгодным на участках с очень низким уровнем грунтовых вод, где горизонтальный теплообменник должен иметь очень большую площадь. В качестве ориентира можно предположить, что для получения 1 кВт тепловой мощности необходима скважина глубиной 20 м (то есть до 200 м, когда потребность составляет 10 кВт). Как правило, вместо одной очень глубокой скважины делается несколько более мелких скважин, которые должны быть на расстоянии не менее 5 м друг от друга.
Энергия подземных вод
Если потребность в тепле высока, может быть выгоднее получать энергию из грунтовых или поверхностных вод - их температура зимой колеблется от 0 до 10 ° C. Энергетические показатели этого решения даже лучше, чем для наземных насосов, но необходимо учитывать дополнительные расходы и проблемы, связанные с загрязнением воды. Необходимо фильтровать его и часто чистить, и даже заменить едкие компоненты установки. Для достижения мощности 10 кВт необходим расход воды более 2 м 3 / ч при 5 ° C, поэтому для его перекачки требуется значительное количество энергии, что отрицательно влияет на эффективность системы.