Zasada działania pompy ciepła. Pompy ciepła dla domu: cechy technologiczne, zakres zastosowania i koszt wyposażenia Czym są pompy ciepła do ogrzewania

Pompa ciepła to uniwersalne urządzenie, które funkcjonalnie łączy w sobie cechy klimatyzatora, podgrzewacza wody i kotła grzewczego. Urządzenie to nie wykorzystuje paliwa konwencjonalnego, wymaga źródeł odnawialnych środowisko– energia powietrza, gleby, wody.

Dlatego pompa ciepła jest dziś najbardziej opłacalną jednostką, ponieważ jej działanie nie jest uzależnione od kosztu paliwa, a także jest przyjazne dla środowiska, ponieważ źródłem ciepła nie jest energia elektryczna ani produkty spalania, ale naturalne źródła ciepła.

Aby lepiej zrozumieć, jak pompa ciepła sprawdza się w ogrzewaniu domu, warto przypomnieć sobie zasadę działania lodówki. Tutaj substancja robocza odparowuje, uwalniając zimno. Przeciwnie, w pompie skrapla się i wytwarza ciepło.

Zasada działania pompy ciepła

Cały proces układu przedstawiony jest w formie cyklu Carnota – nazwanego imieniem wynalazcy. Można to opisać następująco. Płyn chłodzący przechodzi przez obwód roboczy - powietrze, ziemię, wodę i ich kombinacje , skąd jest przesyłany do pierwszego wymiennika ciepła - komory parowania. Tutaj przekazuje zgromadzone ciepło czynnikowi chłodniczemu krążącemu w obwodzie wewnętrznym pompy.

Zasada działania pompy ciepła do ogrzewania domu

Ciekły czynnik chłodniczy dostaje się do komory parowania, gdzie pod wpływem niskiego ciśnienia i temperatury (5 0 C) przechodzi w stan gazowy. Kolejnym etapem jest przeniesienie gazu do sprężarki i jego sprężenie. W rezultacie temperatura gazu gwałtownie wzrasta, gaz przechodzi do skraplacza, gdzie wymienia ciepło z systemem grzewczym. Ochłodzony gaz zamienia się w ciecz i cykl się powtarza.

Zalety i wady pomp ciepła

Pracą pomp ciepła do ogrzewania domu można sterować za pomocą specjalnie zainstalowanych termostatów. Pompa załącza się automatycznie, gdy temperatura medium spadnie poniżej zadanej wartości i wyłącza się, gdy temperatura przekroczy zadaną. Dzięki temu urządzenie utrzymuje stałą temperaturę w pomieszczeniu – to jedna z zalet urządzeń.

Zaletami urządzenia jest jego wydajność - pompa pobiera niewielką ilość prądu oraz przyjazność dla środowiska, czyli absolutne bezpieczeństwo dla środowiska. Główne zalety urządzenia:

  • Niezawodność. Żywotność przekracza 15 lat, wszystkie części systemu mają długą żywotność, wahania energii nie szkodzą systemowi.
  • Bezpieczeństwo. Nie ma sadzy, spalin, otwartego płomienia, wyciek gazu jest wykluczony.
  • Komfort. Praca pompy jest cicha, przytulność i komfort w domu pomagają stworzyć kontrolę klimatu i układ automatyczny, którego działanie uzależnione jest od warunków atmosferycznych.
  • Elastyczność. Urządzenie charakteryzuje się nowoczesnym, stylowym wyglądem i można je połączyć z dowolnym domowym systemem grzewczym.
  • Wszechstronność. Stosowany w budownictwie prywatnym i cywilnym. Ponieważ ma szeroki zakres mocy. Dzięki temu może zapewnić ciepło pomieszczeniom dowolnej wielkości - od mały dom do domku.

Złożona konstrukcja pompy determinuje jej główną wadę - wysoki koszt sprzętu i jego instalacji. Aby zainstalować urządzenie, konieczne jest wykonanie prac wykopaliskowych w dużych ilościach.

Pompy ciepła – klasyfikacja

Praca pompy ciepła do ogrzewania domu możliwa jest w szerokim zakresie temperatur - od -30 do +35 stopni Celsjusza. Najpopularniejszymi urządzeniami są absorpcja (przenoszenie ciepła przez jego źródło) i kompresja (cyrkulacja Działający płyn następuje pod wpływem prądu). Urządzenia absorpcyjne są najbardziej ekonomiczne, ale są droższe i mają złożoną konstrukcję.

Klasyfikacja pomp ze względu na rodzaj źródła ciepła:

  1. Geotermalne. Odbierają ciepło wody lub ziemi.
  2. Przewieziony drogą lotniczą. Odbierają ciepło z powietrza atmosferycznego.
  3. Ciepło wtórne. Odbierają tzw. ciepło przemysłowe – powstające podczas produkcji, ogrzewania i innych procesów przemysłowych.

Płyn chłodzący może być:

  • Woda ze zbiornika sztucznego lub naturalnego, wody gruntowe.
  • Podkładowy.
  • Masy powietrza.
  • Kombinacje powyższych mediów.

Pompa geotermalna – zasady budowy i działania

Pompa geotermalna do ogrzewania domu wykorzystuje ciepło gruntu, które selekcjonuje za pomocą sond pionowych lub kolektora poziomego. Sondy umieszczane są na głębokości do 70 metrów, sonda znajduje się w niewielkiej odległości od powierzchni. Tego typu urządzenia są najbardziej efektywne, gdyż źródło ciepła charakteryzuje się dość wysoką, stałą temperaturą przez cały rok. Dlatego konieczne jest zużywanie mniejszej ilości energii na transport ciepła.

Taki sprzęt wymaga wysokich kosztów instalacji. Koszt wiercenia studni jest wysoki. Ponadto powierzchnia przeznaczona na kolektor musi być kilkakrotnie większa niż powierzchnia ogrzewanego domu lub domku. Ważne do zapamiętania: Teren, na którym znajduje się kolektor, nie może być wykorzystywany do sadzenia warzyw lub drzewa owocowe– korzenie roślin ulegną przechłodzeniu.

Wykorzystanie wody jako źródła ciepła

Zbiornik wodny jest źródłem dużej ilości ciepła. Do pompy można zastosować niezamarzające zbiorniki o głębokości od 3 metrów lub wody gruntowe na wysokim poziomie. System można zrealizować w następujący sposób: rurę wymiennika ciepła, obciążoną obciążeniem w ilości 5 kg na 1 metr bieżący, układa się na dnie zbiornika. Długość rury zależy od materiału domu. Do pokoju o powierzchni 100 mkw. Optymalna długość rury wynosi 300 metrów.

W przypadku użycia wody gruntowe konieczne jest wykonanie dwóch studni, położonych jedna za drugą w kierunku wód gruntowych. W pierwszej studni umieszczona jest pompa dostarczająca wodę do wymiennika ciepła. Ochłodzona woda wpływa do drugiej studni. Jest to tzw otwarty obieg gromadzenia ciepła. Jego główną wadą jest to, że poziom wód gruntowych jest niestabilny i może znacznie się wahać.

Powietrze jest najbardziej dostępnym źródłem ciepła

W przypadku wykorzystania powietrza jako źródła ciepła wymiennikiem ciepła jest grzejnik, nadmuchany wymuszonym wentylatorem. W przypadku zastosowania pompy ciepła do ogrzewania domu w systemie powietrze-woda użytkownik uzyskuje następujące korzyści:

  • Możliwość ogrzania całego domu. Woda, pełniąc rolę chłodziwa, rozprowadzana jest poprzez urządzenia grzewcze.
  • Na minimalne koszty energia elektryczna - możliwość zapewnienia mieszkańcom ciepłej wody. Jest to możliwe dzięki obecności dodatkowego izolowanego cieplnie wymiennika ciepła ze zbiornikiem akumulacyjnym.
  • Pompy podobnego typu można wykorzystać do podgrzewania wody w basenach.

Jeżeli pompa pracuje w układzie powietrze-powietrze, chłodziwo nie jest wykorzystywane do ogrzewania pomieszczenia. Ogrzewanie odbywa się przy wykorzystaniu otrzymanej energii cieplnej. Przykładem wdrożenia takiego schematu byłby konwencjonalny klimatyzator ustawiony na tryb ogrzewania. Obecnie wszystkie urządzenia wykorzystujące powietrze jako źródło ciepła opierają się na inwerterach. W nich prąd przemienny zamieniany jest na prąd stały, zapewniając elastyczne sterowanie sprężarką i jej pracą bez zatrzymywania. A to zwiększa zasoby urządzenia.

Pompa ciepła – alternatywny system ogrzewania domu

Pompy ciepła są alternatywą dla nowoczesnych systemów grzewczych. Są ekonomiczne, przyjazne dla środowiska i bezpieczne w użytkowaniu. Jednak wysoki koszt Roboty instalacyjne i sprzęt nie pozwalają na korzystanie z urządzeń wszędzie. Teraz już wiesz, jak pompa ciepła sprawdza się przy ogrzewaniu domu i po obliczeniu wszystkich zalet i wad możesz podjąć decyzję, czy ją zainstalować.

Mając w domu lodówki i klimatyzatory, niewiele osób wie, że realizowana jest w nich zasada działania pompy ciepła.

Około 80% energii wytwarzanej przez pompę ciepła pochodzi z ciepła otoczenia w postaci rozproszonego promieniowania słonecznego. To ta pompa po prostu „pompuje” go z ulicy do domu. Zasada działania pompy ciepła jest podobna do zasady działania lodówki, różni się jedynie kierunkiem wymiany ciepła.

Mówiąc najprościej…

Aby schłodzić butelkę woda mineralna, Włożyłeś to do lodówki. Lodówka musi „pobrać” część energii cieplnej z butelki i zgodnie z prawem zachowania energii przenieść ją gdzieś i oddać. Lodówka przekazuje ciepło do grzejnika, zwykle umieszczonego na tylnej ścianie. Jednocześnie grzejnik nagrzewa się, oddając ciepło do pomieszczenia. W rzeczywistości ogrzewa pomieszczenie. Jest to szczególnie widoczne w małych minimarketach latem, kiedy w pokoju włączonych jest kilka lodówek.

Zapraszamy Cię do realizacji swojej wyobraźni. Załóżmy, że do lodówki będziemy stale wkładać ciepłe przedmioty, a schładzając je, nagrzejemy powietrze w pomieszczeniu. Przejdźmy do „skrajności”... Umieśćmy lodówkę w otworze okiennym, otwartymi drzwiami „zamrażarki” skierowanymi na zewnątrz. Grzejnik lodówki będzie umieszczony w pomieszczeniu zamkniętym. Podczas pracy lodówka schładza powietrze na zewnątrz, przenosząc „pobrane” ciepło do pomieszczenia. Tak działa pompa ciepła, która pobiera rozproszone ciepło z otoczenia i przekazuje je do pomieszczenia.

Skąd pompa pobiera ciepło?

Zasada działania pompy ciepła opiera się na „eksploatacji” naturalnych źródeł ciepła o niskim potencjale, pochodzących z otoczenia.


Mogą być:

  • po prostu powietrze z zewnątrz;
  • ciepło zbiorników wodnych (jezior, mórz, rzek);
  • ciepło gleby, wody gruntowe (termalne i artezyjskie).

Jak działa pompa ciepła i system grzewczy z nią związany?

Pompa ciepła jest zintegrowana z systemem grzewczym, który składa się z 2 obwodów + trzeciego obwodu - układu samej pompy. Po obwodzie zewnętrznym krąży niezamarzający czynnik chłodzący, który pochłania ciepło z otaczającej przestrzeni.

Dostając się do pompy ciepła, a dokładniej do jej parownika, chłodziwo uwalnia średnio 4 do 7°C do czynnika chłodniczego pompy ciepła. A jego temperatura wrzenia wynosi -10°C. W rezultacie czynnik chłodniczy wrze, a następnie przechodzi w stan gazowy. Chłodziwo obwodu zewnętrznego, już schłodzone, przechodzi do kolejnego „zakrętu” w układzie, aby ustawić temperaturę.

Obwód funkcjonalny pompy ciepła obejmuje:

  • parownik;
  • kompresor (elektryczny);
  • kapilarny;
  • kondensator;
  • chłodziwo;
  • termostatyczne urządzenie sterujące.

Proces wygląda mniej więcej tak!

Czynnik chłodniczy, który „zagotował się” w parowniku, dostarczany jest rurociągiem do sprężarki zasilanej energią elektryczną. Ten „pracownik” spręża gazowy czynnik chłodniczy do postaci wysokie ciśnienie, co odpowiednio prowadzi do wzrostu jego temperatury.

Gorący gaz następnie wpływa do innego wymiennika ciepła, zwanego skraplaczem. Tutaj ciepło czynnika chłodniczego jest przekazywane do powietrza w pomieszczeniu lub płynu chłodzącego, który krąży w wewnętrznym obwodzie systemu grzewczego.

Czynnik chłodniczy ochładza się, jednocześnie zamieniając się w ciecz. Następnie przechodzi przez zawór redukcyjny ciśnienia kapilarnego, gdzie „traci” ciśnienie i wraca do parownika.

Cykl jest zamknięty i gotowy do powtórzenia!

Przybliżone obliczenie mocy grzewczej instalacji

W ciągu godziny przez kolektor zewnętrzny poprzez pompę przepływa do 2,5-3 m 3 chłodziwa, które ziemia może ogrzać o ∆t = 5-7°C.

Aby obliczyć moc cieplną takiego obwodu, użyj wzoru:

Q = (T_1 - T_2)*V_ciepło

V_heat - objętościowe natężenie przepływu chłodziwa na godzinę (m^3/godz.);

T_1 - T_2 - różnica temperatur pomiędzy wlotem a wlotem (°C).


Rodzaje pomp ciepła

W zależności od rodzaju zastosowanego rozpraszanego ciepła wyróżnia się: pompy ciepła:

  • wody gruntowe (użyj zamkniętych konturów gruntu lub głębokich sond geotermalnych i system wodny ogrzewania pomieszczeń);
  • woda-woda (wykorzystują studnie otwarte do poboru i odprowadzania wód gruntowych - kontur zewnętrzny nie jest zapętlony, układ wewnętrzny ogrzewanie - woda);
  • woda-powietrze (wykorzystanie zewnętrznych obiegów wodnych i ogrzewania powietrznego);
  • (wykorzystanie ciepła rozproszonego z zewnętrznych mas powietrza wraz z systemem ogrzewania powietrza w domu).

Zalety i zalety pomp ciepła

Opłacalne. Zasada działania pompy ciepła opiera się nie na wytwarzaniu, ale na przekazywaniu (transporcie) energii cieplnej, można więc postawić tezę, że jej sprawność jest większa od jedności. Co za bezsens? – mówisz. Temat pomp ciepła zawiera wartość – współczynnik konwersji ciepła (HCT). Dzięki temu parametrowi porównuje się ze sobą jednostki podobnych typów. Jego fizyczne znaczenie polega na pokazaniu stosunku ilości otrzymanego ciepła do ilości energii na to wydanej. Przykładowo przy KPT = 4,8 1 kW energii elektrycznej wydanej przez pompę pozwoli nam uzyskać 4,8 kW ciepła bezpłatnie, czyli bezpłatnie od natury.

Uniwersalna wszechobecność zastosowań. Nawet w przypadku braku dostępnych linii energetycznych sprężarka pompy ciepła może być napędzana napędem diesla. A „naturalne” ciepło jest dostępne w każdym zakątku planety – pompa ciepła nie pozostanie „głodna”.

Użytkowanie przyjazne dla środowiska. W pompie ciepła nie powstają produkty spalania, a jej niskie zużycie energii „pracuje” mniej elektrowni, pośrednio ograniczając z nich emisję szkodliwych substancji. Czynnik chłodniczy stosowany w pompach ciepła jest przyjazny dla warstwy ozonowej i nie zawiera chlorowęglowodorów.

Dwukierunkowy tryb pracy. Pompa ciepła może ogrzewać pomieszczenie zimą i chłodzić je latem. „Ciepło” pobrane z pomieszczenia można efektywnie wykorzystać np. do podgrzania wody w basenie lub w instalacji ciepłej wody użytkowej.

Bezpieczeństwo operacyjne. W zasadzie działania pompy ciepła nie będziesz brać pod uwagę niebezpiecznych procesów. Brak otwartego ognia i szkodliwych dla człowieka emisji gazów cieplarnianych oraz niska temperatura cieczy chłodzących sprawiają, że pompa ciepła jest „nieszkodliwym”, ale użytecznym urządzeniem gospodarstwa domowego.

Niektóre niuanse działania

Efektywne wykorzystanie zasady działania pompy ciepła wymaga spełnienia kilku warunków:

  • ogrzewane pomieszczenie musi być dobrze izolowane (straty ciepła do 100 W/m2) - w przeciwnym razie pobierając ciepło z ulicy, będziesz ją ogrzewał na własny koszt;
  • Pompy ciepła są korzystne w przypadku niskotemperaturowych systemów grzewczych. Systemy ogrzewania podłogowego (35-40°C) idealnie spełniają takie kryteria. Współczynnik konwersji ciepła w znacznym stopniu zależy od stosunku temperatur obwodów wejściowych i wyjściowych.

Podsumujmy to, co zostało powiedziane!

Istota zasady działania pompy ciepła nie polega na wytwarzaniu, ale na przekazywaniu ciepła. Pozwala to uzyskać wysoki współczynnik (od 3 do 5) konwersji energii cieplnej. Mówiąc najprościej, każdy 1 kW zużytej energii elektrycznej „przeniesie” do domu 3-5 kW ciepła. Czy jest jeszcze coś, co trzeba powiedzieć?

Pompa ciepła (KM) to urządzenie realizujące transfer, transformację i konwersję energii cieplnej. Zasada działania przypomina dobrze znane urządzenia i sprzęt, takie jak lodówka czy klimatyzator. Działanie dowolnej sieci TN opiera się na odwrotnym cyklu Carnota, nazwanym na cześć słynnego francuskiego fizyka i matematyka Sidi Carnota.

Zasada działania pompy ciepła

Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo fizyce procesów operacyjnych tego sprzętu. Pompa ciepła składa się z czterech głównych elementów:

  1. Kompresor
  2. Wymiennik ciepła (skraplacz)
  3. Wymiennik ciepła (parownik)
  4. Łączenie armatury i elementów automatyki.

Kompresor niezbędne do sprężania i przemieszczania czynnika chłodniczego przez system. Podczas sprężania freonu jego temperatura i ciśnienie gwałtownie rosną (ciśnienie wzrasta do 40 barów, temperatura do 140 C), a także w postaci gazu o wysoki stopień kompresja idzie do kondensatora(proces adiabatyczny, czyli proces, w którym układ nie oddziałuje z przestrzenią zewnętrzną), podczas którego przekazuje energię odbiorcy. Konsumentem może być bezpośrednie otoczenie, które należy ogrzać (na przykład powietrze w pomieszczeniu) lub czynnik chłodzący (woda, środek przeciw zamarzaniu itp.), który następnie rozprowadza energię w systemie grzewczym (grzejniki, podgrzewane podłogi, podgrzewane listwy przypodłogowe, konwektory , klimakonwektory itp.). W tym przypadku temperatura gazu w sposób naturalny obniża się i zmienia swój stan skupienia z gazowego na ciekły (proces izotermiczny, czyli proces zachodzący w stałej temperaturze).

Następnie czynnik chłodniczy jest w stanie ciekłym dostaje się do parownika, przechodząc przez zawór termostatyczny (TRV), który jest niezbędny do obniżenia ciśnienia i dozowania przepływu freonu do wyparnego wymiennika ciepła. W wyniku spadku ciśnienia podczas przechodzenia przez kanały parownika następuje przejście fazowe i stan skupienia czynnika chłodniczego ponownie zmienia się na gazowy. W tym przypadku entropia gazu maleje (w oparciu o właściwości termofizyczne freony), co prowadzi do gwałtownego spadku temperatury, a ciepło jest „odbierane” z zewnętrznego źródła. Źródłem zewnętrznym może być powietrze uliczne, wnętrzności ziemi, rzeki, jeziora. Następnie schłodzony gazowy freon zawraca się do sprężarki i cykl się powtarza.

W rzeczywistości okazuje się, że silnik cieplny Sam nie wytwarza ciepła, ale jest urządzeniem do przenoszenia, modyfikowania i modyfikowania energii z otoczenia do pomieszczenia. Jednak proces ten wymaga energii elektrycznej, której głównym odbiorcą jest agregat sprężarkowy. Stosunek odebranej mocy cieplnej do wydatkowanej mocy elektrycznej nazywany jest współczynnikiem konwersji (COR). Różni się w zależności od typu turbosprężarki, jej producenta i innych czynników i waha się od 2 do 6.

Obecnie jako czynniki chłodnicze stosowane są różnego rodzaju freony przyjazne dla warstwy ozonowej (R410A, R407C), które powodują minimalne szkody dla środowiska.

Nowoczesne silniki cieplne wykorzystują sprężarki spiralne, które nie wymagają konserwacji, nie mają praktycznie żadnego tarcia i mogą pracować nieprzerwanie przez 30-40 lat. Zapewnia to długą żywotność całego urządzenia. Na przykład niemiecka firma Stiebela Eltrona istnieją sieci TN, które działały bez wyremontować od początku lat 70-tych ubiegłego wieku.

Rodzaje pomp ciepła

W zależności od mediów stosowanych do selekcji i redystrybucji energii, a także cechy konstrukcyjne i metody aplikacji, istnieją cztery główne typy HP:

Pompa ciepła powietrze-powietrze

Tego typu urządzenia wykorzystują powietrze uliczne jako źródło energii o niskim potencjale. Zewnętrznie nie różni się od konwencjonalnego systemu klimatyzacji typu split, ale ma szereg cech funkcjonalnych, które pozwalają mu pracować w niskich temperaturach (do -30 C) i „usuwać” energię z otoczenia. Dom ogrzewany jest bezpośrednio ciepłym powietrzem podgrzewanym w skraplaczu pompy ciepła.

Zalety HP powietrze-powietrze:

  • Niska cena
  • Krótki czas instalacji i porównywalna łatwość instalacji
  • Brak możliwości wycieku płynu chłodzącego

Wady:

  • Stabilna wydajność do -20 C
  • Konieczność zainstalowania jednostki wewnętrznej w każdym pomieszczeniu lub zorganizowania systemu kanałów powietrznych, aby dostarczać ogrzane powietrze do wszystkich pomieszczeń.
  • Niemożność odbioru gorąca woda(Ciepła woda)

W praktyce takie systemy są stosowane w budownictwie sezonowym i nie mogą pełnić roli głównego źródła ogrzewania.

Pompa ciepła powietrze-woda

Ich zasada działania jest podobna do poprzedniego typu, jednak nie podgrzewają bezpośrednio powietrza w pomieszczeniu, ale czynnik chłodniczy, który z kolei służy do ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody.

Zalety TN „Powietrze – Woda”:

  • nie wymaga organizacji „konturu zewnętrznego” (wiercenie)
  • niezawodność i trwałość
  • wskaźniki wysokiej efektywności (COP) w okresach jesienno-wiosennych

Wady TN:

  • Znacząca redukcja COP w niskich temperaturach (do 1,2)
  • Konieczność rozmrożenia jednostki zewnętrznej (tryb rewersyjny)
  • Brak możliwości pracy w temperaturach poniżej -25 C - -30 C

Takie pompy w naszym klimacie nadal nie mogą działać jako jedyne źródło ogrzewania. Dlatego często instaluje się je (w schemacie biwalentnym) w połączeniu z dodatkowymi urządzeniami grzewczymi (elektrycznymi, na pellet, na paliwo stałe, kocioł na olej napędowy, kominek z płaszczem wodnym). Nadają się również do rekonstrukcji i automatyzacji starych kotłowni wykorzystujących tradycyjne paliwa. Dzięki temu przez większą część roku system może pracować w trybie automatycznym (nie ma konieczności załadunku paliwa stałego ani tankowania oleju napędowego), wykorzystując wyłącznie moc KM.

Pompa ciepła solanka-woda

Jeden z najczęstszych w Republice Białorusi. Korzystając ze statystyk naszej organizacji, 90% zainstalowanych pomp ciepła to pompy geotermalne. W tym przypadku wnętrzności ziemi służą jako „kontur zewnętrzny”. Dzięki temu te pompy ciepła posiadają najważniejszą przewagę nad innymi typami pomp ciepła – stabilny wskaźnik efektywności pracy (COP) niezależnie od pory roku.

Zgodnie z przyjętą terminologią obieg zewnętrzny nazywany jest geotermalnym.

Istnieją dwa główne typy obiegów geotermalnych:

  • Poziomy
  • Pionowy

Przyjrzyjmy się każdemu z nich bardziej szczegółowo.

Zarys poziomy

Zarys poziomy jest systemem rury polietylenowe, układane pod wierzchnią warstwą gleby na głębokości około 1,5 - 2 m, poniżej poziomu zamarzania. Temperatura w tej strefie utrzymuje się dodatnia (od +3 do +15 C) przez cały rok kalendarzowy, osiągając maksimum w październiku i minimum w maju. Powierzchnia zajmowana przez kolektor uzależniona jest od powierzchni budynku, stopnia jego ocieplenia oraz wielkości przeszkleń. I tak np. dla dwupiętrowego budynku mieszkalnego o powierzchni 200 m2, który posiada dobrą izolację spełniającą nowoczesne standardy pod pole geotermalne trzeba będzie przeznaczyć około czterech akrów ziemi (400 m2). Oczywiście, aby dokładniej ocenić średnicę zastosowanych rur i zajmowaną powierzchnię, wymagane są szczegółowe obliczenia termotechniczne.

Tak wygląda montaż kolektora poziomego w jednym z naszych obiektów w Dzierżyńsku (Republika Białorusi):


Zalety kolektora poziomego:

  • Niższy koszt w porównaniu do studni geotermalnych
  • Możliwość prowadzenia prac przy jego instalacji wraz z ułożeniem innej komunikacji (wodociąg, kanalizacja)

Wady kolektora poziomego:

  • Duży zajęty obszar (zabrania się wznoszenia stałych konstrukcji, asfaltowania, układania płyty chodnikowe, konieczne jest zapewnienie naturalnego dostępu światła i opadów)
  • Brak możliwości aranżacji w stanie gotowym projektowanie krajobrazu działka
  • Mniejsza stabilność w porównaniu do kolektora pionowego.

Rozmieszczenie tego typu kolektorów zwykle odbywa się na dwa sposoby. W pierwszym przypadku na całym obszarze układania usuń górę warstwa gleby o grubości 1,5-2 m, układane są rury wymiennika ciepła z danym krokiem (od 0,6 do 1,5 m) i przeprowadza się zasypywanie. Do wykonywania takich prac odpowiedni jest mocny sprzęt, taki jak ładowacz czołowy, spychacz, koparki o dużym wysięgu i pojemności łyżki.

W drugim przypadku układanie pętli konturowych podłoża odbywa się krok po kroku w przygotowaniu rowy o szerokości od 0,6 m do 1 m. Do tego celu nadają się małe koparki i koparko-ładowarki.

Zarys pionowy

Kolektor pionowy reprezentuje studnie o głębokości od 50 do 200 m i więcej, w których zostały pominięte specjalne urządzenia – sondy geotermalne. Temperatura w tej strefie pozostaje stała przez wiele lat i dziesięcioleci i wzrasta wraz ze wzrostem głębokości. Wzrost następuje średnio o 2-5 C na każde 100 m. Ta wartość charakterystyczna nazywana jest gradientem temperatury.

Proces montażu kolektora pionowego w naszym zakładzie we wsi Kryżówka koło Mińska:


Studiując mapy rozkładu temperatur na różnych głębokościach na terytorium Republiki Białorusi, a w szczególności miasta Mińsk, można zauważyć, że temperatura różni się w zależności od regionu i może znacznie różnić się w zależności od lokalizacji. Na przykład na głębokości 100 m w rejonie Swietłogorska może osiągnąć +13 C, a w niektórych obszarach obwodu witebskiego na tej samej głębokości nie przekracza +8,5 C.

Oczywiście przy obliczaniu głębokości wiercenia oraz projektowaniu wielkości, średnicy i innych cech sond geotermalnych należy wziąć ten czynnik pod uwagę. Ponadto należy wziąć pod uwagę skład geologiczny skał, przez które przechodzi. Tylko na podstawie tych danych można poprawnie zaprojektować obwód geotermalny.

Jak pokazuje praktyka i statystyki naszej organizacji, 99% problemów podczas pracy HP wiąże się z funkcjonowaniem obwodu zewnętrznego i problem ten nie pojawia się natychmiast po uruchomieniu sprzętu. I jest na to wyjaśnienie, ponieważ jeśli geokontur zostanie nieprawidłowo obliczony (na przykład na terytorium obwodu witebskiego, gdzie, jak pamiętamy, gradient geotermalny jest jednym z najniższych w Republice), jego początkowa praca wynosi nie zadowalające, ale z biegiem czasu grubość ziemi „ochładza się”. Równowaga termodynamiczna zostaje zachwiana i zaczynają się kłopoty, które mogą pojawić się dopiero w drugim lub trzecim sezonie grzewczym. Ponadgabarytowy kontur wygląda mniej problematycznie, ale klient jest zmuszony zapłacić za niepotrzebne metry wierceń ze względu na niekompetencję wykonawcy, co nieubłaganie prowadzi do wzrostu kosztów całego projektu.

Badanie podłoża ziemskiego powinno być szczególnie istotne podczas budowy dużych obiektów komercyjnych, gdzie liczba studni sięga dziesiątek, a środki zaoszczędzone (lub zmarnowane) na ich budowie mogą być bardzo znaczące.

Pompa ciepła typu woda-woda

Jednym z rodzajów geotermalnego źródła ciepła mogą być wody gruntowe. Mają stałą temperaturę (od +7 C i więcej) i występują w znacznych ilościach na różnych głębokościach na terenie Republiki Białoruś. Według technologii wody gruntowe rosną pompa wirowa ze studni i trafiają do stacji wymiany ciepła i masy, gdzie przekazują energię do środka zapobiegającego zamarzaniu dolnego obwodu pompy ciepła. Sprawność pracy tego systemu uzależniona jest od poziomu wód gruntowych (w zależności od głębokości wznoszenia wymagana jest określona moc pompy) oraz odległości od studni ujęciowej do stacji wymiany. Ta technologia ma jedną z najbardziej wysoka wydajność COP posiada jednak szereg cech ograniczających jego zastosowanie.

Pomiędzy nimi:

  • Brak wód gruntowych lub niski poziom ich występowania;
  • Brak stałego przepływu w studni, spadek poziomu statycznego i dynamicznego;
  • Konieczność uwzględnienia składu soli i zanieczyszczeń (jeśli jakość wody nie jest odpowiednia, wymiennik ciepła ulega zatkaniu i spadają wskaźniki wydajności)
  • Konieczność wykonania studni drenażowej odprowadzającej znaczne ilości ścieków (od 2200 l/h i więcej)

Jak pokazuje praktyka, montaż takich systemów jest wskazany, jeśli w bezpośrednim sąsiedztwie znajduje się staw lub rzeka. Ścieki można również wykorzystać do celów gospodarczych i przemysłowych, na przykład do nawadniania lub organizacji sztucznych zbiorników.

Jeśli chodzi o jakość wody pobieranej, na przykład niemiecki producent alternatywnych systemów grzewczych Stiebela Eltrona zaleca następujące ustawienia: łączny udział żelaza i magnezu nie przekracza 0,5 mg/l, zawartość chlorków jest mniejsza niż 300 mg/l, brak substancji wytrąconych. W przypadku przekroczenia tych parametrów konieczna jest instalacja dodatkowy układ stacje czyszcząco – przygotowawcze i odsalające, co zwiększa materiałochłonność projektu.

Prace wiertnicze pod pompę ciepła.

Bazując na doświadczeniu w montażu i eksploatacji jednostek geotermalnych, zalecamy wiercenie studni o głębokości co najmniej 100 m. Praktyka pokazuje, że lepszą wydajność i stabilność silnika cieplnego można zaobserwować np. dla dwóch odwiertów po 150 m niż dla trzech odwiertów po 100 m każdy. Oczywiście budowa takich kopalń wymaga specjalnego sprzętu i metody wiercenia obrotowego. Małe instalacje ślimakowe nie są w stanie zapewnić wymaganej długości studni.

Ponieważ obwód geotermalny jest najważniejszym elementem, a poprawność jego ułożenia jest kluczem do pomyślnego funkcjonowania całego systemu, wykonawca wiercenia musi spełnić szereg kryteriów:

  • Niezbędne jest doświadczenie w świadczeniu tego typu usług;
  • posiadać specjalne narzędzie do zanurzania sond;
  • dają gwarancję zanurzenia sondy na projektowaną głębokość oraz gwarantują jej integralność i szczelność w trakcie pracy;
  • po zanurzeniu podjąć działania w celu zatkania odwiertu, aby zwiększyć jego wymianę ciepła i produktywność, uszczelnić szyb kopalni przed zasypaniem.

Ogólnie rzecz biorąc, przy odpowiednim projekcie i wykwalifikowanej instalacji, sondy geotermalne są bardzo niezawodne i mogą przetrwać nawet 100 lat.

Proces opuszczania sondy geotermalnej do studni wierconej:


Sonda geotermalna na ramie przed wykonaniem próby szczelności („próba ciśnieniowa”):


wnioski

Bazując na naszym doświadczeniu w projektowaniu alternatywnych systemów energetycznych, możemy wyróżnić główne fakty, które mają fundamentalne znaczenie przy wyborze pomp ciepła przez naszych Klientów:

  • pełny bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska(brak procesów spalania i ruchomych części)
  • możliwość zamówienia systemu „już dziś” i cieszenia się jego użytkowaniem już za trzy tygodnie bez jakiejkolwiek koordynacji z organami regulacyjnymi i organami wydającymi licencje.
  • Pełna autonomia i minimalna Konserwacja (nie trzeba być członkiem spółdzielni gazowniczej, być od niej zależnym, nie trzeba rzucać drewna na opał, comiesięcznego czyszczenia kanałów wentylacyjnych, organizować dojazdu cysterny z paliwem itp.)
  • Koszt działki pod budowę domu jednorodzinnego bez gazu jest znacznie niższy, a termin dostawy nie jest zależny od usług gazowych
  • Możliwość zdalne sterowanie przez Internet
  • Zaawansowane i innowacyjne wyposażenie o stylowym wyglądzie, którego nie wstyd pokazać przyjaciołom i znajomym, co z pewnością podkreśla status właściciela domu.

Jeśli w tym artykule nie poruszyliśmy żadnego pytania, a chcesz je zadać osobiście, możesz przyjść do naszego biura pod adresem: Mińsk, ul. Odoevsky, 117, Nova Gros LLC i skonsultuj się z naszymi inżynierami.

Mamy również możliwość zorganizowania bezpłatnych wizyt w już zrealizowanych obiektach eksploatacyjnych.

Telefon kontaktowy: 044 765 29 58; 017 399 70 51

Pierwsze wersje pomp ciepła mogły jedynie częściowo zaspokajać zapotrzebowanie na energię cieplną. Nowoczesne odmiany są bardziej wydajne i można je stosować w systemach grzewczych. Dlatego wielu właścicieli domów próbuje zainstalować pompę ciepła własnymi rękami.

Powiemy Ci, jak wybrać najlepszą opcję dla pompy ciepła, biorąc pod uwagę geodane obszaru, na którym planuje się ją zainstalować. W zaproponowanym do rozpatrzenia artykule szczegółowo opisano zasadę działania systemów „zielonej energii” oraz wymieniono różnice. Biorąc pod uwagę nasze rady, niewątpliwie zdecydujesz się na skuteczny typ.

Dla niezależnych rzemieślników przedstawiamy technologię montażu pompy ciepła. Informacje prezentowane do rozważenia uzupełniają diagramy wizualne, wybrane zdjęcia i szczegółowa instrukcja wideo podzielona na dwie części.

Termin pompa ciepła odnosi się do zestawu określonego sprzętu. Główną funkcją tego urządzenia jest gromadzenie energii cieplnej i transportowanie jej do konsumenta. Źródłem takiej energii może być dowolne ciało lub środowisko o temperaturze +1° lub więcej stopni.

W naszym otoczeniu jest więcej niż wystarczająca ilość źródeł niskotemperaturowego ciepła. Są to odpady przemysłowe z przedsiębiorstw, elektrowni cieplnych i jądrowych, ścieki itp. Do działania pomp ciepła w ogrzewaniu domów potrzebne są trzy samoregenerujące się źródła naturalne - powietrze, woda i ziemia.

Pompy ciepła „czerpią” energię z procesów regularnie zachodzących w otoczeniu. Przepływ procesów nigdy się nie kończy, gdyż według ludzkich kryteriów źródła uznawane są za niewyczerpane

Wymienieni trzej potencjalni dostawcy energii są bezpośrednio związani z energią słońca, która poprzez ogrzewanie porusza powietrze wraz z wiatrem i przekazuje energię cieplną ziemi. To właśnie wybór źródła jest głównym kryterium klasyfikacji systemów pomp ciepła.

Zasada działania pomp ciepła opiera się na zdolności ciał lub mediów do przekazywania energii cieplnej innemu ciału lub środowisku. Odbiorcy i dostawcy energii w układach pomp ciepła pracują najczęściej w parach.

Wyróżnia się następujące typy pomp ciepła:

  • Powietrze to woda.
  • Ziemia jest wodą.
  • Woda to powietrze.
  • Woda jest wodą.
  • Ziemia jest powietrzem.
  • Woda woda
  • Powietrze jest powietrzem.

W tym przypadku pierwsze słowo określa rodzaj czynnika, z którego układ pobiera ciepło niskotemperaturowe. Drugi wskazuje rodzaj medium, do którego jest to przesyłane. energia cieplna. Zatem w pompach ciepła woda jest wodą, ciepło pobierane jest ze środowiska wodnego, a ciecz służy jako czynnik chłodzący.