Как работи термопомпата и защо си струва да я инсталирате? Работата на термопомпата се основава на циклична промяна на агрегатното състояние (течност - газ - течност - газ) на работната среда, циркулираща в затворена система. Последователно се изпарява, компресира, кондензира и разширява.

Термопомпата е устройство, което използва топлина от околната среда за отопление на помещения - обикновено я събира от земята, водата или въздуха и я транспортира до отоплителната система. По този начин ви позволява да използвате енергия, за която не трябва да плащате. Освен това термопомпата не консумира гориво, не отделя изгорели газове, а ефектът от нейната работа е само няколко градуса понижаване на температурата на средата, от която получава топлина.Звучи обнадеждаващо, нали? Да, но разбира се трябва да има уловка - нищо не идва безплатно.

Съдържание

  1. Как работи отоплителна система с термопомпа
  2. Как работи термопомпата - как се пренася топлината?
  3. Как работи термопомпа със земен източник
  4. Енергия от подземни води
  5. Как работи газова абсорбционна термопомпа

Как работи отоплителна система с термопомпа

Първо, термопомпата е сравнително скъпа. За щастие обаче не толкова, че да не може да се използва широко. Вторият проблем - за да транспортира топлина, термопомпата трябва да се захранва с енергия. В често използваните устройства това е електричеството - най-скъпият от популярните енергийни носители. Говори се, че една термопомпа не се нуждае от много и че работата й е много евтина, но дали наистина е така? В края на краищата рентабилността на използването му зависи от това.

Типичната термопомпена отоплителна система се състои от 3 основни компонента:

  • термопомпа
  • по-нисък източник на топлина
  • топ източник на топлина

По-ниският източник на топлина може да бъде инсталация, която позволява топлината да се събира от земята или от воден резервоар, или устройство, използвано за получаването й от въздуха (с вентилатор).

Горният източник на топлина обикновено е системата за нейното разпределение в сградата, т.е. инсталацията за централно отопление и подготовката на топла вода (възможно е и системата да работи в обратна посока - отоплителната инсталация след това става долният източник и се използва за охлаждане на стаите).

Как работи термопомпата - как се пренася топлината?

Как е възможно топлината от по-хладна среда да се пренася в много по-топли стаи?

Устройство, наречено термопомпа, се използва за пренос на топлина от долния източник с ниска температура към горния източник, където температурата е дори няколко десетки градуса по-висока.Това става посредством циркулиращ във вътрешния кръг на термопомпата хладилен агент, който е течност със специфични свойства. Подложен е на термодинамични процеси: при ниска температура се изпарява и по този начин абсорбира топлина от околната среда. Вече като газ, той се компресира в компресор, задвижван от електричество, благодарение на което температурата му се повишава. Става толкова висока, че е достатъчна за затопляне на водата в централната отоплителна система или въздуха, вдухван в стаите. Отдавайки топлина, работната среда кондензира и се превръща в течност. Той протича през дроселиращия елемент, където - в резултат на разширението - температурата му спада значително. В това състояние той се връща в обменника, където получава топлина от околната среда и целият цикъл се повтаря.

В най-популярните термопомпи, използвани в еднофамилни къщи, електрически компресор е отговорен за увеличаване на налягането на парата. Неговата работа позволява на термопомпата да пренася топлина от среда с по-ниска температура към среда с по-висока температура (което - както може да изглежда - противоречи на втория закон на динамиката).Топлообменът между парите на хладилния агент и водата в отоплителната система се извършва в топлообменник, наречен кондензатор - тъй като ефектът от прехвърлянето на топлина към водата е кондензация на пара. Въпреки че транспортирането на топлината между долния и горния източник приключва в този момент, в термопомпата е необходим още един процес - понижаване на налягането на работната среда, благодарение на което температурата й пада до по-ниско ниво, отколкото в долния източник на топлина , което е условие за получаване на топлина от него. Разширителният вентил е отговорен за намаляване на налягането. Електричеството е необходимо за работата на компресора, както и за захранването на други компоненти на термопомпената система - контролера или циркулационните помпи. Това може да породи опасения относно текущите разходи.

Въпреки това, електричеството е само част от енергията, доставяна от помпата в стаите под формата на топлина. Останалото е най-долният източник, което означава, че е безплатно. Благодарение на това, независимо от променящите се цени на горивата и енергията, термопомпата все още е едно от най-евтините за работа отоплителни уреди, а в тандем с фотоволтаиците работата й не струва почти нищо.

Как работи термопомпа със земен източник

За термопомпи, които използват топлина от земята, е необходима специална инсталация, наречена земен топлообменник, за да пренася топлината към изпарителя на помпата. Изработена е от гъвкави тръби, които се полагат в земята в една или две равнини или под формата на спирала. За да получите най-много топлина, топлообменникът трябва да се постави на дълбочината, където температурата на земята е най-висока. Поради разходите и рентабилността на инвестицията, тя е положена само малко под зоната на замръзване на земята (в зависимост от региона на Полша, тя е от 0,8 до 1,4 m под нивото на земята).

Количеството топлина, което може да бъде взето от земята, зависи преди всичко от физическите свойства на почвата, особено нейната влажност, и до известна степен също и от слънчевата светлина на района. Плътността на топлинния поток в глинеста почва достига над 30 W/m2, докато в суха, песъчлива почва може да бъде само 10 W/m2, т.е. три пъти по-малко.Следователно повърхността на топлообменника, необходима за постигане на топлинна мощност от 10 kW, може да варира от 330 до дори 1000 m2 Топлообменниците, положени хоризонтално в земята, изискват много място на парцела.

Обменниците под формата на вертикални сонди са по-малко взискателни в това отношение. Тръбите на такъв топлообменник се поставят в сондажи с дълбочина от няколко десетки до няколкостотин метра. Това е по-трудно от хоризонталното полагане на тръби, изисква специализирано оборудване и следователно струва повече. Но може да се окаже изгодно на парцели с много ниско ниво на подпочвените води, където хоризонталният топлообменник трябва да има много голяма площ. Като грубо ръководство може да се приеме, че за получаване на 1 kW топлинна мощност е необходим сондаж с дълбочина 20 m (т.е. до 200 m, когато потреблението е 10 kW). Обикновено вместо един много дълбок кладенец се пробиват няколко по-плитки кладенеца, които трябва да са на поне 5 m разстояние един от друг.

Енергия от подземни води

Ако търсенето на топлина е голямо, може да е по-изгодно да се получава енергия от подпочвени или повърхностни води – тяхната температура през зимата варира между 0 и 10°C. Енергийните показатели на такова решение са дори по-благоприятни, отколкото при наземните помпи, но трябва да се вземат предвид допълнителните разходи и проблемите, произтичащи от замърсяването на водата. Необходимо е често да се филтрира и почиства и дори да се сменят корозивните елементи на инсталацията. За постигане на 10kW са необходими повече от 2 m3/h вода при 5°C, така че изпомпването й изразходва значително количество енергия, което се отразява неблагоприятно на ефективността на системата.

Как работи газова абсорбционна термопомпа

Това е специален тип термопомпа, при която не се използва електрически компресор за повишаване на налягането на парите на работната среда. Вместо това, абсорбционната помпа има система, наречена термичен компресор, състояща се от абсорбер, генератор, помпа за разтвор и разширителен елемент.Хладилният агент е воден разтвор на амоняк R717, който има ниска точка на кипене и няма отрицателно въздействие върху околната среда. Веднъж напълнена с него, системата не изисква презареждане. Увеличаването на температурата на средата в такова устройство не възниква в резултат на работата на компресора, а поради работата на газовата горелка (природен газ или течен газ). Топлината, която доставя на генератора, кара амоняка да се изпари от богатия разтвор (съдържащ много амоняк), а получената пара пренася топлината към кондензатора, където се загрява водата, която захранва отоплителната система. След това хладилният агент отива към разширителния вентил, откъдето течният амоняк под ниско налягане тече към изпарителя, където абсорбира топлина от долния източник, който се изпарява. Амонячните пари се абсорбират от бедния амонячен разтвор (в абсорбера) и след това се изпомпват в биореактора с помощта на помпа. Консумацията на електроенергия може да се счита за незначителна, тъй като захранва само помпата за разтвор и вентилатора (необходим за извличане на топлина от въздуха).От друга страна, консумацията на газ е по-ниска, отколкото при популярните кондензни котли с 20-25%. Газовите абсорбционни термопомпи могат да използват различни видове долни източници – въздух, земя, вода и отпадна топлина. Предназначени са за външен монтаж, което ви позволява да избегнете разходите и възможните проблеми, свързани с монтажа на димоотвода, въвеждането на газовата система в сградата и осигуряването на необходимата в този случай вентилация.

Категория:

Реконструкция