Насосные тепловые установки: ТЕПЛОВЫЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ

Области применения тепловых насосов — Новые Системы и Альтернативы

Современная наука плотно занимается вопросом сохранения не возобновляемых ресурсов и разработки систем, способных преобразовывать энергию неиссякаемых источников — солнца, воздуха, земли, воды – в ресурсы для жизнедеятельности человека, такие как отопление и водоснабжение.

Активное внедрение новых методов происходит во всех цивилизованных странах мира. Одним из современных устройств, позволяющих потреблять тепло и горячую воду с минимальными энергозатратами, является тепловой насос. Такая установка широко популярна на Западе, в России и европейских странах.

Конструкция теплового насоса

Тепловой насос – преобразователь низкопотенциальной энергии в тепло. Иными словами, такое устройство способно для получения тепла задействовать возобновляемый потенциал ресурсов.

К примеру, грунт, вода и даже воздух хранят в себе потрясающий тепловой потенциал. Обнаружить и использовать его возможно при помощи определенных физических преобразований. Таким образом, низкопотенциальная тепловая энергия становится высокопотенциальной.

Тепловой насос – это установка, в которой между собой сообщаются три контура. Первый контур называют коллектором. Его функция – поглощение и доставка низкопотенциальной энергии из воды, грунта или воздуха при помощи циркулирующего антифриза, незамерзающей жидкости-теплоотдатчика. Антифриз собирает тепло и передает его во второй контур, непосредственно, внутрь теплового насоса.

По второму контуру циркулирует теплообменник – хладагент, или углекислота или углеводороды. По мере движения хладагента по контуру тепловая энергия преобразуется в тепло, которое могут потреблять приборы – котлы, радиаторы, сплит-системы и прочие.

Третий контур как раз и есть те самые отопительные и водонагревательные приборы, установленные внутри здания. То есть, системы, которые используются для подачи тепла и воды в дом или промышленный цех.

Главное преимущество теплового насоса – получение большего количества тепловой энергии с использованием меньшего количества электроэнергии из сети. Соотношение между ними может быть впечатляющим. К примеру, против 2 кВт, ограниченно поставляемых муниципальными сетями в дачные поселки, тепловой насос может выработать 4-6 кВт тепла в зависимости от мощности.

Мы расскажем, как работает тепловой насос. Это не волшебное устройство, чудесным образом приумножающее энергию, но достижение высоких технологий нашей с вами эпохи.

Как работает тепловой насос

На самом деле, тепловой насос – это не вновь изобретенный велосипед. По принципу действия он напоминает холодильник, только работает в обратную сторону.

Тогда как холодильник выводит наружу тепло от вновь поставленных продуктов и после открытия дверцы в холодильной и морозильной камере для поддержания низкой температуры, тепловой насос, наоборот, заводит тепло внутрь. Но принцип работы один и тот же, за исключением некоторых нюансов.

Элементами связки в теплонасосной установке являются испаритель, компрессор, конденсатор, расширяющий клапан дроссель. Это и есть тот самый второй контур установки, о котором шла речь выше.

Когда теплоотдатчик первого контура – антифриз – поставляет низкопотенциальную энергию в тепловой насос, хладагент с низким давлением после прохождения дросселя попадает в испаритель. Под воздействием испарителя углекислота или углеводород испаряется, поглощает тепло и принимает газообразную форму, благодаря тому, что имеет низкую температуру кипения.

В таком состоянии вещество доходит до компрессора. В компрессоре хладагент (углекислота или углеводороды) сжимается, набирает температуру и попадает в конденсатор, откуда после передачи тепла третьему контуру следует уже в жидком охлажденном состоянии. В это время теплоотдатчик совершает новый круг забора тепловой энергии и вновь передает низкопотенциальную энергию второму контуру. Далее цикл передвижения веществ, в науке называемый циклом Карно, повторяется еще и еще.

С помощью теплового насоса можно охлаждать помещение, если подключить систему в обратном порядке. Первый контур будет забирать тепло из здания, и выпускать его наружу через второй контур. Зная схему работы теплового насоса, вы уже можете себе представить, в какой последовательности будет двигаться хладагент-теплообменник.

Типы теплового насоса

В настоящее время все тепловые насосы делят на два основных типа – геотермальные и аэротермальные. Они используют разные источники забора низкопотенциальной энергии.

Геотермальные тепловые насосы

Это теплонасосные установки, первый контур которых монтируется на участке в земле или водоемах.

То есть, в данном случае используется энергия грунта, грунтовых и наземных вод. Поскольку температура такой энергии очень низкая, необходимо устройство, которое может повысить ее до оптимальной для водонагрева и отопления температуры 50-100 градусов. Именно для этого и предназначены геотермальные теплонасосные установки.

Трубопровод для геотермальных тепловых насосов можно устанавливать горизонтально, используя максимум свободной площади участка, или вертикально, применяя под установку минимум пространства за счет большой глубины скважин и установки вертикального модульного коллектора коаксиального типа.

В настоящее время геотермальные тепловые насосы не пользуются большой популярностью из-за высокой стоимости монтажа. Чтобы монтировать такую установку, необходимо специальное буровое оборудование или землекопное оборудование в зависимости от типа установки.

Аэротермальные тепловые насосы

Значительную долю рынка у геотермальных моделей отвоевали аэротермальные установки, или воздушные. Они более легкие в монтаже и менее дорогостоящие, не требующие специального оборудования.

Экономия аэротермальных теплонасосных установок состоит еще и в том, что для их работы не нужен массивный трубопровод из недешевых и громоздких труб с циркулирующим теплоотдатчиком. Забор наружного воздуха осуществляется посредством насоса.

Моновалентные и бивалентные системы отопления

Системы отопления делятся на моновалентные и бивалентные. Их разница состоит в возможности или невозможности взаимодействия разных отопительных установок.

Само определение таких систем подразумевает то, что в моновалентных системах существует только один источник выработки тепла. Тогда как в бивалентных отопительных системах спокойно могут сосуществовать и взаимодействовать две установки. Например, газовый котел и тепловой насос.

Бивалентные системы отопления, как минимум, в 2 раза эффективнее и надежнее моновалентных систем. Одна из причин – возможность перерабатывать энергию в условиях любой температуры. К примеру, тепловой насос может преобразовывать низкопотенциальную энергию грунта и воздуха при температуре до -25 градусов. При более низкой температуре компенсировать недовыработанное насосом тепло можно с помощью газового или жидкотопливного котла.

Преимущества теплового насоса

В сравнении с другими отопительными системами у теплонасосных установок насчитывается масса преимуществ. Подытоживая информацию о принципе работы тепловых насосов, определим основные выгоды, которые можно получить, установив такое устройство в загородном доме или на даче:

1. Постоянный поток энергии. Тепловой насос использует возобновляемый природный источник для получения тепла.

2. Экономия. В процессе работы теплового насоса набираются небольшие растраты электроэнергии и, соответственно, средств на оплату коммунальных услуг. Питание необходимо, по большей части, компрессору, который сжимает хладагент.

3. Экологичность. Тепловой насос не требует топлива, поэтому не загрязняет окружающую среду, работает без шума, пыли и не выделяет посторонних запахов. Даже хладагент фреон, будучи вредным, заменен на безвредные вещества углекислоту и углеводороды.

4. Эргономичность. Установленный тепловой насос не занимает много места. В особенности, если это аэротермальная установка, не требующая свободного пространства для организации полей забора энергии.

5. Универсальность. Тепловой насос может работать в двух направлениях – на отопление и кондиционирование.

6. Долговечность. Срок службы тепловых насосов составляет 10 лет и более.

7. Неприхотливость. Тепловой насос работает без дополнительного технического обслуживания. Максимум, что может понадобиться в течение всех лет его эксплуатации, — плановый осмотр.

8. Высокая эффективность. Тепловой насос имеет КПД, равный 300%.

Среди других достоинств тепловых насосов стоит отметить безопасность и возможность применения в любом помещении. Для такой установки не нужно хранить пожароопасные вещества типа топлива. Ровно так же с тепловым насосом не страшна утечка газа.

Тепловой насос можно применять для отопления, водоснабжения и кондиционирования любого здания, будь то промышленность или частный дом. Диапазон мощностей таких установок весьма широк.

И чтобы ваше представление о тепловых насосах не было заоблачным, отметим недостатки. Это высокая стоимость установки и, несмотря на потребление энергии возобновляемых ресурсов, необходимость в сетевом электричестве.

Тем не менее, тепловой насос окупается относительно быстро — за скромный срок 3-5 лет. Тогда как продолжительность эксплуатации таких устройств насчитывает 12-15 лет, что позволяет не только окупить, но и далее существенно сократить расходы на тепло и горячую воду.

Источники тепла для теплового насоса

Одно из преимуществ теплового насоса, которое мы упоминали, связано с использованием и переработкой энергии возобновляемого источника. В разных случаях и условиях строительства используют тепло грунта, скважины, водоема и воздуха. Мы решили объединить источники в таблице, указав особенности монтажа, преимущества и недостатки каждого из вариантов.

Источник	Монтаж	Преимущества	Недостатки
Грунт	Первый контур теплового насоса – коллектор. Он укладывается в грунт на определенной глубине, но не выше уровня промерзания. При покупке и монтаже оборудования учитывают необходимую мощность, состояние грунта и уровень солнечной радиации.	Температуры грунта стабильны. Монтаж горизонтального коллектора не требует бурения и, соответственно, больших расходов. Расположение коллектора не препятствует ведению садоводческой деятельности.	Чем суше грунт, тем мощнее и дороже должен быть первый контур теплового насоса. Коллектор занимает много пространства на участке. По техническим причинам над коллектором нельзя возводить постройки, поскольку сооружения могут препятствовать восстановлению тепловых запасов грунта.
Скважина	Первый контур теплового насоса – коллектор, но в виде геотермального зонда. Он располагается вертикально и имеет вид неразборного модуля с коаксиальными трубками. Для установки бурят одну или несколько скважин глубиной до 100 м. Перед покупкой и монтажом оборудования рассчитывают глубину с учетом необходимой мощности и состояния грунта.	Занимает минимум места, поэтому хорош для маленьких участков. Температура в скважине стабильна.	Монтаж требует больше денежных средств, поскольку для бурения используют специальную технику и инструмент, привлекают специалистов.
Водоем	Первый контур теплового насоса, как в случае с грунтом, — горизонтальный коллектор. Он укладывается на дно водоема и фиксируется специальными грузами. Перед покупкой и установкой оборудования рассчитывают требуемую мощность и количество труб в коллекторе, учитывают уровень солнечной радиации.	Температура воды стабильна. Такая установка не занимает места на участке и не требует больших расходов на монтаж.	Обязательное условие – расположение водоема на расстоянии не более 50 м.
Воздух	Первый контур такого теплового насоса – это, непосредственно, сам насос с испарителем, компрессором, конденсатором и расширительным клапаном. Монтаж коллектора не требуется. Перед установкой рассчитывают требуемую мощность с учетом климатических особенностей конкретного региона.	Самая простая в конструкции и монтаже установка, не требующая дополнительных затрат на коллектор, специальный инструмент и условия.	Зависимость от температуры воздуха, которая может сильно колебаться в холодных регионах.

Итак, преимущества и недостатки разных тепловых насосов очевидны. При выборе той или иной установки необходимо опираться на условия участка, особенности климата, бюджет и требования к мощности. Большую роль играют обстоятельства. К примеру, если возле участка расположен водоем, то было бы недальновидно не воспользоваться таким бесплатным ресурсом.

Важно, планируете ли вы использовать тепловой насос, как альтернативный запас тепла, или как полноценный источник отопления и горячего водоснабжения. Для постоянного снабжения теплом в требуемом количестве частного дома необходима надежная мощная установка, способная подавать тепло круглый год без перебоев.

Особенности применения грунта как источника тепла

Грунт является одним из самых эффективных источников низкопотенциальной энергии. Установлено, что в зимнее время года из недр земли на глубине 3-8 метров можно без применения дополнительных мер заполучить количество энергии, необходимое для отопления 2-3 кв.м. Тогда как в летний период можно с помощью аккумуляции извлечь из грунта количество энергии, которая позволила бы отопить 10 кв.м. помещения.

Были сделаны расчеты рабочего тела – антифриза, необходимого для забора энергии, и площади грунта, необходимо для отопления и горячего водоснабжения отдельного дома. Результаты оказались очень оптимистичными.

К сожалению, теоретические данные не совпадают с реальностью из-за динамики температур, которая оказывает серьезное влияние на распределение тепла и, соответственно, на количество забираемой энергии.

Почему за основу взята именно глубина грунта 3-8 метров? На основании многочисленных исследований, в ходе которых было установлено, что именно такой диапазон глубин более подвержен изменению температур под влиянием изменения температуры воздуха. Разница температур может в разное время года составлять 7 градусов и более. При этом существует минимально допустимая температура, занижение которой может стать причиной остановки в работе теплонасосной установки. Но именно глубина грунта 3-8 метров является наиболее приемлемой и экономичной для монтажа коллектора теплового насоса.

Сегодня достаточно популярны паровые тепловые насосы, в которых применяются хладоны различных марок. Марку хладона выбирают в зависимости от температурного режима в цикле преобразования энергии. Паровые тепловые насосы являются примером того, насколько сильна зависимость от температурного режима. Занижение нормы негативно сказывается на их работе и служит причиной отключения насосных установок.

В ходе очередных геологических и инженерных исследований было установлено, что грунт на глубине залегания более 8 метров проявляет инертность в плане динамики температур. Тепло более или менее равномерно рассеивается в толще грунта. Разность температур составляет приблизительно 2 градуса. Причина – влияние более глубоких слоев грунта на этот грунтовый слой. Но такая глубина не является комфортной из-за большого сопротивления грунта и затратна для монтажа.

Факт влияния глубины грунта, времени года и, следовательно, динамики температур на эффективность работы теплового насоса получил серьезные доказательства. Их нашли инженеры в ходе замеров температур грунта, проводимых в течение одного года на разных глубинах.

Стало совершенно очевидно, что мощности теплового насоса рассчитывают с учетом именно этих показателей. Для выполнения правильных расчетов необходимо проведение исследований на участке, термодинамического и технико-экономического анализа, как отдельного оборудования, так и установок в целом.

Для наглядности ниже приведем формулу равенства баланса тепла, поглощенного коллектором из грунта и полученного рабочей средой насоса, с показателями динамики температур (высчитывается интегрально) и расхода тепла через сечение коллектора.

, где:

Т – текущая температура рабочей среды;

Tg – температура грунта;

R – суммарная величина сопротивления отдачи тепла из коллектора тепловому насосу;

Cr – теплоемкость рабочей среды;

М – расход тепла в поперечном сечении коллектора;

dT – динамика температуры на конкретном участке.

От чего зависит температура грунта? Не только от глубины. На температуру грунта влияет множество факторов:

• Тип и состав грунта;

• Характер и объем растительности;

• Объем и характер осадков;

• Геология местности;

• Климатические условия региона;

• Глубина залегания грунтовых вод и др.

Таким образом, природные особенности и взаимосвязи играют важную роль в установке теплового насоса. Чтобы эффективность теплонасосных установок была наибольшей, необходимо концентрировать низкопотенциальную энергию.

Для этого удобно и эффективно использовать энергию грунтовых вод. Подземные потоки, как любая вода, обладают хорошими теплофизическими свойствами. В ходе расчетов установлено, что для отопления дома площадью 250 кв.м. с помощью теплового насоса необходимо всего 10 куб.м. подземных вод/ч. То есть, КПД теплового насоса может составить 260-270%. При том, что испаритель при таких условиях будет обладать достаточной компактностью и простой изготовления.

Для концентрации низкопотенциальной энергии грунта также можно применять термосифоны. Исследования подтверждают, что увеличение диаметра трубы термосифона уменьшает сопротивляемость грунта отдаче тепла, в том числе, на большой глубине.

Результаты многочисленных опытов, замеров, исследований и практики позволяют сделать вывод, что разработка тепловых насосов находится далеко не на завершающей стадии. Возможно, через несколько лет удастся значительно увеличить площадь грунта для забора низкопотенциальной энергии, найти пути более точного расчета запаса энергии в грунте и требуемой мощности теплонасосных установок.

Тем самым, еще больше сократить расходы электроэнергии, увеличить количество потребляемого тепла, продлить срок службы тепловых насосов и сэкономить народные средства, необходимые для оплаты отопления и горячего водоснабжения.

Индивидуальное применение тепловых насосов

Тепловые насосы все чаще применяют в частном секторе для отопления и горячего водоснабжения коттеджей, частных домов, таунхаусов, дуплексов, дач и других жилых помещений. Выгода состоит не только в экономии электроэнергии, но также в возможности вообще не зависть от коммунальных услуг муниципалитета.

Еще несколько преимуществ установки тепловых насосов. Прежде всего, стоит отметить универсальность таких систем. Зимой тепловой насос может работать, как обогрев и нагреватель воды, летом — как кондиционер, но при этом снабжающий дом горячей водой. Теплонасосная установка хорошо взаимодействует с теплыми полами и может обогревать бассейн.

На даче такая установка может стать полезной не только для отопления домика, но также для отопления теплиц в зимнее время года.

Установка тепловых насосов осуществляется в короткие сроки. Для монтажа теплонасосной системы отопления не нужно посещать жилищно-коммунальные структуры, чтобы согласовать это мероприятие.

Тепловые насосы в промышленности и муниципалитете

Тепловые насосы устанавливают в промышленные цеха, на склады и завода. Их с успехом используют в фермерском хозяйстве, и для отопления теплиц в сельскохозяйственной сфере деятельности.

Порой для отопления и водоснабжения промышленных помещений и зданий используют несколько тепловых насосов, которые подключают между собой по принципу каскада. Такие установки позволяют существенно экономить на электроэнергии.

В муниципалитете тепловые насосы также встречаются очень часто. Сейчас практически в каждом большом городе есть аквапарки и спортивные комплексы с бассейнами. Для обогрева зданий комплексов, воды в бассейнах и аквапарках успешно устанавливают тепловые насосы.

Тепловые насосы для отопления и горячего водоснабжения также применяют АЗС.

Применение тепловых насосов в разных странах

Тепловые насосы получили широкое применение в разных странах. Россия находится далеко не на первом месте в этом списке.

Лидером по количеству теплонасосных установок можно по праву назвать Швецию, которая на 95% отапливается именно при помощи тепловых насосов. Самая мощная система ТНС-320 установлена в городе Стокгольм, столице этой страны.

Широким применением тепловых насосов отличаются такие страны, как США, Скандинавия, Япония, Германия. Эти государства также занимают лидирующие позиции. Доказательствами являются внушительные цифры.

Допустим, в США разработкой и производством тепловых насосов занимается более 60 исследовательских организаций. В Японии выпускают более 500 000 теплонасосных установок. Показатели Германии на этот счет тоже очень оптимистичные, как и в других странах Европы.

Надеемся, что и Россия сможет достичь больших показателей в этой области. А если у вас возникли вопросы, связанные с покупкой и установкой тепловых насосов, обратитесь за грамотной консультацией в компанию «НСиА». Мы уже очень давно работаем в сфере альтернативных технологий и обладаем большими знаниями на этот счет.

Назначение и виды тепловых насосов

Система отопления является одной из обязательных составляющих каждого жилого помещения (впрочем, и большинства нежилых также). Объясняется это тем, что все мы стремимся находиться в тепле. К тому же, дом без отопления в зимний период будет попросту непригоден для проживания. В связи с этим актуальность приобретает обустраивание отопительной системы таким образом, чтобы она была эффективной и недорогой одновременно. И в этом плане без дополнительного оборудования обойтись практически невозможно. Под дополнительным оборудованием в данном случае подразумеваются различного рода технические средства, именуемые тепловыми насосами. Они разделяются на несколько типов, исходя из принципа действия. Так, существуют насосы, работающие при взаимодействии воды и воздуха либо какого-то одного из указанных элементов. Кроме того, в последнее время все более широкое распространение получают насосы, предназначенные для проектирования систем геотермального отопления. Такие системы являются более дешевыми, по сравнению с традиционными.

Чтобы купить тот или иной тепловой насос, необходимо знать принцип его действия и четко представлять себе, для чего именно вы будете его использовать. Это позволит сделать покупку максимально выгодной, а вложения — эффективными. Далее мы рассмотрим особенности проектирования систем геотермального отопления, а также определим, какие же тепловые насосы являются наиболее предпочтительными.

Особенности и принцип работы систем геотермального отопления

Впервые геотермальное отопление появилось в США. Жители этой страны поняли, что природные ресурсы являются исчерпаемыми и могут в какой-то момент закончиться. К тому же, запасы природного газа в Америке достаточно ограничены. Разработки альтернативных отопительных систем велись достаточно долго. В конечном итоге была создана система, работающая при использовании нагретых грунтовых вод. Именно она и получила название

геотермальное отопление.

Принцип работы этой системы основан на том, что грунтовые воды имеют достаточно большую температуру. Снизу они подогреваются магмой, а сверху — энергией Солнца. Если вы знаете законы физики, то наверняка имеете представление о том, что любой предмет можно нагреть определенной энергией. В частности, оставленный под прямыми солнечными лучами металл даже на холоде может стать теплым. Именно по этой причине грунт не промерзает слишком глубоко. Это знание и было положено в основу создания системы геотермального отопления.

Затраты на установку такой системы внушительны, но они довольно быстро окупаются. Дело в том, что 1 кВт электроэнергии, затраченной на функционирование геотермального отопления, способен превратиться в 3 и даже больше кВт тепловой энергии. Если сравнивать это с работой, например, кондиционера, то можно сделать вывод о том, что система геотермального отопления способна нагреть воздух максимально быстро.

Чтобы реализовать систему геотермального отопления на вашем участке, нужна будет шахта и тепловой насос. При наличии естественного водоема можно обойтись и без шахты. Если говорить кратко, то принцип действия системы основан на том, что в шахту устанавливается труба для перегона воды и специальный антифриз, нагревающий эту воду. При этом антифриз практически не расходуется. В установке труб никаких сложностей нет, а вот к выбору насоса нужно подойти более ответственно.

Виды и особенности выбора тепловых насосов для отопления

Сразу нужно отметить, что цена на тепловые насосы напрямую зависит от их мощности. Тепловые насосы для отопления выпускаются в 3 вариантах — вода-вода, воздух-вода и воздух-воздух. На первый взгляд, названия несколько странные. Но именно они объясняют принцип действия того или иного насоса.

Чтобы наиболее выгодно купить тепловой насос для отопления, нужно знать, прежде всего, глубину скважины. Не лишним будет и учет количества этажей в доме, поскольку для поднятия воды на большую высоту нужна будет и соответствующая мощность. Поэтому если для одноэтажного здания вполне подойдут насосы с небольшой мощностью, то для многоэтажных объектов более предпочтительными являются более усовершенствованные модели.

Покупка теплового насоса для отопления — достаточно выгодное вложение, поскольку срок службы у насосов достаточно большой. К тому же, при их использовании в системах геотермального отопления будет ощущаться еще и достаточно большая экономия средств.

В среднем, производительность тепловых насосов позволяет им вырабатывать количество тепловой энергии, втрое превышающее количество затраченной.

Принцип работы насосов «воздух-воздух»

В целом работа любого теплового насоса основана на обычных физических свойствах. Что касается насосов типа «воздух-воздух», то принцип их действия заключается в том, что жидкость при испарении влияет на температуру рабочей поверхности. Если провести сравнение с бытовой сферой, то это будет похоже остывание горячего чая.

С технической точки зрения работа насосов данного вида примерно такая же, как у бытовых кондиционеров. Вообще, они являются альтернативным источником тепловой энергии. Если вы решили

купить тепловой насос именно этого типа, то никакие отопительные приборы вам больше не понадобятся. Температура в помещении будет нагреваться непосредственно при обмене воздуха внутри дома с уличным. Проходя через насос, уличный воздух взаимодействует с конденсатором и испарителем. Под влиянием фреона происходит нагревание до нужной температуры. Соответственно, обратно при этом выходит воздух из помещения.

Тепловые насосы имеют дополнительную функцию, позволяющую использовать их как для нагревания окружающего воздуха, так и для охлаждения. Однако, во втором случае количество затраченной энергии будет выше, по сравнению с бытовым кондиционером. Поэтому каждый прибор все же лучше применять по его прямому назначению.

Как работают тепловые насосы типа «вода-вода»

Тепловые насосы типа вода-вода предназначены в основном для систем геотермального отопления, о которых речь шла выше. Принцип работы насосов данного вида основан на том, что вода находится в замкнутой системе и постоянно циркулирует. Для работы лучше всего (и проще для установки) использовать естественный водоем, находящийся на расстоянии не менее 100 метров от постройки. Если такого водоема поблизости нет, придется бурить скважину.

Для применения насосов типа вода-вода понадобятся отопительные трубы. Срок эксплуатации такой системы будет достаточно высоким, так как вода будет постоянно циркулировать. Соответственно, отложений на стенах не возникнет. Купить насос именно этого типа лучше всего тем, кто проживает в непосредственной близости от водоемов или в местности с высоким уровнем грунтовых вод.

Это объясняется тем, что в данном случае затраты на монтаж отопительной системы будут не столь большими.

По своим качествам все насосы этого типа являются погружными, то есть они могут работать только при непосредственном взаимодействии с водой. Ввиду этого корпус таких насосов имеет повышенные защитные свойства, что предотвращает развитие коррозии и быстрый выход его из строя.

Принцип работы тепловых насосов «воздух-вода»

Тепловые насосы воздух-вода являются дополнительным оборудованием для монтажа отопления. Принцип работы этих насосов обусловлен нагреванием жидкости под влиянием энергии ветра. Такие насосы подойдут, преимущественно, для применения в южных регионов. Дело в том, что количество тепловой энергии здесь зависит от температуры окружающего воздуха, а также от мощности электроэнергии. Наиболее качественной является работа этого типа насосов при температуре не ниже -5 градусов. Конечно, с их помощью можно обогреть помещение и при сильных морозах, но это потребует большего расхода энергии. Соответственно, увеличатся финансовые затраты на оплату электроэнергии.

Устанавливать такие насосы желательно на расстоянии 2 метра от дома. При этом место установки следует оборудовать навесом, чтобы предотвратить попадание на корпус осадков. В зимний период насосы типа «воздух-вода» требуют дополнительного обслуживания, заключающегося в обогреве. В противном случае полезные характеристики оборудования могут в любой момент испортиться.

Уральский Завод Тепловых Насосов — Производство тепловых насосов в России, монтаж тепловых насосов, монтаж тепловых насосов под ключ, установка тепловых насосов, тепловой насос под ключ цена, тепловой насос для отопления дома, установка теплового насоса в тюмени, установка теплового насоса в перми, установка теплового насоса в челябинске, производство теплового насоса в тюмени, производство теплового насоса в перми, производство теплового насоса в челябинске

   Производство тепловых насосов, монтаж тепловых насосов, монтаж тепловых насосов под ключ                         дешевле только дрова, надежнее только печь, безопаснее нет ничего     

                                           Тепловой насос

Тепловой насос — это специальный прибор (котел), который для обогрева помещения использует энергию окружающей среды. По сути – это холодильник /кондиционер только работающий не на охлаждения, а на обогрев.  Наилучшая альтернатива природному газу.                                           

                                  Преимущества наших тепловых насосов

                                         (используем уникальную технологию)

— Эффективнее на 35% за счет исключения насосного оборудования и промежуточного теплообменного оборудования.

— Надежнее за счет необслуживаемого внешнего контура на весь период эксплуатации теплового насоса более    50 лет.

— Контроль и управление из любой точки мира.

— Улучшенная звукоизоляция.

— Возможность работы с традиционной системой отопления (радиаторы).

— Возможность установки вне помещения (на улице).

— Возможность монтажа в зимний период.  

— Небольшая площадь, занимаемая геотермальным контуром.

— Возможность работы в условиях вечной мерзлоты.

— Низкая стоимость, как самого теплового насоса, так и отопления в целом за счет особенностей технологии.

— Небольшой срок окупаемости (от 2-х лет). 

                                               Недостатки

— Невозможность использования инверторного управления тепловым насосом из-за необходимости поддерживать постоянную скорость движения хладагента.

    

Таблица стоимости теплонасосного отопления при использовании  геотермальных      зондов горизонтального залегания в зависимости от площади здания (под ключ).

 

Отапливаемая площадь здания	50м2	100м2	150м2	200м2	250м2	300м2
Тепловой насос (вместе с зондами)	128 000	160 000	192 000	208 000	232 000	256 000
Работы	50 000	70 000	80 000	90 000	100 000	110 000
Итого:	178 000	230 000	272 000	298 000	332 000	366 000

 

Таблица стоимости теплонасосного отопления при использовании геотермальных   скважин в зависимости от площади здания  (под ключ).

 

Отапливаемая площадь здания	50м2	100м2	150м2	200м2	250м2	300м2
Тепловой насос (вместе с зондами)	128 000	160 000	192 000	208 000	232 000	256 000
Скважины (бурение) 800 руб/м	40 000	80 000	120 000	160 000	200 000	240 000
Работы	50 000	75 000	100 000	125 000	150 000	175 000
Итого:	218 000	315 000	412 000	493 000	582 000	671 000

 

                                                            Технология:

— За основу взята технология Американской компании EarthLinked TM. Данной технологии присвоено 10 международных патентов и 9 патентов США.

— В отличии от EarthLinked TM, мы применили оригинальную систему электронного регулирования скорости движения хладагента и использовали схему с затопленным испарителем, что позволило нам брать тепло с глубины до 100 метров. (в отличии от Америки до 30 метров), что значительно снижает площадь используемую для геотермального контура. Для 9-ти этажного здания достаточно площади занимаемой самим зданием. 

— Кроме того, мы используем в качестве трубы для геоконтура нержавеющую гофрированную трубу в полиэтиленовой оболочке, что значительно снижает стоимость теплонасосного отопления и многократно увеличивает его надежность.

                                                          Ваша выгода

                                                     Дом 150 м2, хорошо утепленный

Наименование ресурса	Цена оборудования в руб	Цена монтажа  руб	Расходы на отопление руб/мес	Расходы на отопление руб/год
Эл.отопление	45 000	5 000	15 000	135 000
Отопление на пеллетах	250 000	От 150 000	8 500	76 500
Отопление от природного газа	60 000	От 200  000	5 000	45 000
Тепловой насос Вайлант (Германия) с гликолевым контуром	620 000	От 600 000	5 000	45 000
Тепловой насос Мотен-9А с горизонтальным расположением зондов	192 000	80 000	4 200	37 800
Тепловой насос Мотен- 9А с зондами в скважине	192 000	220 000	4 200	37 800

 

                                                             Отзывы

                    Зайдите на сайт ekaterinburg. flamp.ru и наберите: Уральский завод тепловых насосов

Монтаж тепловых насосов в Москве и Московской области

Компания E-Tech устанавливает тепловые насосы для системы отопления в частных домах. На все работы дается гарантия от 6 до 12 месяцев.

Монтаж тепловых насосов

Монтаж термического насосного оборудования имеет существенные отличия от установки стандартных отопительных агрегатов – газовых, жидкотопливных и пр. котлов.  Отсутствует необходимость подвода газа и получения разрешения для этого, не надо создавать запас топлива, занимающий место. С другой – необходимо устанавливать погодостойкую тепловую систему на фундаменте (при монтаже системы воздух–вода), бурить скважины глубиной 50—100 м (в случае системы земля–вода), а затем устанавливать в них зонды, непосредственно осуществлять монтаж теплового насоса и т. д.

Особенности установки насоса тепловой системы:

• Место — определяет особенность установки теплового насоса, и  всего комплекса работ: если насос устанавливается внутри здания, необходимо подготовить опорную раму и осуществить звукоизоляцию помещения, предусмотреть возможность доступа к оборудованию со всех сторон; при монтаже вне дома необходимо установить шумозащитные заграждения, потребуется теплоизоляция всех трубопроводов.
• Характеристики здания — на трудоемкость и стоимость работ влияет место расположения объекта, возможность глубины бурения; влажность грунта, от которой зависит его тепловая мощность; утепленность дома и т. д. – все это учитывается при разработке проекта системы и оценке стоимости работ.

Общие положения установки теплового оборудования:

По сравнению со стандартной системой отопления комплекс работ более трудоемок и затратен.   В результате монтаж тепловых насосов для отопления обеспечивает автономность теплоснабжения при высоких показателях эффективности и экономичности, с которыми не могут сравниться традиционные варианты. В нашей стране данный вариант минимизации затрат на отопление пока крайне редок из–за целого ряда факторов: из–за новизны технологии капитальные затраты на создание системы на основе тепловых насосов оказываются достаточно большими; при настоящих ценах на газ (они регулярно увеличиваются и в дальнейшем будут только расти) отопление малых площадей с помощью данной технологии в России пока не выгодно. Такие системы полностью оправдывают себя на объектах площадью от 300 кв. м.

 

Монтаж тепловых насосов под ключ:

Относительно низкая распространенность и большая стоимость систем, использующих тепловые насосы, обусловили необходимость высокой квалификации у специалистов, осуществляющих их проектирование и установку под ключ – при несоблюдении технологии основные узлы системы быстро выходят из строя, что приводит к резкому уменьшению КПД всей дорогостоящей теплосети.

Сервисный центр E-Tech осуществляет профессиональный монтаж тепловых насосов для отопления под ключ: являясь официальным партнером компании Viessmann (ведущего европейского производителя тепловых насосов) с 2005 года, мы освоили разработку и создание комплексов любой сложности – мы предоставим в Ваше распоряжение высокоэффективную налаженную систему отопления, и при необходимости выполним гарантийные и сервисные работы.

Монтаж тепловых насосов — Монтажные работы

Тепловые насосы позволяют переносить тепло от более холодного тела к более горячему посредством испарения и конденсации, использовать теплоту практически всех окружающих сред: воды, воздуха, грунта. Теплонасосные установки давно доказали свою эффективность благодаря тому, что передают потребителю в 3–5 раз больше энергии, чем затрачивают сами на ее передачу.

Следует заметить, что использование теплоты грунта является одним из наиболее динамично развивающихся в мире направлений использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии в теплонасосной технологии.

Аккумулированное грунтом тепло с определенным температурным уровнем передается рабочему телу теплового насоса, как правило, через промежуточный теплоноситель (рассол), температура замерзания которого принимается примерно равной 15 град. Грунтовые теплообменники выполняются обычно из пластиковых (нержавеющих) труб и бывают горизонтальными (коллекторы) или вертикальными (грунтовые зонды). Гарантийный срок службы грунтовых теплообменников составляет 20–50 лет.

При укладке горизонтального теплообменника в траншеи глубиной 1,2–2 м, площадь занимаемой им территории в 3–4 раза превосходит отапливаемую площадь объекта, что является одним из главных недостатков грунтового коллектора.

Вертикальные грунтовые теплообменники-зонды — это система длинных труб, опускаемых в глубокие скважины (5–200 м). Для их установки необходима значительно меньшая площадь земельного участка, однако требуется выполнение дорогостоящих буровых работ. Уровень температур вдоль зонда считается постоянным и поэтому эксплуатация теплового насоса с таким теплообменником более эффективна по сравнению с горизонтальным коллектором.

Упрощенный непрофессиональный подход к выбору схемных решений систем на базе теплонасосных технологий и оборудования для ТН, к подбору приемлемого низкопотенциального источника теплоты, к монтажу и сервисному обслуживанию, может привести к условиям нерациональной эксплуатации такого оборудования и дискредитации самой идеи применения тепловых насосов в глазах потребителя. Поэтому внедрение теплонасосной техники должно производиться исключительно высокопрофессиональными специалистами, глубоко понимающими процессы, происходящие в ТНУ, и умеющими находить оптимальные решения в конкретных случаях. Слепое тиражирование зарубежных проектов здесь недопустимо.

Тепловые насосы — это приборы для отопления дома, приготовления горячей воды.

История развития теплового насоса неразрывно связана с историей развития холодильника.

Тепловые насосы используют энергию постоянно присутствующую в воздухе, воде и верхних слоях земли и преобразуют ее в полезное тепло для отопления.

Результатом применения тепловых насосов является очень высокий показатель отношения полученного тепла для отопления к затраченной энергии. В числовом выражении это означает: из 1 кВт/ч электрической энергии в зависимости от источника тепла можно получить до 5 кВт/ч полезной тепловой энергии из воздуха, грунтовых вод и из земли на вашем участке.

Принцип работы теплового насоса аналогичен принципу работы холодильника, который замораживая продукты, передает забираемое от них тепло на заднюю стенку: в помещение.

Экономичные, надежные и экологически безопасные — именно такие основные преимущества систем отопления с использованием тепловых насосов.

В сравнении с традиционным отопительным оборудованием, тепловой насос позволяет нам не только обогреть наши дома в холодное время года, но и решить проблему охлаждения помещения в знойное лето.

Разработка лучшими европейскими компаниями в области отопительной техники технологии применения тепловых насосов, позволяет изменить наши представления о возможных системах жизнеобеспечения. Мы сможем не только сэкономить средства, но и позаботиться об экологической безопасности, приобрести независимость и спокойствие.

Принцип действия теплонасоса довольно простой, и аналогичен принципу работы холодильных машин (холодильников). Рассмотрим схему действия на примере насоса непосредственного испарения так называемого земляного или геотермального (англ. heothermal heat pump).

Теплоноситель (обычно не замерзающая жидкость) течет по коллектору (внешнему контуру) трубе уложенной в грунт на глубине несколько метров. Теплоноситель нагревается от грунта на несколько градусов. Далее он течет в теплообменник, называемый испаритель. Испаритель это камера, в которой происходит передача тепловой энергии от теплоносителя к специальной жидкости хладагенту. Хладагент — это жидкость, которая превращается в газообразное состояние (пар) при невысокой температуре. Слегка нагревшись от теплоносителя в теплообменнике, хладагент превращается в газ, испаряется (отсюда и название испаритель) и поступает компрессор насоса.

Компрессор сжимает хладагент, увеличивая его давление, за счет этого происходит сильное увеличение температуры. После этого горячий хладагент поступает в другой теплообменник конденсатор. В этом теплообменнике происходит передача тепловой энергии от хладагента к другому теплоносителю, протекающему в отопительных радиаторах. Одновременно с этим, хладагент охлаждается и конденсируется переходит в жидкое состояние. Далее хладагент поступает в теплоноситель испаритель, и цикл повторяется.

Так, за счет агрегатов теплового насоса теплообменников (испарителя и конденсатора), а также компрессора, энергия земли поступает в отопительные радиаторы.

Особенности эксплуатации тепловых насосов для помещений

В последнее время тепловые насосы в России пользуются очень большим спросом. Это связано, прежде всего, с тем, что они зарекомендовали себя отличными эксплуатационными свойствами. Помимо того, что они отличаются экономностью и безопасностью, важно знать об особенностях использования этого оборудования.

Воздушные насосы

У насоса воздух-вода мощность зависит от внешних температурных факторов. Во-первых, она зависит от температур нижних источников – воздуха. Во-вторых, мощность воздушного насоса косвенно зависит от температур теплового носителя системы центрального отопления.

Если определять тепловую мощность и тепловой коэффициент (СОР), то необходимо учитывать перемены всех температур. Эти данные нужно рассчитывать, опираясь на статистическую информацию относительно климатических условий данной области.

Проектировщики, не владеющие глубокими знаниями относительно тепловых насосов, могут путаться, при работе с тепловым оборудованием.

Однако при выборе воздушного теплового насоса стоит учитывать потребность в тепловой мощности при условии внешних температур до минус 8 градусов. Если же она составляет около 10 кВт, то важно уделить внимание подбору насоса с мощностью в 10кВт, учитывая, что если температура будет падать ниже -8 градусов, то вместе с тем будут включаться ТЭНы.

Также существует несколько способов функционирования теплового насоса вместе с котлом.

Первый способ

Параллельные или бивалентные режимы функционирования, при которых тепловой насос полностью восполняет необходимость в тепловой энергии до показателей определенных наружных температур. Однако в случае, если температура будет низкой, то работу аппарата поддержат газовые или жидкотопливные котлы.

Второй способ

При альтернативном или бивалентом режиме работы, когда тепловой насос покрывает необходимость в тепловой энергии до уровня определенной внешней температуры, полноценную нагрузку на себя берет жидкотопливный или газовый котел. Если работает твердотопливный котел, то насос на работу котла переключается вручную.

Грунтовые тепловые насосы

На сегодняшний день такие аппараты являются самыми популярными и востребованными. В их схеме в качестве теплоносителя выступает солевой раствор, который заимствует тепло из земли и циркулирует в закрытом контуре теплообменника. Интересно, что при этом он не имеет прямого контакта с землей, за счет чего не возникает проблем с загрязнением испарителя и влиянием внешних условий, которые вызывают его преждевременное разрушение.

Немалую роль играет материал, из которого сделаны трубы и муфты. Поскольку температура теплоносителя, выходящего из насоса, может опуститься до минусовой, возможно возникновение конденсации воды, обледенение и покрытие труб инеем. В помещении с тепловыми насосами важно уделить внимание качественной системе вентиляции. Трубопроводы и арматуру необходимо надежно изолировать каучуком. Это позволит избежать покрытия инеем.

Если вы хотите проконсультироваться на тему организации теплового насоса в вашем доме, обратитесь к специалистам нашей компании.

Остались вопросы? Звоните по телефону +7 3452 930-317

Режимы эксплуатации тепловых насосов

Можно купить тепловой насос в зависимости от предпочитаемого режима и условий эксплуатации — режим, прежде всего, зависит от имеющейся в существующих зданиях системы распределения тепла. Новое здание позволяет свободно выбирать систему распределения тепла: лучше остановить свой выбор на системе, максимальная температура подачи которой составляет 35°С.

Различают следующие режимы эксплуатации:

Моновалентный режим

В этом режиме обеспечивается покрытие отопления всего здания. Это происходит благодаря подключению системы распределения тепла, которая рассчитана на температуру подачи, не превышающую максимальную. Однако для достижения оптимальных готовых параметров требуется сочетание с системой распределения, рассчитанной на температуру 35°С.

Бивалентный режим

Работающая в бивалентном режиме отопительная установка оснащена двумя генераторами тепла, однако необходимо комбинировать ее также с генератором тепла, работающим на газообразном, жидком или твердом топливе.

Моноэнергетический режим

По сути, он представляет собой бивалентный режим, с тем лишь различием, что используется второй генератор тепла, работающий на том же топливе.

Стоимость обслуживания режимов эксплуатации тепловых насосов

Перед тем, как купить тепловой насос, следует определиться с режимом его работы и его тарификацией. Как правило, в каждом тарифе прописано условие о прерывании подачи тока в случае высокой загруженности сети.

К примеру, после того, как был осуществлен монтаж теплового насоса, работающего в моновалентном режиме, поставщик электроэнергии может в течение 24 часов не более, чем три раза, прекращать на 2 часа подачу тока.

Для бивалентных установок возможно прерывание электроэнергии в течение всего отопительного периода на срок не более, чем 960 часов.

В новостройках моновалентный тепловой насос может покрывать потребность в тепле круглогодично, при этом кратковременное прерывание подачи тока не влияет на общую работоспособность.

Для уже существующих зданий лучше купить тепловой насос бивалентного режима благодаря имеющемуся генератору тепла: он свободно покрывает пики нагрузки в течение холодного периода, обеспечивая температуру подачи 55°С.

При непрерывном использовании теплового насоса не предлагается тарифов на электроэнергию: потребляемая насосом энергия оплачивается вместе с остальной, потребляемой предприятием или жилым домом.

Рабочий коэффициент и коэффициент мощности

Тепловой насос успешно преобразовывает тепло атмосферного воздуха, грунта и грунтовых вод с помощью подачи механической энергии для достижения высокой полезной температуры. Для этого температура подачи должна быть как можно ниже — порядка 35°С для систем внутрипольного отопления.

Подаваемая в отопительную установку основная часть тепла является преимущественно солнечной энергией, а не приводной энергией компрессора. Эта часть может быть в несколько раз больше (зависит от температурного уровня аккумулятора тепла и его типа) подаваемой на компрессор энергии.

Отношение полезной тепловой энергии к использованной энергии электропривода компрессора называют „Коэффициент мощности ε», при этом ε. = QWPPWP , где QWP = тепловая мощность, отдаваемая в настоящий момент тепловым насосом (кВт), PWP = электрическая мощность, подводимая в настоящий момент к тепловому насосу (кВт).

Каждый насос работает в соответствии с основным правилом термодинамики: коэффициент мощности тем выше, чем меньше разность температур между установкой утилизации тепла и источником тепла.

Отношение количества полезного тепла, отданное за год тепловой насосной установкой, к количеству общей электрической энергии, используемой за год тепловой насосной установкой, принимают как β — годовой рабочий коэффициент тепловой насосной установки. Этот коэффициент определяется по формуле:

β= QWP/Wэл.,

где QWP = количество тепла, которое было отдано в течение одного года тепловой насосной установкой (кВт·ч),

Wэл. = электрическая энергия, потребленная в течение одного года тепловым насосом (кВт·ч)

Анализ систем отопления

Анализ систем отопления по часам

Анализ систем отопления по месяцам

Пуск насосных агрегатов в системах технологического водоснабжения с градирнями на тепловых и атомных электростанциях (Журнальная статья)

Берлин В. В., E-mail: [email protected], Муравьев О. А., E-mail: [email protected], Голубев А. В., E-mail: [email protected]. Пуск насосных агрегатов технологического водоснабжения с градирнями на тепловых и атомных электростанциях . США: Н. П., 2017. Интернет.DOI: 10.1007 / S10749-017-0756-5.

Берлин В. В., E-mail: [email protected], Муравьев О. А., E-mail: [email protected], Голубев А. В., E-mail: [email protected]. Пуск насосных агрегатов технологического водоснабжения с градирнями на тепловых и атомных электростанциях . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1007/S10749-017-0756-5

Берлин, В.В., E-mail: [email protected], Муравьев О.А., E-mail: [email protected], Голубев А.В., E-mail: [email protected]. Мы б . «Пуск насосных агрегатов в системах технологического водоснабжения с градирнями на тепловых и атомных электростанциях». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1007/S10749-017-0756-5.

@article {osti_22612512,
title = {Пуск насосных агрегатов в системах технологического водоснабжения с градирнями на тепловых и атомных электростанциях},
author = {Берлин, В.В., E-mail: [email protected], Муравьев О. А., E-mail: [email protected], Голубев А. В., E-mail: [email protected]},
abstractNote = {Обсуждаются аспекты пуска насосных агрегатов в системах охлаждения и технологического водоснабжения тепловых и атомных электростанций с градирнями, стадии пуска и ограничения, накладываемые на экстремальные параметры при переходных режимах.},
doi = {10.1007 / S10749-017-0756-5},
url = {https: // www.osti.gov/biblio/22612512}, journal = {Power Technology and Engineering (Print)},
issn = {1570-145X},
число = 6,
объем = 50,
place = {United States},
год = {2017},
месяц = ​​{3}
}

Применение ОВКВ, системы водяных тепловых насосов

Системы водяных тепловых насосов состоят из нескольких агрегаты с водяным тепловым насосом (WSHP), a строительный трубопровод, градирня и котел. В Сами агрегаты WSHP представляют собой тепловые насосы типа вода-воздух. состоит из компрессора, теплоносителя вода / хладагент теплообменник, воздушный змеевик (хладагент / воздух теплообменник), реверсивный клапан, вентиляторная секция, фильтры, поддон и шкаф. Агрегаты WSHP доступны в множество конфигураций, включая горизонтальные блоки для над потолком, малые и большие вертикальные блоки, крышные блоки и консольные блоки.Все конфигурации агрегатов, кроме консольных. требуется система воздуховодов для доставки кондиционированных воздух в космос. Консольные блоки редко имеют воздуховоды через внешнюю стену для вентиляции воздуха в этом климат, потому что воздух, поступающий в агрегаты WSHP, должен быть выше 60 ° F (15 ° C) Системы водяного теплового насоса (WSHP) являются одним самых эффективных, экологически чистых способы обогрева и охлаждения зданий, потому что каждый агрегат реагирует только на нагрев или охлаждение нагрузка отдельной зоны, которую он обслуживает.Эти системы идеально подходят для офисных зданий, гостиниц, медицинские учреждения, банки, школы, кондоминиумы и квартиры. Водяные тепловые насосы остаются революционными концепция за их простоту и выдающиеся энергоэффективность. Системы водяного теплового насоса (WSHP) доля способность перемещать энергию от того места, где она есть не нужно туда, где это нужно, с другими сложные системы HVAC.Нервы перемещены в воде, что очень эффективно и требует минимальные транспортные (насосные) работы. На рисунке показано, как WSHP могут перемещать энергию здание. В системе WSHP высокая эффективность, автономные блоки могут быть размещены практически в любое место в здании и связанное через водяной контур.Тепло добавляется и отклоняется от контура с помощью котла и градирни, или используя природные источники, такие как земля, колодец или пруд. Каждый юнит относится только к индивидуальная охлаждающая или тепловая нагрузка индивидуальная зона, которую они обслуживают. Это приводит к тщательный контроль температуры и влажности в каждой зоне застройки, что приводит к отличным комфорт пассажиров.Энергопотребление сведено к минимуму потому что агрегаты обычно работают только тогда, когда в их специфическая зона. Фактически, в более мягких условиях окружающей среды, агрегаты могут работать только непродолжительное время времени в занятые часы. Водяной контур здания: В каждой зоне или пространстве будет один или несколько блоков WSHP. которые подключены к двухтрубному водяному контуру (один подающая труба и одна обратная труба).Агрегаты теплового насоса либо отводить тепло, либо отводить тепло от трубопровода контур в зависимости от того, охлаждение они или обогрев космос. Таким образом, эта система восстановится и перераспределять тепло, когда некоторые агрегаты находятся в режим обогрева, а другие агрегаты находятся в режиме охлаждения. Это преимущество, особенно когда есть внутреннее ядро ​​здания, которое требует круглый год охлаждение и периметральная зона, где требуется обогрев зимой.Отклоненное тепло от дневного охлаждения требования также могут быть использованы для ночного отопления требования, когда предусмотрено хранение тепла. Преимущества использования воды Вода — самый эффективный способ передачи тепловой энергии. Для Например, водопроводная труба диаметром 51 мм может вместить столько же охлаждения в виде воздуховода диаметром 610 мм, требующего до 90% меньше переносить энергию в процессе и далеко забирать меньше места.Масса водяного контура также обеспечивает аккумулирование тепла, позволяя переносить значительное количество тепла из занятые периоды в утреннюю разминку. Здесь нет место хранения преимущества в большинстве систем HVAC. Теплообменники водяного теплового насоса более компактны и эффективнее, чем теплообменники с воздушным охлаждением, потому что гораздо более высокая масса и теплопроводность воды, обеспечение более близких температур сближения и выше нагревать КПД насоса.Водяные тепловые насосы также работают в более низкие температуры конденсации, потому что они связаны к температура наружного воздуха по влажному термометру (с использованием охлаждающего башня) или температура на глубине земли (с использованием грунтового теплообменника) вместо более высокой температуры наружного воздуха по сухому термометру, очередной раз ведет к повышению эффективности и увеличению продолжительности работы s Петля трубопровода поддерживается при температуре 60 ° F (15 ° C). и работа насоса на 90 ° (32 ° C).Трубопроводная петля поэтому не нужно изолировать, что является экономия на издержках.

Привод штангового насоса SRP ™ | Unico LLC

Оптимизация множественных ограничений

В любой момент в течение срока службы скважины и даже в цикле откачки существует единственное ограничение, ограничивающее добычу. Производство можно максимизировать без ущерба для эффективности или надежности, заставив систему работать с определенными ограничениями, ограничивающими производство в каждый момент времени. Определение применимых пределов и плавное переключение между ними в режиме реального времени является ключевым преимуществом системы Unico. Модели всех элементов системы запускаются в реальном времени на устье скважины для определения соответствующих пределов и применения соответствующих стратегий управления. В различных точках цикла насоса система может быть ограничена максимальной скоростью двигателя, тепловой мощностью двигателя, потребляемой мощностью, максимальным крутящим моментом редуктора, максимальной нагрузкой на шток, скоростью падения штанги или заполнением насоса. Оптимизация множественных ограничений особенно полезна в приложениях с переменными условиями притока, например, в метане угольных пластов, с высоким соотношением газ / нефть и в скважинах с термостимулированием.

Сложное моделирование

Встроенные математические модели привода, двигателя, насосного агрегата, колонны штанг, насоса, выкидной линии, насосно-компрессорных труб, обсадных труб, жидкости и пласта используют спецификации компонентов и информацию о заканчивании скважины, а также параметры настройки месторождения для мониторинга работы насосной системы. Процедуры идентификации автоматически определяют параметры системы, зависящие от установки, включая параметры электродвигателя, насосной установки, колонны штанг и скважинного насоса. Модели отражают тепловое, механическое, электрическое и гидравлическое поведение насосной системы для управления процессом откачки с большей точностью, чем когда-либо прежде.

Бездатчиковое управление

В приводе используется ряд уникальных методов для точного определения положения, скорости и нагрузки полированного штанги и скважинного насоса без необходимости использования внешних датчиков положения штанги или нагрузки. Эти бессенсорные системные переменные можно наблюдать на дисплеях монитора или записывать в виде временных графиков скорости двигателя, крутящего момента двигателя, скорости насоса, крутящего момента редуктора, скорости штока, положения штока, нагрузки штанги, скорости насоса, положения насоса и нагрузки насоса, а также динамометрические графики условий на поверхности и в скважине.

Контроль скорости насоса

Привод предоставляет ряд возможностей для управления скоростью насоса. Команды скорости могут быть выбраны из ряда источников, включая настройки потенциометра, предварительные настройки клавиатуры, последовательную передачу данных и внутренние контроллеры оптимизации. Варианты управления с одной, двумя и тремя скоростями позволяют независимо регулировать скорость хода насоса вверх, вниз и на повороте. Система управления скоростью на поворотах Rotaflex автоматически рассчитывает тормозной путь для перехода от прямой к поворотной скорости, а также точки для ускорения на выходе из поворотов.Двигатель может работать с удвоенной базовой скоростью при постоянной мощности. Это позволяет увеличить общее передаточное число, тем самым обеспечивая повышенный крутящий момент на низкой скорости и сглаживая крутящий момент редуктора при высоких скоростях откачки.

Контроль заполнения насоса

Привод точно определяет и регулирует процент заполнения насоса, не требуя отдельных датчиков или управляющего оборудования. Вместо того, чтобы просто полностью останавливать насос во время откачки, привод регулирует скорость хода вверх и вниз, чтобы поддерживать заданное значение заполнения и максимизировать производительность.Это позволяет насосу автоматически адаптироваться к изменению характеристик притока скважины. Этот контроль устраняет удары жидкости, снижает пиковую нагрузку на штангу, предотвращает просачивание песка в состоянии покоя, устраняет напряжения, связанные с циклическим запуском / остановом, и повышает эффективность перекачки за счет снижения вязкого трения. В режиме оптимизации привод автоматически замедляется перед гидравлическим ударом для мягкой посадки. Контроллер откачки позволяет насосу оставаться на некоторое время для скважин с низким притоком. Время выключения оптимально выбирается системой управления.Для предотвращения пескоструйной обработки скважины можно использовать минимальную скорость насоса периода ожидания.

Контроль нагрузки на штангу

Калькулятор колонны штанг устанавливает параметры нагрузки на штангу и параметры резонанса для сплошных, соединенных, прямых и конических штанг. Нагрузка на штангу корректируется для заканчивания с отклонением, и трение штанги определяется автоматически. Мониторы штанг и насосов непрерывно измеряют и отображают нагрузки, скорости и положения полированного штанги и скважинного насоса. Усилие на штанге можно измерить непосредственно с помощью тензодатчика или рассчитать изнутри без необходимости использования внешних инструментов.Ограничитель нагрузки на шток автоматически регулирует скорость хода вниз, чтобы исключить смещение штанги, поддерживая минимальную дорожную нагрузку при максимальном увеличении производительности. Независимые максимальные и минимальные пределы нагрузки на штангу могут быть предварительно установлены для уменьшения напряжения штанги. Демпфирование нагрузки на штангу можно использовать для подавления колебаний силы штанги и повышения эффективности насосной системы без необходимости устанавливать определенные пределы нагрузки на штангу.

Контроль отделения уздечки

Ограничитель отделения уздечки предотвращает смещение штанги за счет автоматической регулировки скорости хода вниз для минимальной нагрузки на штангу.Концевой выключатель может использоваться для обнаружения отделения уздечки, чтобы автоматически корректировать скорость насоса и регистрировать событие отделения.

Генератор Dynacard

Устройство контроля крутящего момента двигателя и геометрия насосного агрегата используются вместо тензодатчика для построения реальных графиков поверхностного динамометра с использованием персонального компьютера или смартфона. Внешний датчик нагрузки не требуется. Привод также оценивает ход скважинного насоса и расход насоса. Прогнозируемые графики динамометрических данных на поверхности и в скважине доступны для диагностики проблем скважин и насосов на месте.

Контроль и управление питанием

Привод предоставляет подробную информацию об использовании энергии в насосной системе, включая входную мощность системы, выходную мощность двигателя, мощность полированного штока и мощность подъема насоса. Измеритель входной мощности отображает совокупное потребление энергии, а монитор эффективности откачки показывает эффективность использования входящей энергии для производства полезной работы подъемника. Ограничители пиковой и рекуперативной мощности позволяют сохранить максимальную и рекуперативную мощность, подаваемую приводом.Управление потоком мощности можно использовать для сглаживания потока мощности, снижения нагрузки на редуктор и повышения эффективности перекачивания без указания конкретных пределов мощности насоса. Оптимизатор потока мощности максимизирует производительность при сильно изменяющихся условиях притока за счет эксплуатации привода и двигателя на их максимальной тепловой мощности. Специальные положения позволяют оптимизировать работу генераторов и солнечных батарей в альтернативных энергосистемах.

Производственные мониторы

Монитор расхода насоса обеспечивает непрерывную оценку расхода без необходимости использования дополнительных приборов.Скорость откачки и эффективный объем насоса используются для оценки фактической производительности. Расход насоса суммируется в сбрасываемом производственном аккумуляторе. Расчетная производительность скважины отображается для оператора и доступна для удаленного мониторинга скважины через последовательный порт связи.

Устройство контроля уровня жидкости

Монитор уровня жидкости обеспечивает непрерывную оценку уровня в зависимости от нагрузки насоса, свойств жидкости, давления в НКТ и давления в обсадной колонне. Давление в НКТ и обсадной колонне можно вводить как параметры для относительно фиксированных давлений или вводить с аналоговых датчиков для значительно изменяющихся давлений.

Монитор и ограничители коробки передач

Монитор положения коленчатого вала обеспечивает непрерывное считывание угла коленчатого вала. Угол поворота коленчатого вала определяется датчиком приближения, концевым выключателем или инклинометром. Крутящий момент коробки передач контролируется и может быть ограничен для защиты от опасных условий перегрузки. Монитор проскальзывания ремня обнаруживает и сообщает о чрезмерном проскальзывании или обрыве приводного ремня. Менеджер пускового момента устраняет пусковые токи и продлевает срок службы системы, уменьшая насилие, связанное с запуском насоса.

Монитор противовеса

Монитор противовеса определяет существующий эффект противовеса и предупреждает о проблемах с противовесом. Соответствующий помощник по уравновешиванию позволяет легко регулировать противовесы, чтобы минимизировать нагрузку на коробку передач и потребление энергии.

Автоматический перезапуск

Привод может автоматически восстанавливаться после сбоев и периодических отключений электроэнергии для обеспечения непрерывной работы с необслуживаемыми скважинами. События запуска / остановки автоматически регистрируются для последующего извлечения.

Сбор данных

Опция сборщика данных собирает информацию в реальном времени для построения графиков крутящего момента, скорости и положения, а также карт динамометра на поверхности и в скважине. Регистратор данных собирает журналы сбоев, предупреждений и событий с отметками времени, которые можно просматривать с клавиатуры / дисплея, выгружать на персональный компьютер или получать с сетевого сервера. Типичные события включают запуск, останов, изменение режима, включение питания, потерю мощности, перенапряжение, перегрузку по току, разъединение уздечки, проскальзывание ремня, нарушение баланса, низкую нагрузку и высокую нагрузку.Наполнение и скорость насоса периодически регистрируются для последующего анализа тенденций.

Передача данных

Доступно несколько стандартных последовательных протоколов для связи с популярными программируемыми контроллерами, а также с персональными компьютерами или сетевыми серверами. Доступные протоколы включают Modbus RTU, Modbus Plus, ControlNet, Profibus и Ethernet. Дополнительное программное обеспечение доступно для мониторинга насосной системы с помощью портативного устройства iPhone или iPad, персонального компьютера под управлением Windows или сетевого сервера. Отчеты, программируемые пользователем, могут быть созданы с помощью программного обеспечения, которое связывает системные параметры с электронными таблицами Excel.

Моделирование системы

Имитатор насосной системы позволяет оценивать фактические или гипотетические параметры настройки насосной системы в широком диапазоне рабочих условий. Моделирование можно запускать в полевых условиях с использованием привода без фактического включения двигателя или на рабочем столе с помощью модуля монитора / эмулятора скважины Unico.

Халозан Герман

Институт теплотехники, Технологический университет Граца,

Inffeldgasse 25 / B, A-8010 Грац, Австрия

1.ВВЕДЕНИЕ

Европейские правительства взяли на себя обязательство значительно сократить углеродный след новых и существующих домов. Поэтому общепринято, что: увеличение использования систем возобновляемой энергии и улучшение тепловых характеристик как новых, так и существующих домов имеет решающее значение для достижения Европы амбициозными целевыми показателями выбросов.

Тепловые насосы позволяют значительно снизить потребление энергии, в основном в строительном секторе. Принимая во внимание различные применения технологий тепловых насосов, необходимо учитывать несколько аспектов, таких как энергия привода, конструкция агрегата, интеграция в систему и стратегия управления.

КПД агрегата обычно выражают через КПД, коэффициент полезного действия. Этот КПД зависит от выбранного хладагента и используемых компонентов, таких как компрессор, размера и конструкции конденсатора и испарителя, технологической схемы — одноступенчатой, двухступенчатой, экономайзер или каскад — и внутреннего контроля цикла. Выбор хладагента чаще всего является компромиссом между эффективностью и стоимостью, меньшее оборудование, использующее рабочую жидкость высокого давления, может снизить стоимость, рабочая жидкость с низкими температурами нагнетания позволяет избежать двухступенчатой ​​системы. С помощью высокоэффективных систем можно продемонстрировать преимущества термодинамического нагрева и охлаждения и использовать их для значительного снижения потребности в энергии. Тепловые насосы — одна из ключевых технологий энергосбережения, увеличения доли возобновляемых источников энергии и сокращения выбросов CO2.

2. ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Общий термин «технологии тепловых насосов» используется для процессов, в которых естественный тепловой поток от более высокого до более низкого температурного уровня меняется на противоположный путем добавления высокоценной энергии, т.е.е. эксергия. В Европе термин «тепловой насос» используется для обозначения агрегатов, предназначенных только для обогрева, с источниками тепла наружным воздухом или вытяжным воздухом из системы вентиляции, грунтовых и грунтовых вод в сочетании с гидравлическими системами распределения тепла (Gilli, Halozan 2001). Однако из-за лучшей теплоизоляции оболочки здания охлаждение становится все более распространенным, как в Японии, так и в США.

Сезонные коэффициенты производительности систем тепловых насосов обычно низкие по сравнению с устойчивым состоянием COP.Если взять моновалентный тепловой насос воздух / вода, интегрированный непосредственно в обратную линию низкотемпературной распределительной системы, можно достичь SPF в диапазоне от 2,2 до 2,4. Если смоделировать эту систему, используя тепловой насос с той же теплопроизводительностью, но предполагая идеальный контроль производительности и работу с эффективностью Карно, SPF станет 8,35. Это означает, что коэффициент полезного действия реальной системы составляет 0,27. Это довольно плохой результат. Причины низкого КПД:

• потери самого теплового насоса, реализующие реальный процесс, а не идеальный процесс Карно, с неизэнтропическим сжатием, электрическими потерями, перепадами температуры в конденсаторе и испарителе, перепадами давления и т. Д.,
• потерь из-за переходных режимов в системе отопления при эксплуатации,
• убытков от обледенения и оттаивания,
• потери на смешение, вызванные превышением температуры на выходе теплового насоса над необходимой температурой подачи.

Для достижения высокой эффективности тепловых насосов все эти потери необходимо минимизировать или даже избежать.

Хороший способ проанализировать установившиеся потери теплового насоса — это построить график коэффициента полезного действия.На рис. 1 показан такой график для теплового насоса воздух / вода; коэффициент полезного действия зависит от температуры на входе источника тепла и температуры на выходе теплового насоса (Halozan, Katona, Gilli1988).

Потери, влияющие на КПД, вызваны:

• компрессия, то есть используемый компрессор;
• — использованный хладагент, вызывающий отклонения от идеального цикла Карно;
• электропривод;
• разница температур между конденсатором и выходом теплового насоса;
• разницы температур между источником тепла и испарителем;
• потери температуры из-за перегрева всасываемого газа;
• перепадов внутреннего давления; и
• паразитарных потерь от вентиляторов и др.

Каждый тепловой насос имеет характеристический оптимум коэффициента полезного действия, и условия, при которых достигается максимальный коэффициент полезного действия, являются условиями эксплуатации, в которых агрегат лучше всего подходит. На рис. 3.2 показан тепловой насос воздух / вода, лучше подходящий для работы в низкотемпературной системе. Максимальный коэффициент полезного действия — в данном случае 0,428 — находится при температуре наружного воздуха 0 ° C и температуре на выходе теплового насоса 42 ° C.

Рис.1: График КПД воздушного / водяного теплового насоса 8 л.с.

При работе теплового насоса в системе возникают некоторые динамические потери,

• Циклические потери из-за включения / выключения, и
• Потери при смешивании из-за температуры на выходе теплового насоса выше требуемой.

Потери при смешивании возникают, когда тепловой насос заряжается с постоянным расходом, а мощность теплового насоса не соответствует нагрузке. Хорошим примером является прямая интеграция теплового насоса в гидравлическую систему. В этом случае тепловой насос рассчитан на определенную балансовую температуру. При температурах выше этой балансовой температуры температура на выходе теплового насоса выше необходимой температуры подачи. Это означает более высокие температуры конденсации, чем необходимо, и более низкий COP.Температуры и мощности такой системы показаны на рис. 2.

Рис. 2: Тепловой насос воздух / вода, непосредственно интегрированный в гидравлическую систему

Для уменьшения этих потерь при смешивании возможны различные меры, такие как установка резервуара для хранения. С помощью этого накопительного бака можно разделить потоки через тепловой насос и распределительную систему. Тепловой насос может работать с более высоким расходом, а температура на выходе теплового насоса может быть снижена (см.Рис.3.). Недостатки этой системы заключаются в том, что она дорогая, а также в сложном и дорогостоящем управлении.

Рис. 3: Тепловой насос воздух / вода, интегрированный в гидравлическую систему посредством накопителя — расход 2,2

Еще одна возможность — использовать агрегат с тепловым насосом с регулированием производительности посредством ступенчатого регулирования производительности с использованием двухскоростного компрессора (см. Рис. 4). Потери при смешивании, вызванные высокими температурами конденсации и циклическими потерями, могут быть значительно уменьшены.

Вместо одного агрегата с регулятором производительности можно установить два и даже больше агрегатов. В случае трех параллельно установленных блоков температуры на выходе теплового насоса такие же, как и для одного блока. Тем не менее, количество циклов сокращается, а SPF может быть увеличен. Лучше всего расположить блоки последовательно (см. Рис. 5). В. в этом случае можно уменьшить не только потери при смешивании. Если работает более одного блока, первый блок действует как подогреватель с более низкой температурой конденсации, чем следующие блоки, и только последний блок должен работать с необходимым уровнем температуры подачи.

Рис. 4: Тепловой насос воздух / вода с двухскоростным компрессором, непосредственно интегрированным в гидравлическую систему

Рис. 5: Три последовательно включенных тепловых насоса воздух / вода, напрямую интегрированных в гидронную систему

В настоящее время наиболее популярным методом является использование блока с инверторным приводом для снижения циклических потерь, а также потерь при смешивании (см. Рис. 7). В этом случае мощность и нагрузка совпадают в широком диапазоне. Сравнивая SPF, достигнутые с вышеупомянутыми системами, самый низкий SPF имеет место в первой системе, а самый высокий — в системе с тремя последовательно расположенными тепловыми насосами.Система с тепловым насосом, управляемым инвертором, значительно лучше, чем первая система, и, учитывая ситуацию со стоимостью, эта система кажется наиболее многообещающей на будущее.

Интеграция тепловых насосов в низкотемпературные системы распределения может означать двухвалентную работу (в случае модернизации), а также моновалентную работу. Максимально необходимая температура подачи всегда ниже максимальной температуры на выходе теплового насоса. Единственное возможное ограничение — это минимальная температура источника тепла, подходящая для специального теплового насоса.На рис. 6 показана ситуация для теплообменника воздух / вода мощностью 6 л.с. без инвертора. SPF этой системы составляет около 2,5, доля энергии, покрываемая тепловым насосом, составляет около 96%, на практике эта доля означает моновалентную работу. Балансовая температура этой системы составляет около -12 C. При температурах выше балансовой температуры мощность нагрева не соответствует нагрузке, а температуры на выходе теплового насоса значительно превышают необходимые температуры подачи. На рис. 7 показана та же система с агрегатом мощностью 6 л.с. с инвертором с диапазоном частот 1: 5.SPF повышается до 3,1, доля энергии, покрываемой тепловым насосом, снова составляет 96%. Резко сокращается несоответствие теплопроизводительности и нагрузки. Разработанные для моновалентной работы, они используют самую высокую частоту — с наименьшим КПД — только для работы с пиковой нагрузкой. Максимум часов работы покрывается умеренными частотами.

Рис. 6: Односкоростной тепловой насос воздух / вода 6 л.с., здание 12 кВт, система подогрева пола

Фиг.7: Тепловой насос воздух / вода с инверторным приводом, 6 л.с., частотный диапазон 1: здание 5,12 кВт, система подогрева полов

С тепловыми насосами вода / вода могут быть достигнуты еще лучшие улучшения. На рис. 8 показана ситуация для теплового насоса вода / вода мощностью 3 л.с. без инвертора, встроенного в дом мощностью 12 кВт с низкотемпературной радиаторной системой. SPF составляет около 3,2, доля энергии, покрываемая тепловым насосом, составляет 100%. Балансовая температура этой системы составляет около -20 C. При температурах выше этой балансовой температуры мощность нагрева не соответствует нагрузке, а температура на выходе теплового насоса значительно превышает необходимую температуру подачи.Потери при циклировании и смешивании снижают SPF. При использовании блока с инверторным приводом результаты могут быть значительно улучшены (см. Рис. 9).

3. ЗДАНИЯ

В целом новые здания получают лучшую теплоизоляцию, а тепловые нагрузки значительно снижаются. Это означает, что даже в «холодном» климате (расчетная температура -12 ° C, градус нагрева в днях 3500, продолжительность отопительного периода 200 дней) здания с удельной тепловой нагрузкой 60 Вт / м2 и могут отапливаться системами геотермальных тепловых насосов. SPF от 4 до 6 (см. Рис.10).

Рис. 8: Односкоростной водо-водяной тепловой насос мощностью 3 л.с., здание 12 кВт, система подогрева полов

Рис. 9: Тепловой насос вода / вода с инверторным приводом 3 л. с., диапазон частот 1: 5, здание 12 кВт, система подогрева полов

Рис. 10: Системы геотермальных насосов — горизонтально установленный коллектор, скважинные теплообменники

В так называемых пассивных домах уже реализован следующий шаг: потери при передаче через ограждающую конструкцию здания находятся в диапазоне 15 Вт / м2 (рис. 11).

Рис. 11: Отопление, охлаждение, система горячего водоснабжения пассивного дома

Следующим шагом являются «Дома с нулевым потреблением энергии» или даже дома «Энергия плюс». Они дополнительно оснащены фотоэлектрической панелью, производящей в течение года электроэнергию, необходимую для здания (рис. 12).

Рис. 12: Здание с нулевым энергопотреблением, Здание Energy plus

4. ВЫВОДЫ

Тепловые насосы — это старая технология, которая широко не использовалась до тех пор, пока цены на энергию и эффективность производства электроэнергии были низкими.Нефтяные кризисы изменили эту ситуацию, и теперь Киотский протокол является еще одной причиной все более широкого развертывания этой технологии на рынке. На основании последних событий можно сделать следующие выводы:

• Тепловые насосы позволяют значительно снизить потребление энергии, в основном в строительном секторе, но также и в промышленности. Основные преимущества термодинамики второго закона демонстрируют преимущества: в то время как конденсационный котел может достигать коэффициента первичной энергии (PER) 105% (теоретический максимум будет 110% на основе более низкой теплотворной способности), тепловые насосы достигают 200% и более при использовании гидроэнергетики. или энергия ветра даже на 400% и более.
• В качестве приводной энергии чаще всего используется электроэнергия, и в будущем необходимо учитывать усовершенствованные системы выработки электроэнергии на основе возобновляемых и ископаемых видов топлива. Эффективность газовых электростанций с комбинированным циклом, доступных на рынке, в настоящее время составляет около 60%, при использовании нефти в качестве топлива возможны аналогичные значения.
• Наземные («геотермальные») тепловые насосы в сочетании с низкотемпературными системами распределения тепла достигают сезонных коэффициентов производительности (SPF) от 4 и выше, что означает PER от 220 до 280%.
• Тепловые насосы для наружного воздуха начинают доминировать на рынке из-за более низких инвестиционных затрат, особенно на рынке модернизации.
• Тепловые насосы с прямым обменом на грунт уже достигают SPF от 4 до 7!, Если соблюдаются строительные стандарты и тщательно продумана общая конструкция системы.
• Выбор используемых в настоящее время хладагентов — R-407C, R-410A и пропана, для больших установок дополнительно R-134a и аммиак — мотивирован эффективностью, надежностью, экологическими соображениями, безопасностью и правилами.
• Следующая борьба за хладагенты уже началась: HFO против R32 и так называемых природных веществ, таких как аммиак, углеводороды и CO2 (Halozan, Rieberer 2006).
• С помощью высокоэффективных систем можно продемонстрировать преимущества термодинамического нагрева и охлаждения и использовать их для снижения спроса на энергию, повышения эффективности и увеличения доли возобновляемых источников энергии (Halozan 2010).

Потенциал сокращения выбросов CO2, предполагающий 30% долю тепловых насосов в строительном секторе с использованием имеющихся в настоящее время технологий, составляет около 6% от общих мировых выбросов CO2.С передовыми технологиями будущего в производстве электроэнергии, в тепловых насосах и в комплексных стратегиях управления кажется возможным увеличение до 16%. Таким образом, тепловые насосы являются одной из ключевых технологий энергосбережения и сокращения выбросов CO2.

ССЫЛКИ

1. Гилли П.В., Халозан Х. (2001), Тепловые насосы для различных регионов мира — сейчас и в будущем, Proc. 18-й Конгресс WEC, Буэнос-Айрес, Аргентина.
2. Халозан, Х. (2010) Пределы тепловых насосов при проектировании LowEx, Труды Конференция ECBCS, Приложение 49 «Будущее устойчивых застроенных сред с высокоэффективными энергетическими системами», 19–21 октября 2010 г., Мюнхен, Германия
3. МЭА HPC (2010 г.), Приложение 29 Земляные тепловые насосы — преодоление рыночных и технических барьеров, МЭА HPC, Ситтард, Нидерланды, 2010 г.
4. Халозан, Х., Катона, О., Гилли, П.В. (1988) Тепловые насосы с инверторным приводом, IEA HPC, Ситтард, Нидерланды, сентябрь 1988 г.

5.3. Соображения мощности накачки | EME 811: Солнечная тепловая энергия для коммунальных служб и промышленности

Щелкните, чтобы увидеть стенограмму.

ВЕДУЩИЙ: Итак, в предыдущем примере рассчитывалась энергия откачки и мощность, необходимая для откачки воды на 10 метров. В большинстве случаев в солнечной батарее используются горизонтальные, а не вертикальные трубопроводы. Вы прокачиваете жидкость через коллектор через большую горизонтальную поверхность.Так что для этого по-прежнему требуется энергия из-за трения в трубе. Так как же, по сути, перевести это в эквивалентную потерю напора? И мы делаем это с помощью уравнения Дарси-Вайсбаха, которое говорит — давайте посмотрим здесь — уравнение Дарси-Вайсбаха, в котором говорится, что потеря напора из-за трения равна коэффициенту трения Дарси, который можно найти на основе различных жидкостей. параметры, такие как число Рейнольдса, турбулентный или ламинарный поток, и тому подобное, умноженные на длину вашей трубы. Так что, если вы прокачиваете 1000 метров, это сразу же войдет во внутренний диаметр вашей трубы.Вернемся к коэффициенту трения Дарси, который также имеет отношение к шероховатости трубы. Таким образом, если у вас очень гладкая труба, коэффициент трения будет ниже. Умноженное на квадрат средней скорости жидкости. Разделите на 2 раза ускорение на Земле, 9,81 метра в секунду в квадрате. Итак, вы уже можете видеть, что голова здесь — h sub f, то, что мы вычисляем, зависит от квадрата скорости, который показывает, что по мере увеличения скорости в вашей жидкости у вас будет много более высокая потеря головы, что из предыдущего расчета показывает, что у вас гораздо больше энергии.Итак, если у нас есть коэффициент трения Дарси, скажем, 0,2, и это безразмерно, и мы хотим сказать: сделайте трубу длиной 1000 метров с внутренним диаметром около дюйма, 0,03 метра, мы собираемся сделать это для двух разных философии здесь. Итак, предположим, что средняя скорость для первого раунда составляет 3 метра в секунду. И мы знаем, что g составляет 9,81 метра на секунду в квадрате. И мы подставляем все эти значения — 0,02 умножить на 1000 метров, диаметр 0,03 метра. Скорость составляет 3 метра на секунду в квадрате.2 раза по 9,81 метра на секунду в квадрате. Итак, вы можете увидеть, как некоторые из этих единиц сокращаются: метры, метры, секунды в квадрате, секунды в квадрате. У нас есть метры в квадрате, метры в знаменателе, поэтому в итоге мы получим метры, потому что два метра вверху, один внизу. В конце концов, это эквивалентно единицам измерения. Как только мы вычислим числа, умноженные на 1000, деленные на 0,03, умноженные на 3 в квадрате, деленные на 2, разделенные на 9,81, мы получим 306 метров потери напора. Это говорит о том, что одна труба длиной 1000 метров и диаметром один дюйм со скоростью 3 метра в секунду имеет те же энергетические требования, что и перекачка жидкости без потерь на трение, но на высоте 306 метров по вертикали на Земле.На Луне это потребовало бы меньше энергии, как примечание, потому что Луна имеет 1/6 гравитационной постоянной. Так что это имеет значение, хотя я сомневаюсь, что вы сейчас будете устанавливать солнечный коллектор на Луне. Но небольшое примечание, все эти мелкие детали имеют значение. Итак, давайте посмотрим, как это изменится, если вместо средней скорости 3 метра в секунду мы возьмем, скажем, среднюю скорость 1/2 метра в секунду. Итак, здесь это 3 изменится на 0,5, и мы снова запустим это вычисление.И мы получим — давайте посмотрим — 0,2 умножить на 1000 умножить на 0,5 в квадрате вместо 3 в квадрате, разделенных на 2 и 9,81. Подожди. Я забыл разделить на 0,3-0,03, то есть. Итак, мы идем. Это лучший номер. Там мы получаем около 8,5 метров для второго варианта этого расчета. Итак, вы можете видеть, что при уменьшении скорости потока до 0,5 мы получаем намного меньше потерь напора или меньше требуемой энергии перекачки. Таким образом, на самом деле это означает, что вы можете сэкономить много энергии, если качаете медленнее. В то же время в приложении для сбора солнечной тепловой энергии это означает, что ваша жидкость будет нагреваться намного быстрее.И поэтому при определенных обстоятельствах это может быть хорошо, а в других — плохо, потому что ваша жидкость может перегреться, если она будет проходить через ваш коллектор слишком медленно. Таким образом, это становится проблемой оптимизации, когда вы должны уравновесить все эти разные вещи, происходящие одновременно, поток жидкости, а также скорость поглощаемой энергии, а также то, каковы эти максимальные пороговые значения температуры для хорошей работы вашей системы без ущерба. жидкость или любые другие компоненты, а также.Это своего рода тонкая грань, которую нужно пройти, чтобы убедиться, что ваша система работает правильно. Надеюсь, это даст вам некоторое представление об этом на более техническом уровне. И спасибо за внимание.

Fill-Rite AST 1 дюйм. Дистанционные насосные агрегаты для газа или дизельного топлива — 20 галлонов в минуту

Сверхмощные и высокопроизводительные роторно-пластинчатые насосы переменного тока с выносным управлением для коммунальных предприятий обеспечивают длительный срок службы как при установке на пьедестал, так и при прямом монтаже на крышке резервуара. Взрывозащищенный двигатель с двойным напряжением 1/2 л.с. (115 и 230 В переменного тока), внесенный в список UL.Двигатель с герметичными подшипниками оснащен переключателем для тяжелых условий эксплуатации и защитой от тепловой перегрузки. Встроенная распределительная коробка, чугунный корпус насоса с железным ротором и угольными лопатками делают его одним из самых надежных. Стандартно поставляется с обратным клапаном, предохранительным клапаном, сетчатым фильтром и автоматическим байпасным клапаном. Подходит для стандартного адаптера резервуара 2 «NPT. Для гибкости и удобства использования наземных насосов комбинируйте наземные насосы со шкафными счетчиками серии 902.

Совместим со следующими жидкостями: дизельное топливо, бензин, керосин, уайт-спирит, гептан и гексан

НЕ Совместим со следующими жидкостями: ацетон, аммиак, бензол, отбеливатель, соляная кислота, вода, чернила и толуол

Характеристики

• Только насос
• Для использования с шкафными счетчиками FR902
• Основание резьбы 2 «NPT
• Насос и взрывозащищенный двигатель, внесенный в список UL / cUL
• Защита от тепловой перегрузки
• Совместим с бензином, дизельным топливом, B20, E-15 и керосином
• Чугунная конструкция для тяжелых условий эксплуатации
• Железный ротор с угольными лопатками
• Распределительная коробка встроенная
• Самовсасывающий
• Обратный клапан, сброс давления и фильтр в сборе включены
• Антисифонный комплект (в комплекте KIT700AS)
• Обратный клапан не требуется
• Защита от дождя
• Ограниченная пожизненная гарантия

Технические характеристики

• Напряжение: 115/230 Вольт
• Вход / выход: 1-1 / 4 дюйма / 1 дюйм
• Крепление на заглушку: 2 «NPT
• Гц: 50/60
• Амперы: 8.2 / 4,1 / 9,2 / 4,6
• Рабочий цикл: 30 мин.
• Сертификация: UL / cUL

Совместимость со следующими жидкостями: дизельное топливо, бензин, керосин, уайт-спирит, гептан и гексан

НЕ Совместим со следующими жидкостями: ацетон, аммиак, бензол, отбеливатель, соляная кислота, вода, чернила и толуол

Гарантия

• Пожизненная гарантия на отливки: На отливки насоса дается гарантия от дефектов материала и производственных дефектов в течение всего срока службы насоса. Это исключает проблемы, связанные с краской и коррозией. Отливки включают, но не ограничиваются ими, рамы двигателей, входные фланцы и переходники заглушек, крышки распределительных коробок, корпуса двигателей, корпуса насосов, пластины переключателей и концевые раструбы.

• 5-летняя гарантия на двигатели: На двигатель и связанные с ним компоненты в насосе распространяется гарантия от дефектов материалов и производственных дефектов сроком на пять (5) лет. Компоненты двигателя включают, помимо прочего, магниты, якоря, узлы щеток, термозащитные устройства, подводящие провода, держатели щеток, печатные платы и жгуты проводов печатных плат.

• 2 года для носимых устройств: На носимые компоненты, необходимые для правильной работы насоса, предоставляется гарантия от дефектов материалов и производственных дефектов сроком на два (2) года. Компоненты включают, помимо прочего, уплотнения, прокладки, уплотнительные кольца, пружины, лопатки, байпасные крышки, пыльники форсунок, компоненты узла вала переключателя, линейные переключатели, роторы, крышки ротора и краску *

* Гарантия на краску распространяется на дефекты материала и изготовления, такие как адгезия. Обычный износ в результате использования продукта, воздействия элементов и / или химикатов, приводящих к ухудшению качества краски или коррозии, исключается

• 1 год гарантии на аксессуары: На аксессуары, входящие в комплект, предоставляется гарантия от дефектов материала и производства сроком на один (1) год.Аксессуары включают, помимо прочего, дополнительные кабели и кабельные соединители, колена, шланги, сопла, всасывающие трубки, вертлюги и антисифонные комплекты.

* Политика возврата продукта: Пожалуйста, не возвращайте этот продукт в магазин. По всем вопросам гарантии и продукции обращайтесь в службу поддержки клиентов Tuthill по телефону 1-800-634-2695 (пн-пт, 8:00 — 18:00 EST / EDT). Для претензий по гарантии может потребоваться подтверждение покупки у авторизованного реселлера Tuthill Fort Wayne. В претензиях без подтверждения покупки по умолчанию используется код даты гарантии на продукт.

Как долго должен прослужить ваш тепловой насос?

Тепловой насос — это устройство, которое может обогревать или охлаждать дом, перемещая тепло от одного источника к другому. В теплую погоду он отводит тепло из дома на улицу. В холодную погоду происходит обратное. Это чрезвычайно эффективный способ обогрева или охлаждения здания.

Ожидаемый срок службы теплового насоса зависит от нескольких факторов, таких как тип теплового насоса, ваше местоположение и качество обслуживания теплового насоса.Тепловые насосы обычно служат в среднем 15 лет, хотя некоторые из них могут изнашиваться через десять лет. Некоторые из производимых сегодня новых устройств могут прослужить немного дольше.

Наиболее важным фактором при определении срока службы вашего теплового насоса является техническое обслуживание. Вот несколько шагов, которые вы можете предпринять, чтобы обеспечить хорошее техническое обслуживание теплового насоса, что поможет продлить его срок службы. Например:

• Лед может накапливаться на наружном змеевике, вызывая заморозки и снижая способность насоса обеспечивать тепло.Убедитесь, что цикл размораживания работает правильно.
• Регулярно заменяйте или очищайте воздушные фильтры в соответствии с рекомендациями производителя.
• Очистите ребра внешнего конденсатора.
• Следите за чистотой катушек.
• Не допускайте роста растений ближе 18 дюймов от наружного блока.

Есть несколько различных типов тепловых насосов. Самым распространенным является тепловой насос с воздушным источником, который перемещает воздух между внешней средой и помещением.Менее распространенный тип — это водяной насос, который работает под землей при более высоких температурах. Насос с двойным источником сочетает в себе функции обоих. Насос с двумя источниками обычно работает дольше всех трех типов.