- Розсільна-водяні насоси
- Водо-водяні насоси
- Повітряно-водяні насоси
- Водо-повітряні насоси
- Повітряно-повітряні насоси
Теплові насоси в якості первинного джерела тепла використовують екологічно чисту природну енергію грунту, води або повітря (див.рис). Вони також можуть використовувати і будь-який йде технологічне тепло. Залежно від виду первинного джерела тепла виділяють наступні види теплових насосів:
- Розсільна-водяний
- Водо-водяний
- Повітряно-водяний
- Водо-повітряний
- Повітряно-повітряний
Розсільна-водяні насоси
Верхній шар земної поверхні (грунт) є стабільним джерелом тепла: температура на глибині трьох метрів відносно постійна і лежить в діапазоні від 7 ° C до 13 ° C. Сприйняття тепла грунту відбувається за допомогою горізонтальнго і вертикально-прокладених теплообмінника (колектора / зонда), що знаходиться недалеко від обігрівається будівлі. Тепло за допомогою теплоносія (розсолу) надходить з грунту в тепловий насос.
Теплові насоси, що використовують тепло грунту або грунтових вод також називають геотермальними насосами .Грунтовие води є найоптимальнішим джерелом енергії для теплових насосів, їх температура яких майже не опускається нижче +12 ° C.
З колекторним грунтом
У первинному контурі такого насоса (грунті) знаходиться теплоносій (розсіл), а у вторинному контурі (системі опалення будівлі) - вода. Первинний контур сприймає тепло грунту привнесене туди сонячною радіацією, дощем або талими водами.
Контур грунтового колектора розташовується на глибині від 1,2 до 1,5 м, де температура протягом року досить постійна. Подальше поглиблення призводить до підвищення будівельних витрат і виправдано для регіонів з більш холодним кліматом і більш тривалим зимовим періодом.
Кожен контур грунтового колектора повинен бути рівний по довжині сусіднім контурам, щоб не створювати гідравлічного перепаду тисків по контурах. Слід також уникати протяжності окремого контуру більш, ніж 100 метрів, так як гідравлічний опір труб призведе до підвищення витрат енергії циркуляційних насосів.
Площу земельної ділянки, що знаходяться над прокладеними грунтовими колекторами повинні, по можливості, мати мінімальну забудову і затінення, щоб повноцінно регенерувати протягом теплої пори року. Сонячне випромінювання і опади повинні забезпечувати повну регенерацію грунту, щоб до початку опалювального періоду він був готовий віддавати накопичене тепло.
Для прокладки ґрунтових колекторів необхідне проведення великого обсягу земляних робіт. Для нового будівництва це, як правило, не тягне за собою великих додаткових витрат, проте, якщо мова йде про модернізацію системи опалення вже існуючого об'єкта, витрати зростають багаторазово.
Тепловіддача різних видів грунту лежить в межах від 10 до 35 Вт / м2.Наіболее ефективними в цьому відношенні є насичені вологою щільні грунту, наприклад, глинисті.
З зондом
Застосування вертикального зонда здійснюється за допомогою бурових установок і займає набагато менше часу, ніж у випадку з колектором. Важливу роль тут відіграє розташування свердловин і їх глибина.
Тому монтаж грунтових зондів повинні проводити спеціалізовані компанії з компетентними фахівцями. Крім того, з ними укладається договір на гарантійне та післягарантійне обслуговування свердловин.
Сучасні законодавчі норми і правила вимагають в більшості випадків погоджень з місцевою владою і отримання дозволу на право проведення бурових робіт.
Для правильного проектування і підбору теплових насосів велике значення відіграє точне визначення складу грунту на всій глибині буріння свердловини, наявність ґрунтових вод, насиченість ними ґрунтових шарів, а також можливість попадання зондів в русла підземних річок. В середньому, при нормальних гідрогеодезіческіх умовах, для укрупненого визначення потужності свердловини для розрахунку приймається значення 50 Ватт на метр (згідно VDI 4640). Якщо зонд знаходиться в грунті високого вмісту вологи, то це значення може бути трохи вище.
Різні види грунту мають відповідно різну тепловіддачу, але, не дивлячись на це, теплові насоси з геотермічними зондами і з грунтовими колекторами на даний момент користуються великою популярністю, особливо в європейських країнах.
Водо-водяні насоси
Вода також є хорошим джерелом первинного тепла для теплового насоса. Навіть в холодні зимові місяці температура ґрунтової води залишається постійною і лежить в межах від 7 ° C до 12 ° C. Щоб використовувати грунтові води, їх викачують з «верхньої» свердловини, направляють в теплообмінник водо-водяного теплового насоса і потім охолоджену воду скидають у «нижню» свердловину.
Поверхневі грунтові води також можуть ефективно використовуватися в якості первинного джерела тепла, проте, слід пам'ятати, що їх температура сильно коливається в залежності від пори року.
Якість води повинна відповідати вимогам виробника теплових насосів, так як високоефективні пластинчасті теплообмінники теплових насосів дуже чутливі до якості води.
Щоб уникнути поломки теплообмінника, як правило, рекомендують використовувати проміжні теплообмінники. На цій посаді добре себе зарекомендували теплообмінники з нержавіючої сталі, що передають тепло від грунтової води первинного контуру до розсолу внутрішнього контуру теплового насоса. Тим самим, тепловий насос виявляється надійно захищеним.
Теплові насоси типу вода-вода - одні з найбільш ефективних, економічних та екологічно чистих методів опалення та охолодження будинків. Автономні, високоефективні установки можуть бути розташовані майже всюди всередині будівлі. Стандартні системи використовують бойлер і градірню для додавання або вилучення енергії з контуру, в той час як геотермальні системи використовують грунт або аквіфер (водоносний пласт) як засіб теплообміну, без застосування бойлера або градирні.
Джерело тепла - стічні води
Крім тепла зовнішнього повітря, землі або води - теплові насоси можуть ефективно використовувати тепло стічних або технологічних вод, а також тепло повітря, що йде з вентиляцією приміщень, коли вторинне тепло використовується для підігріву гарячої води або припливного
зовнішнього повітря. Тепло стічних вод з успіхом рекуперується, але для цього необхідно передбачити систему з проміжним теплообмінником зі сталі високої корозійної стійкості.
Повітряно-водяні насоси
Зовнішнє повітря, як джерело тепла, вимагає найменших витрат при застосуванні.
Повітря засмоктується вентилятором, охолоджується в випарнику теплового насоса і викидається назад в навколишній простір.
До температури навколишнього повітря дорівнює -20 ° C сучасні повітряно-водяні теплові насоси можуть забезпечити теплопостачання приміщення. Однак, при більш низьких температурах такий тепловий насос не може забезпечити теплом приміщення в моновалентному режимі і є потреба у додатковому теплогенератор. Так як теплообмінники повітряно-водяних теплових насосів забезпечують велику витрату повітря (3 000 до 4 500 м 3 / год), необхідно передбачити правильне розташування повітрязабірників для створення комфортних умов проживання.
Водо-повітряні насоси
Прямо протилежні попереднього типу. У вхідному контурі тепловий насос використовує тепло ґрунтових та інших вод, на виході теплоносієм є повітря. У такій системі обігрів ведеться за рахунок повітря, що не зважає ідеальним рішенням для приватного будинку.
Повітряно-повітряні насоси
Принцип таких систем побудований на тому, що забираючи теплову енергію зовнішнього повітря, тепловий насос передає її відразу в приміщення. Використовується тепловий насос повітря - повітря для здешевлення роботи енергетичної системи опалення, а також для нагріву води. У ряді випадків можна використовувати пристрій в «зворотний» сторону і охолоджувати приміщення будинку в літній спекотний період. Теплові насоси повітря - повітря є універсальними в застосуванні, надійними в експлуатації, працюють безшумно і мають оптимізовану вентиляційну систему.
