• Київ
    • Київ
    • АР Крим
    • Одеса
    • Тернопіль
    • Львів
    • Дніпро
    • Луганськ
    • Херсон
    • Житомир
    • Харків
    • Росія
    • Краснодар
    • Білорусь
    • Молдова
  • Мобільні
  • Замовити дзвінок
+380 44 545-71-04багатоканальний тел./факс
+380 93 426-37-10
+380 67 445-45-98
+380 50 440-01-74
Ваш телефон успішно відправлений.
З вами скоро зв'яжуться.
+7 978 797-58-57
+380 48 700-32-30
+380 35 252-18-35
+380 96 917-05-01
+380 562 32-28-16
+380 642 71-78-73
+380 50 927-20-62
+380 412 48-01-11
+380 50 435-88-68
+7 495 975-98-73
+375 29 103-13-15
+373 022 28-19-66
+7 861 203-40-65

Сфери застосування теплових насосів

На сьогоднішній день теплові насоси широко застосовуються у всьому світі. Кількість теплових насосів, що працюють в Японії, Європі та США обчислюється десятками мільйонів штук. Виробництво теплових насосів в кожній країні, насамперед, орієнтовано на задоволення потреб внутрішнього ринку. У Японії і США найбільше застосування отримали теплові насоси класу «повітря – повітря» для опалення та річного охолодження повітря. У Європі – теплові насоси класу «вода – вода» і «вода -повітря». У США дослідженнями і виробництвом теплових насосів займаються понад шістдесят фірм. У Японії щорічний випуск теплових насосів перевищує 500 тисяч одиниць. У Німеччині щорічно вводиться понад 5 тисяч установок. У Швеції та країнах Скандинавії експлуатуються, в основному, великі теплові насосні установки. У Швеції вже до 2000 року експлуатувалося понад 110 тисяч теплонасосних станцій (ТНС) , 100 з яких мали потужність близько 100 МВт і вище. Найбільш потужна ТНС- 320 МВт працює в Стокгольмі.

Споживачами тепла, виробленого тепловим насосом є всі споживачі, яким необхідна температура води до 55 градусів, а саме:

  • Опалення;
  • Гаряче водопостачання;
  • Підігрів води в басейни;
  • Кондиціонування.

Опалення тепловими насосами

Системи опалення, засновані на застосуванні теплового насоса, відрізняються екологічною чистотою, так як працюють без спалювання палива і не виробляють шкідливих викидів в атмосферу.

Крім того, вони характеризуються економічністю: при підводі до теплового насоса, наприклад, 1 кВт електроенергії, залежно від режиму роботи та умов експлуатації він дає до 3-5 кВт теплової енергії.

Серед достоїнств теплового насоса вказують зниження капітальних витрат за рахунок відсутності газових комунікацій, збільшення безпеки житла завдяки відсутності вибухонебезпечного газу, можливість одночасного отримання від однієї установки опалення, гарячого водопостачання та кондиціонування.

Системи опалення бувають моновалентні і бівалентні. Різниця між двома видами полягає в тому , що моновалентні системи мають одне джерело тепла , який повністю покриває річну потребу в опаленні. Бівалентні системи мають у своєму складі два джерела тепла для розширення діапазону робочих температур. Наприклад, тепловий насос працює до температури зовнішнього повітря -25 °С, а при подальшому зниженні температури на додаток до нього підключається газовий або рідкопаливний котел для компенсації зниження продуктивності теплового насоса.

Утилізація теплоти

Додатковий енергетичний та економічний ефект застосування теплових насосів заснований на створенні контуру утилізації (використання) тепла в рамках єдиної системи охолодження , опалення та нагріву води.

Аеротермальні (повітряні) теплові насоси переважніше геотермальних , оскільки вимагають менших початкових капітальних вкладень . Немає необхідності в полях теплос’ема і в свердловинах , а значить, не потрібні дорогі земляні роботи і буріння свердловин. Не потрібні і багатометрові труби грунтових теплообмінників. Вся зовнішня частина – це тільки зовнішній блок теплового насоса.

Переваги теплових насосів

Економічність. Низьке енергоспоживання досягається за рахунок високого ККД (від 300%) і дозволяє отримати на 1 кВт фактично витраченої енергії 3-8 кВт теплової енергії або до 2,5 кВт потужності по охолодженню.

Екологічність. Екологічно чистий метод опалення та кондиціонування як для довкілля так і для людей, що знаходяться в приміщенні. Застосування теплових насосів – це заощадження не поновлювальних енергоресурсів і захист довкілля, в тому числі і шляхом скорочення викидів СО2 в атмосферу.

Безпека. Немає відкритого полум’я, немає вихлопу, немає сажі, немає запаху солярки, виключений витік газу, розлив мазуту. Ні пожежонебезпечних сховищ для вугілля, дров, мазуту або солярки.

Надійність. Мінімум рухомих частин з високим ресурсом роботи. Незалежність від поставки топкового матеріалу і його якості. Захист від перебоїв електроенергії. Практично не потребує обслуговування. Термін служби теплового насоса становить 15-25 років.

Комфорт. Тепловий насос працює практично безшумно, а погодозалежна автоматика і мультизональний кліматичний контроль створюють комфорт і затишок в приміщеннях.

Гнучкість. Тепловий насос сумісний з будь- циркуляційної системою опалення, а сучасний дизайн дозволяє встановлювати його в будь-яких приміщеннях.

Універсальність по відношенню до виду використовуваної енергії (електричної або теплової).

Широкий діапазон потужностей. Теплові насосні установки можуть легко вирішувати питання теплопостачання заміського будинку, котеджу. В цілому тепловий насос універсальний і застосуємо як в цивільному, промисловому, так і в приватному будівництві.

Принцип дії теплового насоса

Використання альтернативних екологічно чистих джерел енергії може запобігти назріває енергетична криза в Україні. Поряд з пошуками і освоєнням традиційних джерел (газ, нафта), перспективним напрямком є ​​використання енергії , що накопичується в водоймах , грунті , геотермальних джерелах, технологічних викидах (повітря, вода, стоки та ін.) Однак температура цих джерел досить низька (0-25 °С) і для ефективного їх використання необхідно здійснити перенесення цієї енергії на більш високий температурний рівень (50-100 °С). Реалізується таке перетворення тепловими насосами (TH) , які , по суті, є парокомпрессионной холодильними машинами.

Принцип роботи теплового насоса подібний побутового холодильника. Тільки в холодильнику тепло переноситься з внутрішньої камери на задню стінку , а в тепловому насосі з навколишнього середовища в систему опалення.

Що виходить при роботі теплового насоса енергія складається з наступних компонентів: ? теплової енергії відбирається з джерел низькопотенційного тепла , перерахованих вище, додається ? електроенергії , що використовується для роботи компресора.

Чим виняткова дана технологія? При підводі 1 кВт електроенергії на здійснення роботи компресора, в результаті отримуємо 4 ~ 5 кВт теплової енергії. Хочемо звернути Вашу увагу: «Це не ККД , це коефіцієнт трансформації, який характеризує ефективність роботи холодильної машини. На 1 кВт підведеної електроенергії отримуємо 4 ~ 5 кВт, а в деякій випадках і більше теплової енергії».

Схематично тепловий насос можна представити у вигляді системи з трьох замкнутих контурів: у першому, зовнішньому, циркулює тепловіддавач (тепловий носій, що збирає теплоту навколишнього середовища), у другому – холодоагент (речовина, яка випаровується, забираючи теплоту теплоотдатчика, і конденсується, віддаючи теплоту теплоприймачу), в третьому – теплоприемник (вода в системах опалення та гарячого водопостачання будівлі).

Зовнішній контур (колектор) це покладений в землю або у воду трубопровід, в якому циркулює незамерзаюча рідина – антифриз.

У другій контур, де циркулює холодоагент вбудовані теплообмінники – випарник і конденсатор, а також пристрої , які змінюють тиск хладагента – дросель і компресор.

Третій контур – це внутрішній контур, тобто сама система опалення будівлі або система гарячого водопостачання.

Робочий цикл. Рідкий холодоагент продавлюється через дросель, його тиск падає, і він надходить у випарник, де закипає, відбираючи теплоту , що поставляється колектором з навколишнього середовища. Газ, на який перетворився холодоагент, всмоктується в компресор, стискується і, нагрітий, виштовхується в конденсатор. Конденсатор є тепловіддаючим вузлом теплонасоса: тут теплота приймається водою в системі опалювального контуру. При цьому газ охолоджується і конденсується, щоб знову піддатися розрядженню в розширювальному вентилі і повернутися у випарник. Після цього робочий цикл починається заново.

Вигідною особливістю теплового насоса є те, що в літній період, включивши систему «у зворотному напрямку» можна отримати кондиціонування. Тобто тепло буде відбиратися внутрішнім контуром будівлі і скидати його в грунт, воду чи повітря.

002

Тепловий насос працює за принципом циклу Карно, вперше описаному ще в 1824 році і знайшов практичний опис в 1852 році лордом Кельвіном.

003

Розсіл * циркулює в колекторі і поглинає теплову енергію із землі, повітря або води.

Тепловий насос має теплообмінний елемент, який називається випарником. Теплова енергія в ньому переходить від розсолу до хладагента ** (при випаровуванні речовина поглинає тепло). У цієї речовини низьку температуру кипіння, що змушує його закипіти і перетворитися на газ.

Тиск холодоагенту підвищується за допомогою компресора, що веде до збільшення його температури.

У конденсаторі холодоагент перенаправляє теплову енергію в опалювальну систему будинку ( при конденсації речовина віддає тепло).

Допоміжний охолоджувальний елемент вичавлює залишкову теплову енергію, і хладагент перетворюється на рідку форму.

У розширювальному вентилі тиск падає.

Хладагент повертається у випарник, і процес починається заново.

* Розсіл – це незамерзаюча суміш, наприклад, на основі спирту або гліколю.
** В даний час використовується тільки екологічно безпечні холодоагенти, такі як вуглекислота або вуглеводні. Раніше використовувався Фреон.

Виды источников тепла

 Грунт  004
Не требуется бурениеПочва имеет стабильную температуруНизкие затраты на установку  Тепловой насос накапливает тепло грунта с помощью коллектора, уложенного на глубину около метра.
 Скважина  006
Нет необходимости в большом участкеСкважина имеет стабильную температуру на протяжении всего годаНе влияет на участок  При использовании в качестве источника тепла скважины, в нее погружается коллектор, имеющий U-образную форму. Нет необходимости использовать одну очень глубокую скважину, можно пробурить несколько неглубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину.
 Водоём  008
Нет необходимости в большом участкеВодоём имеет стабильную температуруНе влияет на участок  Используется коллектор, уложенный на дно водоёма чтобы собирать солнечное тепло, накопленное за лето. Принцип тот же, что и в случае с грунтовым коллектором.
 Воздух  010
Низкие затраты на установкуНе влияет на участок  Использование воздушного теплового насоса освобождает от необходимости бурить или копать. Вместо этого вы получаете тепло из окружающего воздуха с помощью внешнего блока. Все ключевые компоненты расположены внутри здания, что предотвращает их от повреждения.

 Сравнение с другими типами отопления

Тепловой насос работает от электросети, пользуя затраченную энергию значительно эффективнее любых котлов, сжигающих топливо. Значение КПД у него в несколько раз больше единицы. К примеру, расходуя 1 кВт электроэнергии, Вы получите 3-4 кВт тепла. Таким образом, получаете 2-3 кВт тепла бесплатно из окружающей среды.

Пример

Для дома с отапливаемой площадью 300 метров и хорошим утеплением (теплопотери 70 Втм2), учитывая потребность в горячей воде на 4 человека, в год нужно около 50000 кВтч тепловой энергии.

Если рассматривать вариант добычи этой энергии из газа, то подсчет будет следующим:

С одного кубического метра природного газа получают около 8 кВт тепловой энергии. При КПД газового котла в 90%, мы получим 8*0.9=7.2 кВт тепловой энергии из одного кубического метра. Итого за год будет затрачено 500007.2=7000 кубических метров природного газа.

Для этого же дома среднегодовой коэффициент эффективности теплового насоса (КПД) будет около 3,5. Итого за год будет затрачено 500003,5= 14200 кВтч электроэнергии.

Учитывая текущую дифференциацию цен на газ и электричество в Украине, для нашего примера стоимость 1 кВт тепла, полученного от теплового насоса дешевле более чем в 3 раза.

Тепловые насосы – обзор технологий

Тепловой насос – это экологически чистая система отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования, которая приносит тепло из окружающей среды в Ваш дом.

Тепловой насос использует тепло, рассеянное в окружающей среде – в земле, воде или воздухе, доставляя его настолько продуктивно, что стоимость отопления существенно снижается. Нет надобности в каком либо топливе. Сбережение средств часто настолько значительны, что стоимость установки такой системы окупается всего за несколько лет.

Тепловой насос также может работать как на обогрев так на охлаждение. Их легко использовать, они занимают мало места.

Тепловые насосы имеют большой срок службы и работают полностью в автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы.

Опыт применения

Опыт применения тепловых насосов для теплоснабжения в южных районах Украины

Обеспечение теплоснабжения жилых и производственных помещений на основе энергетических технологий с использованием тепловых насосов (ТН) –  один из наиболее динамично развивающихся направлений мировой возобновляемой энергетики. Ежегодный рост количества устанавливаемых почти в тридцати странах таких систем оценивается в 10%, а общее число уже работающих ТН приближается к миллиону. Величина установленной тепловой мощности достигает 10100 МВт, а ежегодное производство тепловой энергии составляет около 59000 ТДж (16470 ГВтч) [2]. Наиболее распространенными являются ТН, использующие в качестве внешнего источника тепловой энергии низкопотенциальное рассеянное тепло наружного воздуха (цикл «воздух-воздух») или грунта на небольших глубинах (цикл «грунт-вода»).

Расширение применения в Украине систем теплоснабжения на основе ТН идет, безусловно, недостаточно высокими темпами. Имеются немногочисленные примеры попыток установки таких систем в Крыму, Киеве, Харькове, Приблизительные оценки количества установленных в г. Николаеве ТН фирм Samsung, LG, Panasonic, Dekker, McQuay и др., работающих в режиме «воздух-воздух», приведены на рис. 1.

image048

Представленные на рис. 1 данные являются приблизительными, так как не появляется возможным учесть количество ТН, установленных частными предпринимателями, во владении которых может находиться до 30% объема этого рынка услуг. Наиболее поулярными кондиционерами, работающими врежимах теплового насоса, являются кондиционеры мощностью 9000 BTU (2,6 кВт) и 12000 BTU (3,5 кВт).

Наилучшей областью работы таких ТН является диапазон температур наружного воздуха от 0 до 15°С. Практика показывает, что при температурах окружающего воздуха ниже минус 5°С происходит обледенение поверхностей испарителя, и работа теплового насоса прекращается.

image049

На рис. 2 показано реальное изменение интегрального значения холодильного коэффициента (отношение полезной мощности теплового насоса к затраченной электрической мощности на организацию цикла) с учетом эффекта обледенения теплообменной поверхности испарителя от температуры наружного воздуха.

Как видно из рис. 2, при температурах наружного воздуха ниже 0°С холодильный коэффициент может оказаться меньше 1. При значениях холодильного коэффициента меньше 1 использование теплового насоса нерационально. Проще использовать электрический или другой обогрев помещения. К тому же, обледенение поверхности испарителя может привести к выходу из строя поршневой группы компрессоров.

Приведенный краткий анализ работы ТН цикла «воздух-воздух» служит основой для оценки возможности использования низкопотенциальной энергии грунта.

image050

Схема отопления помещения тепловым насосом, использующим низкопотенциальное тепло грунта, показана на рис. 3. В помещении 1расположен конденсатор рабочей среды теплового насоса (например, хладоны 134, 404, 407 и др.). Сконденсировавшийся хладон поступает через дроссельный клапан 3 в испаритель 4, который расположен в грунте под отапливаемым помещением. Тепло грунта Q3 может быть воспринято рабочим телом в испарителе 4в том случае, если температура испарения рабочего тела ниже температуры грунта. Пары хладона забираются из испарителя 4компрессором 2и подаются в конденсатор 3. Тепло конденсации паров рабочей среды QK поступает в помещение 1. Температура воздуха в помещении предопределяется балансом между поступившим теплом QK и теплопотерями в окружающую среду Qп. Таким образом отбирается низкопотенциальная энергия от грунта для обогрева помещения в холодный период времени. Описанная схема трансформации энергии является самой простой, но она позволяет сформулировать нужный перечень вопросов для оценки возможности применения ее в условиях Украины.

Возможность использования трансформаторов низкопотенциальной энергии поверхностных слоев грунта должна основываться на термодинамическом и технико-экономическом анализе как самих установок трансформации энергии, так и стоимостных характеристик эксплуатации оборудования зданий и сооружений и др.

В первую очередь оценивается энергетический потенциал грунта в месте расположения отапливаемого помещения. Энергетический потенциал грунта во многом зависит от геологии местности, типа грунта и глубины залегания грунтовых вод [1,3,4].

image051

С целью определения теплового потенциала некоторого объема грунта, который может быть использован тепловым насосом, рассматривается механизм теплообмена в системе «грунт – рабочая среда теплового насоса» (рис.4).

Теплоотдача от грунта к рабочей среде теплового насоса определяется балансом тепла, отданного от грунта трубе коллектора теплового насоса, и количеством тепла, принятым рабочей средой теплового насоса. Уравнение теплоотдачи в этом случае имеет следующий вид:

 

(1)

где Тg– температура грунта,°С;

Т – текущее значение температуры рабочей среды,°С;

Сp– теплоемкость рабочей среды, кДж/(кг / град);

М – массовый расход рабочего тела через поперечное сечение коллектора, кг/с;

dT– изменение температуры рабочей среды на элементарном участке dx,°C;

R– суммарное термическое сопротивление теплоотдачи от грунта рабочей среде теплового насоса.

Полагая, что Сp, MuR –  величины постоянные, разделяя переменные и проинтегрировав уравнение (1) в пределах изменения длины коллектора от 0 до Lи температуры рабочей среды от Tw1до Tw2, получим зависимость для расчета температуры рабочей среды теплового насоса на выходе из коллектора:

image053

где

 

Уравнение (2) показывает, что определяющим параметром для работы теплового насоса, употребляющего низкопотенциальное тепло грунта, является температура грунта и динамика ее изменения. Становится необходимым изучение динамики изменения температуры грунта в зависимости от времени года и глубины.

Солнечная радиация, которая в среднем составляет 1,4 кВт/м2 / сут, формирует запасы низкопотенциального тепла в грунте непосредственно у его поверхности. На сегодняшний день при постоянном росте стоимости традиционных энергоносителей актуальной становится задача определения возможности использования этих запасов низкопотенциального тепла.

Количественной характеристикой запасов этого тепла есть зависимость распределения температуры грунтов от глубины и периода времени года. Динамика изменения температуры грунта на разных глубинах, а также максимальные и минимальные значения температур грунта на его поверхности позволяют определить запасы энергии и в последующем сформулировать требования к тепловым насосам.

Были проведены исследования изменения температуры грунта в г. Николаеве в зависимости от времени года и глубины. Выбор места исследований был основан на необходимости оценки влияния грунтовых вод на температурные поля в слоях грунта. Установлено, что распределение температуры грунта зависит от ряда показателей. А именно, от состава грунта, наличия растительности на поверхности грунта, количества выпавших осадков и др. Замеры температуры проводились на таких глубинах: 0,2; 0,8; 1,2; 3,2 и 8,6 м. На глубине 8,6 м существует водоносный слой. Дебит водоносного слоя составляет около 1 м3/ч. Замеры проводились один раз в неделю в течение одного года.

image058

Так как температура воздуха величина стабильная, то результаты изменения измерений представлены в виде разности температуры грунта (Тg) на установленных глубинах и усредненной температуры воздуха за месяц (Tв) в зависимости от последней. Усредненные данные исследований приведены на рис. 5.

Характер изменения температуры грунта в течение года несколько отличается от характера изменений температуры воздуха. С увеличением глубины наблюдается увеличение инерционности в динамике изменения температуры грунта. Это связано с влиянием тепловых потоков от более глубоких слоев грунта. На глубине 3,2 метра зафиксировано сезонное изменение температуры грунта в диапазоне около 7°С. Сезонные колебания температуры воздуха практически не влияют на температуру грунта на глубинах более 8,6 м. На этой глубине сезонные изменения температуры грунта в пределах от +10 до +12°С. Соответственно, горизонт залегания грунтовых вод на глубине 8,6 м является достаточно мощным аккумулятором низкопотенциальной энергии и оказывает существенное влияние на температурное поле в вышележащих слоях грунта. С точки зрения использования трансформаторов низкопотенциального тепла грунта для целей отопления помещений, становится рациональным дальнейшее проведение исследований температурных полей в грунте при различной глубине залегания грунтовых вод и для различных регионов Украины.

В настоящее время наиболее освоены паровые тепловые насосы. Как правило, рабочей средой таких насосов являются различные хладоны. Марка хладона определяется в основном температурными параметрами цикла трансформации энергии. Исходя из данных динамики сезонного изменения температуры грунта, определяется граничное нижнее значение температуры последнего. Если температура грунта ниже этого значения, то дальнейший отбор тепла от грунта связан с увеличением глубины промерзания его верхних слоев. А это связано с надежностью зданий или сооружений, находящихся над местом расположения коллектора теплового насоса. Расчеты показывают, что значение минимально допустимой температуры грунта должно быть не ниже 5-7°С на глубине до 8 м для регионов Украины, в которых зафиксирована минимальная температура воздуха в зимний период минус 20°С. Если при работе теплового насоса температура грунта становится ниже указанных значений, то происходят существенные отклонения сезонных колебаний температуры грунта от естественных циклов.

Полученное ограничение по минимально допустимой температуре грунта определяет максимальную мощность теплового насоса для конкретного случая его использования.

Теоретическая оценка количества тепла, которое можно снять со 100 м2 поверхности грунта, расположенной параллельно поверхности земли на глубине от 3 до 8 метров, показывает, что оно может обеспечить обогрев 2-3 м2 помещения в течение отопительного сезона без дополнительного аккумулирования энергии. Если обеспечить аккумулирование энергии в этом объеме грунта в летний период, то без дополнительных мер по предотвращению рассеивания тепла можно обеспечить отопление помещения площадью 10 м2 и высотой до 2,7 м. Расчеты, которые выполнялись при температуре наружного воздуха минус 15 “С, показывают, что для отопления 1 м2 помещения в течение всего отопительного сезона необходимо трансформировать тепло 45-50 м3 грунта, лежащего под зданием. Если употреблять в качестве рабочего тела хладоны различных марок, то расход циркулирующего в этом объеме грунта рабочего тела будет составлять около 25-28 кг/ч. Равномерное распределение этого количества рабочего тела по указанному объему грунта есть достаточно сложной инженерной задачей. Таким образом, без концентрирования низкопотенциального тепла весьма проблематично использование трансформаторов тепла для целей отопления помещений.

Одним из эффективных концентраторов низкопотенциального тепла могут быть грунтовые воды, так как они представляют собой в основном подземные потоки. Предварительные расчеты необходимого количества тепла на отопление помещения площадью 250 м2 показывают, что при использовании теплового насоса достаточно 10 м3/ч воды с начальной температурой 10°С. В данном случае температура воды на выходе из испарителя составляет около 7°С, а температура кипения хладагента не понижается ниже 5°С. При таких параметрах холодильного цикла холодильный коэффициент теплового насоса составляет ориентировочно 2,6-2,7. Другими словами, для получения 1 кВт тепловой мощности нужно затратить около 0,4 кВт электрической мощности. А так как вода обладает хорошими теплофизическими свойствами, то испарители будут достаточно компактными и несложными в изготовлении.

Достаточно интересно направление концентрации низкопотенциальной энергии поверхностных слоев грунта путем использования термосифонов.

Употребление энергии из грунта вызывает понижение его температуры в районе размещения испарителя теплового насоса. Но обычно равновесие быстро достигается за счет тепла, поступающего из окружающей среды к месту расположения испарителя. В связи с тем, что коэффициент теплоотдачи от рабочего тела в момент его испарения велик (например, для хладонов 134, 404 и др. он может достигать значений 10000 Вт/(м•К)), то восприятие испарителем тепла грунта определяется его показателями: теплопроводностью, плотностью, теплоемкостью, температуропроводностью и влажностью [1, 3]. Но следует учитывать, что эти параметры нестабильны и зависят от периода времени года, в основном, от количества выпавших осадков и др.

Анализ составляющих термического сопротивления теплоотдачи от грунта рабочей среде теплового насоса показывает, что предельной величиной является термическое сопротивление грунта, прилегающего к поверхности трубы коллектора теплового насоса. Уравнение для расчета наружной теплоотдачи к цилиндрической стенке от окружающей среды имеет такой вид:

 

где Н – расстояние от поверхности трубы до слоя грунта, в котором градиент температуры стремится к нулю, м;

λg – коэффициент теплопроводности грунта, Вт/мград;

d2– наружный диаметр трубы, м;

Тр – температура на поверхности трубы,°С.

С увеличением наружного диаметра трубы при сохранении ее толщины значение теплового потока увеличивается. Это разрешает сделать предположение о том, что при использовании термосифонов большого диаметра можно значительно увеличить глубину их размещения. А это позволит значительно увеличить площадь грунта, от которого можно отбирать тепловым насосом низкопотенциальное тепло.

Проектирование и внедрение в промышленное использование тепловых насосов с термосифонными концентраторами низкопотенциального тепла грунта требует проведения предварительных теоретических и экспериментальных исследований процессов тепло- и массообмена в таких термосифонных концентраторах низкопотенциального тепла грунта.

Выводы

Употребление низкопотенциальной энергии грунта без дополнительной аккумуляции тепла (например, солнечной энергии) в летний период нерационально.
Проведенный предварительный анализ помогает сделать вывод о целесообразности проведения дальнейших исследований применения тепловых насосов для обогрева помещений при  использовании низкопотенциального тепла грунтовых вод или термосифонных концентраторов низкопотенциального тепла грунта.

Применение тепловых насосов
В настоящее время, системы отопления с тепловым насосом, используются для модернизации систем отопления в старых зданиях, в низкоэнергетических домах, а так же домах с применением энергосберегающих технологий используемых при строительстве. Многие считают, что тепловой насос предназначен для небольших обьектов с малым потреблением тепловой мощности, но это не так.
Примеры различных областей применения высокопроизводительных тепловых насосов:

  • школы
  • жилые дома
  • гидротехнические сооружения
  • гостиницы, гостиничный бизнес
  • муниципальные здания
  • детские сады
  • бассейны, бани и сауны
  • курорты
  • производственные цеха
  • фабричные здания
  • автомоечные комплексы

Тепловые насосы – применение

 

Примеры систем теплораспределения – обогрев и охлаждение:


 heat-floor(1)  Sten  batteri  Konvektor
обогрев пола обогрев стен радиаторная батарея конвектор
 heat-water  anti-ice  ice  pool
горячая вода антиобледенение ледовое покрытие бассейны

 

Источники тепла / теплосъемники получения тепла из экологически чистых источников:


 water-ground  water  water-sbros  teplo-sbros
грунтовые воды водоемы техническая вода теплоотводы
 collector  ground  fundament  tehno-sbros
коллектор скважины фундамент / сваи технологическое тепло