Геотермальные тепловые насосы
Геотермальные тепловые насосы используют землю или грунтовые воды в качестве источника тепловой энергии в режиме обогрева и в качестве поглотителя для отвода энергии в режиме охлаждения. Системы такого типа содержат два ключевых компонента:
- Грунтовый теплообменник: это теплообменник, используемый для добавления или удаления тепловой энергии из земли или земли. Возможны различные конфигурации теплообменника, которые описаны ниже в этом разделе.
- Тепловой насос. Вместо воздуха геотермальные тепловые насосы используют жидкость, протекающую через грунтовый теплообменник, в качестве источника (при обогреве) или стока (при охлаждении).
Со стороны здания возможны как воздушные, так и гидравлические (водяные) системы. Рабочая температура на стороне здания очень важна для гидравлических систем. Тепловые насосы работают более эффективно при отоплении при более низких температурах (ниже 45–50°C), что делает их более подходящими для систем теплого пола или фанкойлов. Следует проявлять осторожность при рассмотрении возможности их использования с высокотемпературными радиаторами, для которых требуется температура воды выше 60°C, поскольку эти температуры обычно превышают пределы большинства бытовых тепловых насосов.
В зависимости от того, как взаимодействуют тепловой насос и грунтовый теплообменник, возможны две различные классификации систем:
- Вторичный контур: В грунтовом теплообменнике используется жидкость (грунтовые воды или антифриз). Тепловая энергия, передаваемая из земли в жидкость, передается тепловому насосу через теплообменник.
- Прямое расширение (DX): В качестве жидкости в наземном теплообменнике используется хладагент. Тепловая энергия, добываемая хладагентом из земли, используется непосредственно тепловым насосом – дополнительный теплообменник не требуется.
В этих системах грунтовый теплообменник является частью самого теплового насоса, выполняя функции испарителя в режиме обогрева и конденсатора в режиме охлаждения.
Геотермальные тепловые насосы могут удовлетворить целый ряд потребностей в комфорте вашего дома, в том числе:
- Только отопление: тепловой насос используется только для отопления. Это может включать как отопление помещений, так и производство горячей воды.
- Отопление с «активным охлаждением»: тепловой насос используется как для отопления, так и для охлаждения.
- Отопление с «пассивным охлаждением»: тепловой насос используется для отопления и байпасируется для охлаждения. При охлаждении жидкость из здания охлаждается непосредственно в наземном теплообменнике.
Операции нагрева и «активного охлаждения» описаны в следующем разделе.
Основные преимущества систем геотермальных тепловых насосов
Эффективность
В Канаде, где температура воздуха может опускаться ниже –30°C, системы наземных источников энергии могут работать более эффективно, поскольку они используют преимущества более высоких и стабильных температур грунта. Типичная температура воды, поступающей в геотермальный тепловой насос, обычно превышает 0°C, что дает коэффициент COP около 3 для большинства систем в самые холодные зимние месяцы.
Экономия энергии
Системы наземного источника энергии существенно снизят ваши расходы на отопление и охлаждение. Экономия затрат на отопление по сравнению с электрическими печами составляет около 65%.
В среднем хорошо спроектированная система с наземным источником энергии дает экономию примерно на 10-20% больше, чем можно было бы обеспечить с помощью лучшего в своем классе теплового насоса с воздушным источником для холодного климата, рассчитанного на покрытие большей части тепловой нагрузки здания. Это связано с тем, что температура под землей зимой выше температуры воздуха. В результате геотермальный тепловой насос может обеспечить больше тепла в течение зимы, чем воздушный тепловой насос.
Фактическая экономия энергии будет варьироваться в зависимости от местного климата, эффективности существующей системы отопления, затрат на топливо и электроэнергию, размера установленного теплового насоса, конфигурации бурового месторождения и сезонного энергетического баланса, а также показателей эффективности теплового насоса в CSA. условия рейтинга.
Как работает система наземного источника?
Геотермальные тепловые насосы состоят из двух основных частей: грунтового теплообменника и теплового насоса. В отличие от воздушных тепловых насосов, где один теплообменник расположен снаружи, в геотермальных системах тепловой насос располагается внутри дома.
Конструкции наземных теплообменников можно разделить на:
- Закрытый контур: системы с замкнутым контуром собирают тепло из земли с помощью непрерывного контура трубопроводов, проложенных под землей. Раствор антифриза (или хладагент в случае наземной системы DX), охлажденный холодильной системой теплового насоса до температуры на несколько градусов ниже, чем температура внешней почвы, циркулирует по трубопроводам и поглощает тепло из почвы.
Обычные схемы расположения трубопроводов в системах с замкнутым контуром включают горизонтальные, вертикальные, диагональные системы и системы пруда/озера (эти схемы обсуждаются ниже, в разделе «Соображения проектирования»). - Открытый контур: открытые системы используют тепло, сохраняемое в подземном водоеме. Вода подается через колодец непосредственно в теплообменник, где отбирается ее тепло. Затем воду сбрасывают либо в надземный водоем, например, в ручей или пруд, либо обратно в тот же подземный водоем через отдельный колодец.
Выбор системы наружного трубопровода зависит от климата, состояния почвы, доступной земли, местных затрат на установку на объекте, а также муниципальных и провинциальных правил. Например, системы с открытым контуром разрешены в Онтарио, но не разрешены в Квебеке. Некоторые муниципалитеты запретили системы DX, поскольку муниципальным источником воды является водоносный горизонт.
Цикл нагрева
Примечание:
Некоторые статьи взяты из Интернета. Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы удалить их. Если вас интересуют продукты с тепловым насосом, пожалуйста, свяжитесь с компанией, производящей тепловые насосы OSB, мы — ваш лучший выбор.
Время публикации: 01 ноября 2022 г.