Термопомпа вода-въздух, вода-вода

Публикувана на: 18 Дек

Коментари: 0

Термопомпата е физическата машина, която осъществява „обратния кръгов процес на Карно”(трансферира топлина от среда с по-ниска температура към среда с по-висока температура). Това е възможно с осъществяването на хладилен цикъл.

Една от най-важните характеристики на термопомпите, и по специално в контекста на отопление/охлаждане е, че ефективността на агрегата и необходимата енергия за работа му са директно свързани с температурния интервал в който работи термопомпата. Съгласно терминологията на термопомпата, разликата между температурата, при която топлината се поглъща (от „източника”) и температурата, при която топлината се отдава (на „консуматора”) се нарича лифт („подемна сила”). Колкото е по-голям лифта, толкова повече мощност е необходима за термопомпата. Този параметър е важен, защото формира основните енергийните предимства на геотермалната термопомпа пред термопомпите с източник въздух (популярните климатици). Една въздушна термопомпа, трябва да „извлича” топлина от студения външен въздух през зимата и да „изхвърля” топлина към горещия въздух през лятото. За разлика от това, геотермалната термопомпа получава топлина от относително топлата почва (или подземна вода) през зимата и освобождава топлина към същата относително хладна почва (или подземна вода) през лятото. В резултат на това, геотермалната термопомпа, независимо от сезона винаги изпомпва топлината в един малък температурен интервал в сравнение с въздушната термопомпа.

За да го осъществи термпопомпата се нуждае от затворен контур, в който циркулира специален флуид (фреон), който променя агрегатното си състояние от течно в газообразно и обратно в зависимост от температурата и налягането му. Затвореният контур се състои от: компресор, кондензатор, четирипътен вентил, разширителен вентил и изпарител.

Кондензаторът и изпарителят представляват топлообменници, или специални тръби, в които протича фреона, осигуряващи контакт с източника на топлина.

Принцип на действие на термопомпите.
От изпарителя на термопомпата „фреонът” постъпва в компресора, където от газообразно състояние и ниска температура, се довежда до високо налягане и се загрява, поглъщайки определено количество топлина. След това преминава в кондензатора, където се охлажда, отдавайки топлина и преминава от газообразно в течно състояние. Преминавайки през разширителния вентил, течният "фреон" се охлажда и частично се трансформира в пара, попадайки отново в изпарителя, като затваря циркулационния кръг. В изпарителя "фреонът" поглъща топлина от външния циркулационен кръг и се изпарява напълно, след което цикълът се повтаря. Четирипътният вентил служи за обръщане на режима от отопление в охлаждане и обратно като сменя местата на изпарителя и кондензатора. Предимствата на термопомпата произтичат от способността й да доставя повече енергия от тази, която се използва за нейната работа, дотолкова доколкото тя се извлича от външната околна среда.

Характеристика на геотермалната термопомпа, отразяваща ефективността й в режим на охлаждане е коефициентът EER (Energy Efficiency Ratio). Той изразява охлаждащото въздействие получено от агрегата в kWh, разделено на вложената за това електрическа енергия също в kWh. Характеристиката на геотермалната термопомпа в режин на отопление е коефициентът COP (Coefficient Of Performance). Това е отоплителното въздействие получено от агрегата в kWh, разделено на вложената за това електрическа енергия също в kWh. В България е популярен термина коефициент на трансформация, съответно за отопление или охлаждане.Тези коефициенти варират в зависимост от типа термопомпа и условията на работа, и обикновенно имат приблизителна стойности 3,5 за режим на отопление и 4,5 за режим на охлаждане. Това означава, че за всеки kWh консумирано електричество, термопомпата ще осигури около 3,5 kWh енергия за отопление и 4,5 kWh енергия за охлаждане.

И двете стойности COP и EER се отнасят само за стойността на дадена точка, валидна само за специфични тестови условия за получаване на характеристиката.

Термопомпите се разделят на:
1.Термопомпи с въздушно охлаждане.
2.Термопомпи с водно охлаждане.

Приложението на термопомпите за климатизация в жилищния и индустриалния сектори, днес е реалност, като алтернатива на конвенционалните системи изградени от чилър и котел. Фактически, една и съща машина(чилър), посредством реверсивен(четирипътен) вентил е в състояние да смени функциите на изпарителя и кондензатора, и така да достави топлина през зимата и хлад през лятото (превръща се в термопомпа). Прилагането на термопомпа за регулиране на температурата от околната среда (отопление+охлаждане) е най-икономичното, тъй като е свързано с по-кратък срок на откупуване на първоначалната инвестиция за системата, благодарение на по-ниските експлоатационни разходи.

ОТОПЛЕНИЕ - Термопомпата може също така да бъде използвана и само за отопление.

ТОПЛА ВОДА – Термопомпата може да осигури целогодишно снабдяване с евтина топла вода с температура 60°С (дори и през лятото). Компонентите за снабдяване с топла вода се състоят от топлообменник фреон-вода и малка циркулационна помпа. Те могат да бъдат монтирани в общ шкаф, или като малък допълнителен шкаф. Изходящите тръбопроводи се свързват към системата за снабдяване с топла вода.

ОТОПЛЕНИЕ НА БАСЕЙН - Термопомпата, която отоплява къщата може също да се използва и за отопление на басейн. В този случай жилищния отоплителен кръг се затваря и се използва топлообменник за отвеждане на топлината към басейна. Системата може да бъде настроена автоматично да поддържа вътрешна температура, като отправя излишната топлина към басейна, свойство което се използва през пролетта и есента. Включването на басейн към системната конфигурацията прави използването на геотермално отопляване дори по-ефективно.

Поради инвазията на климатиците, термопомпите с въздушно охлаждане с малка мощност не се използват толкова често от потребителите поради техния основен недостатък – нямат ефективна система за обезскрежаване и инсталацията се нуждае от котел за най-студените дни от годината. За да преодолеят този проблем фирмите като DAIKIN, CARRIER, TOSHIBA и FUJITSU предложиха на пазара инверторни термопомпи с въздушно охлаждане, като сплит система, състояща се от външно тяло и вътрешен хидробокс (със или без) електронагревател. Тези системи се предлагат в три разновидности:

Моноенергетична работа: термопомпата се използва в комбинация с малък поддържащ нагревател за пиковите нужди от топлина в най-студените дни на годината.

Моновалентна работа: Термопомпата се използва самостоятелно и е оразмерена така, че да покрива и пиковите нужди.

Бивалентна работа: Термопомпата се комбинира със стандартен котел на някакво гориво.

Хидробокса съдържа топлообменник фреон-вода, помпа, филтър, разширителен съд, предпазен клапан и автоматика. Към него се подвързва вътрешната климатична инсталация.

За по-големите сгради се произвеждат чилъри(само охлаждат) и термпопомпени агрегати с мощност до 3 мегавата с въздушно и водно охлаждане, като съществуват и агрегати като газовите термопомпи и абсорбционните чилъри, които са по-малко разпространени.

Газовите термопомпи използват природния газ за задвижване на двигател, който задвижва компресорите на агрегата. От продуктите на горивния процес(димните газове) се отнема остатъчната топлина, която се използва като това повишава ефективността на агрегата.

Абсорбционните чилъри са сложни съоражения, който работят с литиев бромид и вода, под вакуум, като работен флуид. Водата е охлаждащото вещество а литиевия бромид е абсорбенд. При абсорбционния цикъл има два генератора – единият директно се нагрява от газова горелка, а другия се нагрява от парите на охлаждащото вещество. Охлаждащото вещество се освобождава с топлината от разтвора, произвеждащ охлаждащ ефект в изпарителя, като охлаждащата вода циркулира през кондензатора и абсорбера. За охлаждането на агрегата е необходима охладителна кула.

Водно-охлаждаемите агрегати с мощност до 80-90 киловата имат вграден четирипътен вентил за обръщане зима/лято като климатиците. По-големите машини нямат такъв вентил и обръщането на режима зима/лято става „по вода”, което означава, че се слага допълнително два четирипътни вентила на водния кръг за обръщане на режима. Това не ги прави по-лоши, напротив за машина с мощност 600-700 киловата COP 6-7 си е перфектно постижение.

Тези термопомпи използват два вида системи:
1.Отворена – два сондажа.
2.Затворена – серпентини във земята хоризонтални и вертикални.

Предимството на първата е по-ниската цена за изграждане, но обикновено има проблеми със замърсяването от подпочвените води с пясък и кал, което се избягва с хидроциклонен филтър.

Предимството на втората е че не е зависима от подпочвените води, но е скъпа и енергоемка за изграждане.

Водонагревателна система Термопомпа TREO WH H

Клима Систем Инженеринг

Сподели