Геотермальные тепловые насосы
Данная статья основана на материале, в книге геотермальных тепловых насосов - Руководство по планированию и установке Карл Ochsner с введением Робин Кертис. Книга издается Earthscan. http://www.earthscan.co.uk/?tabid=415
Есть множество различных возможных конфигурациях для теплового насоса. Схематический показ тепловой насос холодильного цикла показана на Рисунке 1. Этот пример ввода воздуха на 7 º С и выхода воды при температуре 50 º C. Ниже приводится обзор основных типов электрически инициативе, сжатие пара тепловых насосов, как правило, используются в одном и многочисленных семейных домов, а также в промышленных, коммерческих и общинных зданий.
Геотермальные тепловые насосы
Есть более двух миллионов наземных источников тепловых насосов, используемых для отопления или охлаждения во всем мире, однако мнения разделились по-прежнему их использования возобновляемых источников полномочия. Хотя некоторые градом их низкого входного средства с использованием свободно доступных тепла, некоторые возобновляемые источники энергии пуристов отвергнуть их, потому что они требуют электрического ввода. Многое зависит от общей эффективности, как поясняется в этом наброске, как тепловые насосы функцией, и некоторые из их основных приложений.
Уильям Томсон, лорд Кельвин первым описал теоретическую основу для теплового насоса в 1852 году. Как отметил freethinker, он, вероятно, будет amused, что в настоящее время потенциально важным инструментом в борьбе за более низкие выбросы СО 2. Его ключевые теоретические заранее был отменить понятие о том, что тепловой поток может только "вниз" - от горячей к холодной. Тепловой насос собирает низкосортного тепла и могут доставить его на более высокую температуру, но требуются некоторые импортируемые энергоносители, сделать это.
Лорд Кельвин, конечно же предвидеть свое первое применение в зданиях, для охлаждения, и миллионы кондиционеры, холодильные машины и холодильники (т.е. тепловые насосы) изготавливаются и устанавливаются ежегодно. Более того, возросший спрос на комфорт, что они могут привести, в частности, в очень жаркого климата, является одной из главных движущих сил быстрого увеличения использования энергии в зданиях всех типов в течение последних 50 лет.
Однако, тепловые насосы могут также делать именно то, что его имя - тепловой насос! Чтобы применять их в качестве отопительных приборов (а не в настоящее время почти повсеместно охлаждения устройств) низкосортного тепла собираются из атмосферы (воздуха), водоемов (таких, как озера или реки) или с земли. Использование хладагента цепи, это тепло повышен путем электрически инициативе компрессора и затем могут быть доставлены на полезные температуры для отопления. Для охлаждения, этот процесс вспять лишь при низких температурах собирается тепло внутри здания, обновлены и отверг в атмосферу, воду или землю.
Очень трудно собрать авторитетное статистика по количеству тепловых насосов, используемых для внутреннего обогрева. На пять лет Всемирный конгресс по геотермальной энергии в 2005 году обзора пришли к выводу, что Есть свыше 1,3 млн. человек. Ввод в области возобновляемых источников энергии Всемирный журнал ранее в этом году, Эрик Martinot этого глобального института цитирует цифра более двух миллионов наземных источников тепловых насосов, используемых для отопления или охлаждения в более тридцати странах.
Ключом к обеспечению того, чтобы тепловой насос имеет смысл установка - с точки зрения общей эффективности и связанных с ним выбросов углерода - это коэффициент полезного действия (КС). Это соотношение единиц теплоты (кВт-м) поставляет оборудование для каждой единицы электроэнергии (кВт.ч е) потребляется. Хорошо продуманных, правильно размеров системы с использованием современных компонентов, должны доставить КС 2.5-4.5. Очевидно, что эффективность генерации для обеспечения электроэнергией имеет важное значение для общей стоимостью системы. Если электроэнергия поступает от обычных электростанций, работающих на примерно 35% эффективности и тепловой насос имеет КС 3.5, то тепловой насос будет в 1,4 раза больше энергии эффективной, чем газовый бойлер. Если электроэнергия поступает от более эффективного комбинированного цикла АЭС, скажем, действующих на 45% эффективности и тепловой насос имеет КС 4, то система будет более чем в два раза эффективность котла. Конечно, если электричество должны были исходить непосредственно от ветра или солнечной энергии возобновляемых источников энергии, то тепловой насос представляет собой прекрасный способ для получения тепла без каких-либо связанных углеродных выбросов.
Существуют различные типы тепловых насосов. Они могут быть классифицированы по функциям (отопление, охлаждение, бытового горячего водоснабжения, вентиляции, сушки, рекуперации тепла и т.д.); на источник тепла (земли, воды, воздуха, вытяжные и т.д.); рабочие жидкости (как для тепла сбора и распределения - Рассол / вода, вода / вода, воздух / вода, воздух-воздух и т.д.), а также подразделения, строительство, местонахождение, мощность и многое другое.
Для зданий, а также отопление и горячее водоснабжение приложений, основной вклад тепла может быть воздух, вода или земля. В некоторых частях мира, особенно в Северной Америке, тепла, скорее всего, будет сделано, как воздух через воздуховод, либо теплым в отопительный сезон, или холодильник, когда это требуется. Перевешиваемые единиц, таким образом, достаточно общая для районов с обеих отопления и охлаждения нуждается в разные времена года. В Европе, напротив, выходной, скорее всего, будет сделано с помощью воды либо через радиатор или под-пол системы.
Почти все тепловые насосы, используемые в зданиях будут использовать более широкую среду, как их энергия "источник". Хотя воздух является наиболее широко доступный источник, значительная трудность возникает в том, что тепловые насосы наиболее эффективны, когда Есть более низкие температуры различия, на холодных дней, когда спрос на отопление является высокий тепловой насос будет затем либо работают неэффективно, либо не обеспечивают достаточного тепла для удовлетворения спроса. В умеренном климате хорошо изолированы зданий, они могут быть в состоянии удовлетворить нужды отопления, в противном случае вторичный источник тепла должен быть использован в качестве хорошо.
Вода тепловые насосы имеют большое преимущество в том, что вода имеет гораздо больше тепла грузоподъемность, чем воздух, более теплоносителя характеристики и могут быть перемещены во легко и эффективно. Однако, относительно небольшое число зданий, которые удобно расположены, соответствующее источником воды для использования.
Как следствие, интерес к геотермальных тепловых насосов (или наземного источника тепловой насос) имеет burgeoned. Как правило, это замкнутый контур системы, и, как правило, использование земли вокруг или под строительство. Устанавливая соответствующую размеру петли трубопроводов в земле, воде может быть распространен на сбор возобновляемых источников энергии, сохраняются в земле и доставить его в воде источника тепловой насос.
Хотя очень проста в концепции, эти системы могут быть более сложными, а в их конструкции. Петля температуры инженерии для обеспечения передвижения по проводимости тепла через землю. Системы должны быть мысли, как в сочетании, включая здания, тепловой насос и наземное петли, которые должны быть тщательно соответствия в целях обеспечения долгосрочного, надежного системы.
Вода / вода и рассол / вода
Они часто используются для отопления операцию (как правило, наземного источника), а также охлаждения, рекуперации тепла и горячей воды. Вода / вода системах используются при имеющихся водных источников, таких, как озеро или скважины, в то время как рассол / вода систем будет замкнутый контур, в сочетании наземных установок. Хотя в начале систем "рассоле" может первоначально иметь в буквальном смысле были рассоле (соленой), в настоящее время термин используется для обозначения любого водяным контуром с антифризом в нем.
Они обычно компактных установок, пригодных для использования помещений. Как правило, они будут иметь герметичный компрессор выбрали для тихой работы, и современные тепловые насосы, будет включать в себя некоторые акустические экраны и виброизоляция, а. Сталь, плоский пластинчатый теплообменник, как правило, используются для испарителя, конденсатора и, хотя корпус и трубки или коаксиальный них также могут быть использованы. Свободного хлора хладагент должен быть выбран. Контроллер, как правило, комплексные или извне смонтирован, и дисплеи, как правило, хранятся как можно более простым
Для простой установки, системы отопления циркуляционный насос, и / или источника сторона циркуляционный насос будет интегрирована в корпус насоса тепла, а за дополнительную компактность, горячая вода цистерна иногда построены в а.
Прямая расширения / вода тепловой насос
Они не имеют теплообменник от источника сторону. Вместо петли труб ставит хладагента в непосредственном контакте с почвой или водоема. Компрессора циркулирует хладагент непосредственно, устраняя потери теплопередачи. Это особенно важно, чтобы хладагент петли полностью опечатаны и коррозионной устойчивостью.
Прямая расширения / прямой конденсации
Эти системы являются схожими, но и распределение тепла осуществляется непосредственно с помощью хладагента, как правило, в лучистого отопления системы. Конденсатора, испарителя, как, состоит из бесшовной, пластиковой оболочке медные трубы, и скрытая энергия конденсации освобождается при постоянной температуре.
Воздуха / воды тепловой насос - сплит единиц
Эти использовании воздуха в качестве их источника тепла и, как правило, действуют в двухвалентное систем отопления. Они особенно хорошо подходят для модифицированной и ремонт, как они нуждаются в структурных меньше работы. Внутренний блок будет включать основные компоненты и быть защищено от мороза. Как правило, полностью герметичный компрессор будет использоваться, и нержавеющая сталь плоский пластинчатый теплообменник для конденсатора. Наружная подразделения будут подключены throughrefrigeration линий; с ликвидацией воздуховоды можно получить болельщиков запустить очень тихо.
Воздуха / воды тепловой насос - компактная единиц, в помещении
В этом случае наружного воздуха, является источником тепла - единицы, как правило, действуют в двухвалентное систем отопления. Они компактны, и часто используется в закрытых установках. Они используют герметичные компрессора и нередко медно-трубка, алюминий-ребристых испарителя. Холодильного цикла должны быть полностью изолированы для предотвращения тепловых потерь и конденсации.
Воздуха / воды тепловые насосы - компактные единицы, на открытом воздухе
Эти компактные единицы может быть установлена в любом открытом месте. Все компоненты холодильного цикла интегрированы в блок, поэтому никаких воздуховоды являются обязательными, несмотря на то, что жилье должно обеспечивать защиту от погодных условий. Подключение к системе отопления будет состоять из двух изотермических трубопроводов для поставок и вернуться, и будет установлен в подполье, вместе с насосом блок питания и кабель.
Внутренние горячей воды / тепловые насосы - воздух источника, компактные подразделения
Они поставляются в качестве полностью интегрированной компактной единицы, как правило, в качестве выхлопных газов воздуха тепловые насосы с горячей водой резервуар. Все компоненты интегрированы в подразделение. Они зачастую имеют довольно сложные электронные механизмы контроля для обеспечения простого и эффективного функционирования всех основных контроля, которые могут быть необходимы, таких как лечение Legionella, использование вне пиковую мощность и так далее.
Горячей воды для бытовых тепловых насосов - источник воздуха, сплит-подразделений
С этими подразделениями, внешними горячей воды, используются танки, и построен в питательного насоса циркулирует вода из тепловой насос для горячей воды цистерны. Это позволяет танки любой модели или возможности для использования этих систем.
Другие виды тепловой насос включать земли или воды тепловые насосы с внутренним горячая вода, сплит подразделения, воздушно-воздушные тепловые насосы для вентиляции, различных конструкций вытяжных тепловых насосов, а некоторые для отопления и охлаждения.
Заключение
Геотермальные тепловые насосы, которые часто забывают член комплекс возобновляемых источников энергии инструментов для сокращения выбросов СО 2. Для некоторых из них, тот факт, что они нуждаются в электрических ввода обвинения против них значительно; Действительно, если плохо калибровка, с низким КС и использованием энергии от неэффективных поколения источника, они могут фактически быть плохим выбором технологии, что привело к увеличению СО 2 выбросов (по сравнению с сжигания топлива непосредственно для тепла).
Однако, системы с хорошим КС, соответствующим размерам и, в частности, лиц, использующих возобновляемые источники электроэнергии для обеспечения электроснабжения, могут внести большой вклад в повышение эффективности. Это особенно верно для многих городских зданий, некоторые плановые органы требуют доли здания энергию из возобновляемых источников, в качестве условия выдачи разрешения. Поскольку многие городские объекты, в частности, компактные из них, возможно, немного ветра ресурсом, и лишь небольшое или заштрихованной области, чтобы попытаться собрать солнечной энергии, геотермальной тепловой насос может быть единственным вариантом на месте возобновляемых источников энергии.
Источник: http://www.renewableenergyworld.com/rea/magazine/story?id=53531
|
