Varmepumpeenheter (varmepumper) - alternativ boligoppvarming. Stort leksikon om olje og gass

Varmepumper er en av de mest populære utstyrstyper på HVAC -markedet i Russland og SNG. De foretrekkes av mange kjøpere som ønsker å lage effektivt system kjøling og oppvarming av hus og kontorer, men de færreste er godt klar over prinsippene for denne teknikken og er ofte ikke engang klar over i hvilke situasjoner det er best å bruke den. I mellomtiden er det flere hovedspørsmål angående driften av varmepumpeanlegg, og det vil være lett for selv nybegynnere å forstå dem.

Hva er varmepumper?

Denne kategorien utstyr inkluderer utstyr som er i stand til å gjenvinne varmen hentet fra miljø, ved hjelp av en kompressor, øke temperaturen på varmemediet til et forhåndsbestemt nivå og overfør deretter varme til et bestemt rom. Samtidig kan varmepumper trekke ut varme fra alle medier, bokstavelig talt "pumpe ut" det fra miljøet. Dermed kan pumpene arbeide med:

kald, kald luft
kaldt vann
jord.

Ved å senke temperaturen på kjølevæsken kan slikt klimatiske utstyr effektivt varme opp enhver bygning.

Spesifikasjoner for pumpeytelse

Generelt sett varmepumpeinstallasjonen, i motsetning til andre typer klimatisk utstyr bruker minst mulig strøm i arbeidet... I gjennomsnitt trenger hun bare å bruke 1 kW energi, og dette vil være nok til å produsere 3-6 kW varme. Med andre ord, ved å bruke 2-3 vanlige pærer kan du effektivt varme et mellomstort boareal om vinteren.... Om sommeren kan den samme kraften brukes til å avkjøle rommet: i dette tilfellet vil varmepumpen absorbere varme fra luften i rommet og bringe den inn i atmosfæren, i bakken eller i vannet, noe som skaper kulde i alle rom .

Hva er varmepumper?

Det er et stort utvalg utstyr som selges kan brukes på forskjellige felt gjelder også:

Oppholdsrom,
landbruksbedrifter,
industrielle virksomheter,
Boliger og verktøy.

Selvfølgelig varmepumpeenheter for forskjellige lokaler har forskjellige egenskaper og kan til og med variere i størrelse. Samtidig har pumpene ulik termisk effekt (fra flere kW til hundrevis av megawatt), samt kan jobbe med forskjellige varmekilder, uavhengig av deres aggregeringstilstand (fast, flytende eller gassformig). Tatt i betraktning det særegne ved driften av slikt utstyr, varmepumpeanlegg er delt inn i følgende typer:

vann-vann,
luft-vann,
vann-luft,
luft-til-luft,
jord-vann,
jord-luft.

Det er også varmepumper på markedet som er spesielt designet for lavgradig varme... Kilder til slik varme kan til og med ha negativ temperatur, og varmepumpen fungerer i dette tilfellet som en mottaker av høy potensiell varme, som til og med mottar en veldig høy temperatur (over 1000 grader). Som regel, i henhold til temperaturen som installasjonen fungerer med, er den delt inn i:

lav temperatur,
middels temperatur,
høy temperatur.

En annen parameter ved hvilken varmepumpeanlegg skilles ut er relatert til deres teknisk enhet. I henhold til denne indikatoren er utstyret delt inn i typer som:

absorpsjon,
dampkompresjon.

Som regel opererer alle varmepumper, uansett type, med elektrisk energi, men i visse tilfeller kan de byttes til andre energityper ved bruk av forskjellige drivstoff. I henhold til spesifikasjonene til dette drivstoffet og driften av selve utstyret, er varmepumpeanlegg delt inn i følgende typer:

varmeapparat som bruker varme fra grunnvann,
en pumpe for varmtvannsforsyning, som arbeider med varme hentet fra naturlige reservoarer,
sjøvann-klimaanlegg,
klimaanlegg som bruker uteluft,
pumpe for oppvarming av vann i svømmebassenger, opererer utendørs,
en varmepumpeenhet for et varmeforsyningssystem som gjenvinner varme generert av teknisk utstyr,
en enhet som opererer på melk - den tjener til å avkjøle melk og påfølgende varmtvannsforsyning og brukes på melkegårder,
varmegjenvinningsanlegg teknologiske prosesser, - tjener til oppvarming av tilluften.

Det finnes også andre typer slikt utstyr. Samtidig blir varmepumper av alle typer som regel masseprodusert, men individuelle unike enheter kan produseres i henhold til eksklusive prosjekter. Du kan også finne eksperimentelle varmepumper, mange ennå ikke implementerte tegninger og prototyper av slikt utstyr, som også kan brukes i ethvert spesialrom.

Alle varmepumpeenheter kan kombineres til et enkelt system. Dette er nødvendig hvis flere enheter av slikt utstyr opererer på samme anlegg, som produserer både varme og kulde. Å kombinere dem sammen vil bare øke effektiviteten, og det anbefales å umiddelbart planlegge opprettelsen av slikt komplekst utstyr på mellomstore eller store anlegg.

Hva er ring -klimaanlegg?

Et slikt system er fullført på grunnlag av forskjellige typer varmepumper, selv om det vanligvis brukes en luft-til-luft-enhet til disse formålene. I dette tilfellet fungerer varmepumpen som klimaanlegg: den installeres direkte i kjølerommet, og kraften til slikt utstyr velges i henhold til en rekke parametere. Blant dem:

egenskapene til selve rommet,
formålet med rommet,
antall mennesker som er i den,
utstyr som er installert i det eller vil bli installert.

Klimaanlegg er alltid reversible - de kjøler samtidig ned og genererer varme. De er forbundet med en felles vannkrets - en rørledning som vann sirkulerer gjennom, og er både en kilde og en mottaker av varme. Som et resultat kan temperaturen inne i kretsen svinge mellom 18-32 grader, og det er gjennom det varme utveksles mellom varmepumpene som varmer luften og mellom utstyret som kjøler den. Hvis i forskjellige rom du må skape et klima med forskjellige egenskaper, varmepumper overfører ganske enkelt varme fra rom som har overskudd til rom der det ikke er nok varme. Dette lar deg lage en ringformet varmeveksling mellom forskjellige soner og et slikt system er veldig effektivt og økonomisk.

Samtidig kan ringsystemer ikke bare inkludere klimaanlegg, men også andre installasjoner. Spesielt, slike apparater kan gjenvinne spillvarme. Dette kreves der det er et ganske stort varmebehov, for eksempel:

på steder der det er en intens strøm av avløpsvann: en vann-til-vann varmepumpeenhet vil enkelt kunne utnytte varmen som kommer fra den og lede den ved hjelp av en ringformet krets for å varme opp lokalene;
i anlegg med avtrekksventilasjon som fjerner luft fra bygningen(forutsatt at det ikke er for mange urenheter i luften som kan hindre driften av varmepumpen): i dette tilfellet vil det være nødvendig med en luft-til-vann-installasjon, som vil gjenvinne varme fra den "unødvendige" luften og overføre det for å varme opp rommet eller varme opp vann,
i anlegg der det er både avløpsvann og avtrekksventilasjon- på dem kan ringsystemer brukes til å fjerne overflødig varme fra vannkretsen (vanligvis gjøres dette bare i den varme årstiden), noe som vil redusere kapasiteten til kjøletårnet.

I enhver situasjon lar ringsystemet deg bruke varme mange ganger og sende det til behovene til absolutt alle forbrukere i bygningen, og dette er nettopp det unike, fordi tradisjonelle gjenvinnere og regeneratorer ikke er i stand til dette.... Dessuten gjenoppretter et slikt system varme mer effektivt, siden driften på ingen måte avhenger av temperaturen i luften som tas inn av tilførselsventilasjonen, og av den innstilte temperaturen til luften som kommer inn i lokalene.

Om sommeren kan et ringsystem som opererer på grunnlag av en vann-til-vann varmepumpeenhet effektivt fjerne overflødig varme fra vannkretsen, ved å bruke den gjennom forbrukere: overflødig varme tilføres varmtvannsforsyningssystemet, og det er vanligvis nok til å tilfredsstille alle behovene til innbyggerne i ethvert rom i varmt vann. Et slikt system vil være spesielt effektivt på anlegg med flere svømmebassenger (fritidsboliger, hoteller, helsesentre) - med sin hjelp vil det være mulig å varme vannet i bassengene veldig raskt og uten ekstra kostnader.

Er ringsystemet kompatibelt med andre utstyrssystemer?

Selvfølgelig, ja, og fremfor alt må det koordineres med ventilasjonssystemet. Sistnevnte må spesielt utvikles under hensyntagen til alle egenskapene til varmepumpeutstyret som vil klimaanlegg. Spesielt, ventilasjonssystem Det er viktig å sikre at luft resirkuleres i de volumene som kreves for stabil drift av pumpen, effektiv varmegjenvinning og opprettholdelse av ønsket temperatur i rommet. Denne regelen bør følges i alle fasiliteter, med unntak av noen der resirkulering er uønsket, for eksempel svømmebassenger eller kjøkken.

Samtidig er fordelen med å koordinere ringsystemet med ventilasjonssystemet at sistnevnte i dette tilfellet kan bygges etter en enklere ordning, som vil koste forbrukeren mindre. I dette tilfellet vil varmepumpen kjøle luften direkte der det trengs. Dette vil avlaste forbrukeren fra behovet for å transportere ham gjennom lange varmeisolerte luftkanaler og vil skille et slikt system gunstig fra det for tiden utbredte sentraliserte klimaanlegget.

I tillegg, ringsystemer kan koordineres med varmesystemer, og noen ganger til og med helt overta funksjonene deres. I slike situasjoner blir et varmesystem basert på en varmepumpe mindre kraftig og enklere når det gjelder utstyret. Dette gjør den spesielt effektiv i kaldere klima der mer varme er nødvendig for oppvarming, fra høye potensielle kilder. Videre, ringsystemet kan seriøst optimalisere driften av alt utstyr i rommet... Separate klimaanlegg og varmeanlegg kan alvorlig forstyrre hverandre, spesielt når begge ikke er nødvendige. Ringsystemet eliminerer en slik situasjon fullstendig, siden det alltid fungerer effektivt, basert på den faktiske tilstanden til mikroklimaet som er opprettet i hvert bestemt rom. På samme tid, i virksomheten, kan slikt utstyr kjøle og varme ikke bare luft, men også vann, og denne prosessen vil ikke kreve unødvendige energikostnader - det vil bli inkludert i balansen for all varmeforsyning som helhet.

Og selvfølgelig i noen av disse situasjonene vil ringsystemet vise utmerket økonomi. I tradisjonelle systemer brukes varme bare delvis og slipper raskt ut i atmosfæren hvis oppvarming fungerer parallelt med ventilasjon, men ringsystemet løser dette problemet på en kompleks måte, noe som gjør varmegjenvinning mer effektiv og reduserer tapene betydelig.

Hvordan håndtere varmepumpesystemer?

Som regel krever dette utstyret ikke installasjon av dyre automatiserte kontroller, og dette er en annen "artikkel" for å spare på det. Praktisk automatisering her er ekstremt enkel og reduseres bare til å opprettholde den angitte temperaturen på vannet i kretsen. For å gjøre dette slår systemet ganske enkelt på en ekstra varmeapparat i tide slik at vannet ikke avkjøles mer enn det burde være, eller det aktiverer kjøletårnet slik at det ikke varmes opp mer enn nødvendig. Og dette er vanligvis nok til å opprettholde det ideelle klimaet.

Automatisk kontroll i denne situasjonen kan realiseres med bare noen få termostater. Dessuten trenger du ikke engang presise reguleringsventiler for dette! Vanntemperaturen i sløyfen til ringsystemet kan variere bred rekkevidde uten å kreve ytterligere midler til dette.

I tillegg, et eget automatiseringssystem regulerer også varmeoverføringsprosessen fra varmepumpen til forbrukeren. Det er innebygd i selve utstyret, og et av hovedelementene i systemet kan betraktes som en termostat (temperatursensor), som er installert direkte i rommet. Det alene er nok til å kontrollere driften av varmepumpeanlegget fullt ut. Samtidig kan pumpen i seg selv gi alle de nødvendige egenskapene til lufttemperaturen i rommet uten å installere kontrollspjeld i ventilasjonssystemet og kontrollventiler i varmesystemet. Dette gjør det mulig å ytterligere redusere kostnadene for ringsystemet og øke påliteligheten til all teknisk kommunikasjon av bygningen som helhet.

Generelt kan et komplekst automatisert kontrollsystem være nødvendig bare ved store anlegg der mange forskjellige typer varmepumper er installert, designet for klimaanlegg, teknologiske prosesser og varmegjenvinning. Og i slike situasjoner er installasjonen av dette systemet fornuftig, fordi det lar deg optimalisere driften av hvert utstyr. Når du monterer den, må du imidlertid huske på det driften av ringsystemet påvirkes av en rekke faktorer som selv automatisering må "regne med". Blant dem:

temperaturen på vannet i kretsen, - det påvirker varmekonverteringskoeffisienten (forholdet mellom mengden varme som tilføres forbrukeren og mengden energi som forbrukes av varmepumpen);
utendørs lufttemperatur;
kjøletårnets driftsparametere- den kan bruke forskjellige mengder energi for den samme mengden varme, og dette avhenger av ytre forhold, inkludert lufttemperatur, tilstedeværelse av vind og andre faktorer;
antall varmepumper som opererer i systemet, så vel som deres total kraft (forholdet mellom kraften til utstyret som fjerner varme fra vannkretsen og kraften til installasjonene som gir det til kretsen).

Er det noen vellykkede eksempler på bruk av ringsystemer?

Det er mange slike eksempler, men de to følgende kan betraktes som "lærebøker".

Den første er rekonstruksjon omfattende skole Nr. 2 i Ust-Labinsk. I denne bygningen ble alle de strengeste sanitære kravene observert for å oppnå maksimal komfort for barna som skal studere på denne institusjonen. I samsvar med disse kravene ble det installert et spesielt klimasystem der, som er i stand til sesongmessig å kontrollere temperatur, fuktighet og frisk luftstrøm. Samtidig gjorde ingeniørene alt for å sikre at hver klasse hadde individuell kontroll over mikroklimaet, og bare ringsystemet kunne takle slik kontroll. Hun tillot:

redusere kostnadene ved oppvarming av hele bygningen betydelig,
løse problemet med kaldt vann i varmeanlegget på skolens område.

Systemet ble satt sammen av mer enn 50 Climatemaster varmepumper (USA) og ett kjøletårn... Den mottar tilleggsvarme fra varmeanlegget, og den styres av automatisering, som uavhengig opprettholder komfortable forhold for å lære barn og samtidig fungerer så økonomisk som mulig. Det er takket være henne at driften av ringsystemet selv i de mest alvorlige vintertid lov til å redusere månedlige oppvarmingskostnader til 9,8 tusen rubler: før moderniseringen av systemet brukte skolen 18 tusen 440 rubler hver måned på oppvarming av 2,5 tusen kvadratmeter. m. Og dette til tross for at etter oppgraderingen har skolens oppvarmede areal i tillegg økt, som utgjorde 3 tusen kvadratmeter. m.

Det andre prosjektet ble implementert i hyttebyene i Moskva -regionen. Problemer med byggingen av slike bosetninger skyldtes ofte at infrastrukturen i disse områdene ikke tillot bygging av nye hus, siden verken vannrør eller Elektrisitet i nettet, og heller ikke transformatorstasjoner kunne ikke takle de økte belastningene. På samme tid skjedde det strømbrudd, brudd på gamle ledninger, forskjellige ulykker oppstod konstant på gamle stasjoner, derfor var det nødvendig i øyeblikket å ta vare på den autonome strømforsyningen i landsbyene i slike territorier.

Følgelig trengte ingeniørene å lage et prosjekt som ville gi hytte i to etasjer har flere rom med strøm og varme. Standardområdet for et slikt hus var 200 kvadratmeter. m, og bare strøm og artesisk vann, det var ingen annen kommunikasjon.

Ingeniørene tok det første skrittet mot energieffektivitet - solcellepaneler ble installert i hytta, og solcellemoduler ble installert bak huset, også drevet av solenergi og en effekt på 3,5 kW. Denne kraften var nok til å mate batteriene, som senere matet selve huset og varmesystemet. Følgelig var strøm til en familie som bodde i en slik hytte gratis, noe som betyr at kostnadene for den kunne slettes fra familiebudsjettet. Som et resultat bør kostnadene ved å installere batteriene dekkes tilbake på mindre enn 10 år, og etter det trenger du ikke å allokere midler.

En geotermisk varmepumpeinstallasjon basert på en vann-til-vann-pumpe ble brukt til å varme hytta. Den ble designet ikke bare for oppvarming av rom med radiatorbatterier, men også for produksjon av varmt vann. Kretsen som leverer lavgradig varme til pumpen - det vil si den vanlige polyetylenrør 800 m lang og 32 mm i diameter ble lagt på selve stedet (på en dybde på 2 meter). Installasjonen av et slikt system (elektrisitet + oppvarming) ble brukt 40 tusen dollar, og siden eieren i fremtiden ikke trenger å bruke penger på betaling verktøy levert sentralt, hadde han bare nytte av dette.

Hvor kan ringsystemer brukes?

Generelt viser alle eksemplene det samme varmepumpeenheter kan installeres på en rekke forskjellige anlegg. Blant de viktigste er:

administrative bygninger,
medisinske og helseinstitusjoner,
offentlige bygninger,
utdanningsinstitusjoner,
feriehus og hoteller,
sportskomplekser,
industrielle virksomheter,
underholdningsanlegg.

Samtidig kan det fleksible ringsystemet uansett lett tilpasses behovene. bestemte lokaler og samlet i det største utvalget av alternativer.

For å installere det må ingeniører vurdere en rekke nyanser:

behovet for kulde og varme på et bestemt anlegg,
antall personer som er inne i lokalene,
mulige varmekilder i bygningen,
mulige kjøleribber,
egenskaper ved varmetap og varmeforsterkning.

Etter det vil de beste varmekildene bli brukt i selve systemet, og den totale kapasiteten til varmepumpene må justeres for ikke å være for høy.

Generelt, ideelt alternativ for ethvert objekt, vurderer eksperter installasjon av varmepumpeutstyr som bruker miljøet både som varmekilde og som mottaker. I dette tilfellet bør hele systemet balanseres når det gjelder varme, uavhengig av kraften til varmekilder og mottakere - de kan være forskjellige, fordi forholdet endres når driftsforholdene til systemet endres. Imidlertid må de være konsistente med hverandre.

Hvis disse parametrene tas i betraktning riktig, vil ringsystemet fungere effektivt for både oppvarming og kjøling, og utnytte all den "overskytende" varmen. Og bruk av ett slikt system i stedet for flere vil ikke bare tillate å skape et ideelt inneklima, men vil også være veldig effektivt og lønnsomt både når det gjelder kapital og driftskostnader.

Hovedforskjellen mellom en varmepumpe og alle andre varmekilder er dens eksepsjonelle evne til å bruke fornybar lavtemperaturenergi fra miljøet til oppvarming og vannoppvarming. Varmepumpen "pumper" faktisk ut omtrent 80% av utgangseffekten fra miljøet, ved å bruke solens spredte energi.

Slik fungerer en varmepumpe

Kjøleskapet, som alle vet, overfører varme fra det indre kammeret til radiatoren, og vi bruker kulden inne i kjøleskapet. En varmepumpe er et omvendt kjøleskap. Den overfører den avledede varmen fra miljøet til hjemmet vårt.

Varmebæreren (som er vann eller saltlake), som har tatt flere grader fra miljøet, passerer gjennom varmepumpens varmeveksler, kalt fordamperen, og overfører varmen som samles inn fra miljøet til varmepumpens indre krets. Indre kontur Varmepumpen er fylt med kjølemedium, som har et veldig lavt kokepunkt, passerer gjennom fordamperen og går fra en væske til en gassform. Dette skjer ved lavt trykk og en temperatur på 5 ° C. Fra fordamperen kommer det gassformige kjølemediet inn i kompressoren, hvor det komprimeres til høytrykk og høy temperatur. Deretter kommer den varme gassen inn i den andre varmeveksleren - kondensatoren, hvor varmeutveksling finner sted mellom den varme gassen og kjølevæsken fra returrøret til hjemmevarmesystemet. Kjølemediet avgir varmen til varmesystemet, avkjøles og blir til væsketilstand igjen, og oppvarmingsmediet til varmesystemet kommer inn i varmeenhetene.

Fordeler med en varmepumpe

- Lønnsomhet. Lavt strømforbruk oppnås på grunn av høy effektivitet (fra 300% til 800%) og lar deg få 3-8 kW termisk energi per 1 kW faktisk forbrukt energi, eller opptil 2,5 kW kjølekraft ved uttaket.
- Miljøvennlighet. En miljøvennlig metode for oppvarming og klimaanlegg både for miljøet og for mennesker i rommet. Bruk av varmepumper betyr å spare ikke-fornybare energiressurser og beskytte miljøet, blant annet ved å redusere CO2-utslipp til atmosfæren. Varmepumper i installasjonen, som utfører en omvendt termodynamisk syklus på et lavkokende arbeidsstoff, trekker fornybar lavgradig termisk energi fra miljøet, øker potensialet til det nivået som kreves for varmeforsyning, bruker 1,2-2,3 ganger mindre primærenergi enn med direkte forbrenningsdrivstoff.
- Sikkerhet. Ingen åpen flamme, ingen sot, ingen eksos, ingen diesellukt, ingen gasslekkasje, oljesøl. Det er ingen lagringsanlegg for brannfarlig drivstoff.
- Pålitelighet. Minimum bevegelige deler. Høy arbeidsressurs. Uavhengig av tilførsel av drivstoff og kvaliteten. Beskyttelse mot strømbrudd. Nesten vedlikeholdsfritt. Varmepumpens levetid er 15-25 år.
- Komfort. Varmepumpen fungerer lydløst (ikke høyere enn et kjøleskap), og væravhengig automatisering og klimakontroll med flere soner skaper komfort og kos i lokalene.
- Fleksibilitet. Varmepumpen er kompatibel med ethvert varmesystem i sirkulasjon, og moderne design lar deg installere det i alle rom.
- Allsidighet i forhold til energien som brukes (elektrisk eller termisk).
- Et bredt spekter av kapasiteter (fra fraksjoner til titusenvis av kW).

Varmepumpe applikasjoner

Utvalget av applikasjoner for varmepumper er virkelig uendelig. Alle fordelene ovenfor med dette utstyret gjør det enkelt å løse problemene med varmeforsyning i bykomplekset og objekter som ligger langt fra kommunikasjon, det være seg en gård, hytteby eller en bensinstasjon på motorveien. Generelt er varmepumpen allsidig og anvendelig i sivile og industrielle så vel som i privat konstruksjon.

I dag er varmepumper mye brukt over hele verden. Det er titalls millioner varmepumper i drift i USA, Japan og Europa.

Produksjonen av varmepumper i hvert land er hovedsakelig fokusert på å dekke behovene til hjemmemarkedet. I USA og Japan, de mest brukte luft-til-luft varmepumpeenhetene (HPU) for oppvarming og sommer klimaanlegg. I Europa-HPU-klasse "vann-vann" og "vann-luft". I USA driver mer enn seksti selskaper med forskning og produksjon av varmepumper. I Japan overstiger den årlige produksjonen av HPU 500 tusen enheter. Mer enn 5 tusen anlegg tas i bruk i Tyskland hvert år. I de skandinaviske landene drives hovedsakelig store HPP -er. I Sverige, i 2000, var mer enn 110 000 varmepumpestasjoner (HPS) i drift, hvorav 100 hadde en kapasitet på omtrent 100 MW og over. Den kraftigste HPS (320 MW) opererer i Stockholm.

Populariteten til varmepumper i Vest -Europa, USA og landene i Sørøst -Asia skyldes i stor grad de milde klimatiske forholdene i disse regionene (med en positiv gjennomsnittstemperatur om vinteren), høye priser for drivstoff og tilgjengeligheten av målet regjeringens programmer støtte denne retningen til klimamarkedet.

Situasjonen med varmepumper i landet vårt er fundamentalt annerledes, og det er grunner til dette. Først viser særegenhetene ved det russiske klimaet med lave temperaturer om vinteren spesielle krav til parametrene til varmepumper og betingelsene for deres installasjon. Spesielt, med en økning i kraften til varmepumpen, oppstår problemet med varmefjerning, siden varmeoverføringen til mediet (reservoar, jord, luft) er begrenset og ganske liten.

I tillegg har gassprisene blitt kunstig senket i Russland, derfor håndgripelige økonomiske fordeler det er ikke nødvendig å snakke om bruk av denne typen utstyr, spesielt i fravær av en forbrukskultur og energibesparelser. Vi har ikke statsstøtte energisubstitusjonsprogram, det var ingen og det er ingen innenlandske produsenter av varmepumper.

Samtidig er Russlands behov for slikt utstyr enormt, og hele "serien" av varmepumper med en kapasitet på 5, 10, 25, 100 og 1000 kW ser ut til å være etterspurt. Så, inn midtre kjørefelt For å varme et hus med et areal på 100 m2 i Russland, er det nødvendig å ha en termisk effekt på 5-10 kW, og en pumpe med en termisk effekt på 100 kW er tilstrekkelig for oppvarming av typiske skoler, sykehus og administrative bygninger... Varmepumper med en kapasitet på 1000 kW er praktiske for å gjenvinne varmeavfall, ved bruk av varme kilder. Ifølge eksperter er kostnaden for å installere en varmepumpe under russiske forhold estimert til omtrent US $ 300 per 1 kW termisk kraft med en tilbakebetalingstid på to til fire år, som først og fremst avhenger av drivstoffpriser og klimatiske forhold i en bestemt region .

Idriftsettelse av omtrent 100 tusen varmepumper med en total termisk kapasitet på 2 GW vil gi varme til 10 millioner mennesker med en gjennomsnittlig levetid på en varmepumpe på 15 år. Salget av slikt utstyr kan være mer enn en halv milliard dollar i året.

Skjematisk diagram over en varmepumpeanlegg (a og bildet i T -diagrammet over den reversible syklusen (b.

Varmepumpeenheter kan vellykket og effektivt brukes i enheter med felles vinteroppvarming og sommer klimaanlegg; i installasjoner for felles produksjon av kulde og varme; ved fordampning av avsaltings- og rektifiseringsanlegg; ved vannkraftverk for å bruke varme fra luft og hydrogen til å kjøle elektriske generatorer; ved oljeraffinaderier og petrokjemiske anlegg som bruker varmen til varme oljeprodukter og varmt vann (t 60 H - 120 C) for å oppnå damp med et trykk på 10 kg / ech2 og varmt vann med en temperatur på 130 - 150 C.

Varmepumpesystemet, som brukes til å varme spa -hallen om vinteren, brukes som varmekilde sjøvann... Hvordan vil det endre seg Termisk kraft installasjon hvis den fungerer i henhold til den interne reversible Carnot -syklusen med de samme temperaturforskjellene i fordamperen og kondensatoren. Hvordan vil varmekoeffisienten endres hvis den eksterne irreversibiliteten i varmevekslerne i installasjonen som fungerer i henhold til den omvendte Carnot -syklusen elimineres?

Varmepumpeanlegg er mest hensiktsmessige å bruke for å møte en konstant varmebelastning i nærvær av konstant kilde lavgradig varme og med en relativt liten nødvendig varmestigning, dvs. med en liten verdi på & TTS-Ta eller med et TS / TB-forhold nær en. Slike forhold oppstår vanligvis når en relativt konstant industriell varmebelastning med lavt potensial eller en mengde varmtvannsforsyning tilfredsstilles ved hjelp av varmepumpeanlegg, i nærvær av avfall av lavgradig industriell varme med en temperatur på 20- 40 C og over. Under disse forholdene er varmepumpeenheter, både når det gjelder energiindikatorer (drivstofforbruk) og reduserte kostnader, ganske konkurransedyktige med svært effektive kjeleenheter.

Varmepumpeanlegg består av en varmepumpe, en installasjon for utvinning av varme fra kilden og annet utstyr.

En varmepumpeinstallasjon har vanligvis en høyere startkostnad enn oppvarming fra en kjele.

Varmepumpeanlegg er mest hensiktsmessige å bruke for å tilfredsstille en konstant varmebelastning i nærvær av en konstant kilde til lavgradig varme og med en relativt liten nødvendig varmestigning, dvs. med en liten verdi på & TTB-Ts eller med et TB / TB-forhold nær en. Slike forhold oppstår vanligvis når en relativt konstant industriell varmelast med lavt potensial eller varmtvannsforsyning tilfredsstilles ved hjelp av varmepumpeanlegg, i nærvær av avfall av lavgradig industriell varme med en temperatur på 20- 40 C og oppover. Under disse forholdene er varmepumpeenheter, både når det gjelder energiindikatorer (drivstofforbruk) og reduserte kostnader, ganske konkurransedyktige med svært effektive kjeleenheter.

To-trinns varmepumpeenheter brukes noen ganger i varmesystemer som dekker varmebelastningen.

For første gang ble en dampkomprimert ammoniakkvarmepumpeenhet brukt til å varme et rom i 1930. Siden har det blitt bygget et stort antall varmepumper. Det er grunn til å tro at bruken av varmepumper vil bli bredere i fremtiden.

Fysiske egenskaper til en vandig løsning av natriumklorid | Fysiske egenskaper til en vandig oppløsning av kalsiumklorid | Fysiske egenskaper til vandige oppløsninger av propylenglykol.

Bruk: i installasjoner for varme- og kjølerom med permanent ventilasjon. Essensen i oppfinnelsen varmepumpeanlegget inneholder en varmeveksler 1, en fordamper 4, en injektor-absorber 6, en trykkseparerende tank 9 og en væskepumpe 7. Fordamperen 4 og injektor-absorberen 6 er forbundet med kl. minst en kapillær 5. Fordamperen 4 består av tre hulrom og er fylt med porøs kropp 16. 5 C.p. f-ly, 2 dwg.

Oppfinnelsen angår varmepumpeanlegg basert på absorpsjonsenheter, spesielt installasjoner for varme- og kjølerom med permanent ventilasjon. Driften av alle varmepumper er basert på den termodynamiske tilstanden og parametrene som bestemmer denne tilstanden: temperatur, trykk, spesifikt volum, entalpi og entropi. Arbeidet med alle varmepumper er at varme tilføres isotermisk ved lave temperaturer og fjernes isometrisk ved høye temperaturer. Komprimering og ekspansjon utføres ved konstant entropi, og arbeidet utføres av en ekstern motor. En varmepumpe kan beskrives som en varmemultiplikator ved bruk av lavgradig varme fra forskjellige varmegenererende medier, for eksempel luft, jord, grunn og avløpsvann, etc. For tiden er mange forskjellige varmepumper med forskjellige arbeidsmedier kjent. Dette mangfoldet skyldes de eksisterende restriksjonene for bruk av en eller annen type varmepumpe, som ikke bare pålegges av tekniske problemer, men også av naturlovene. Den vanligste er pumper med mekanisk dampkompresjon, etterfulgt av absorpsjonssyklus og doble Rankine -sykluspumper. Mekaniske kompresjonspumper finner ikke utbredt bruk i lys av behovet for tørr damp, som er forårsaket av særtrekkene ved mekanikken til de fleste kompressorer. Inntrengning av væske sammen med damp i kompressorinnløpet kan skade ventilene, og inntrengning av en stor mengde væske i kompressoren kan skade den helt. Den mest brukte er absorpsjonspumper. Driftsprosessen for absorpsjonsanlegg er basert på sekvensiell implementering av termokjemiske reaksjoner ved absorpsjon av arbeidsmidlet av absorbenten, og deretter frigjøring (desorpsjon) av absorbenten fra arbeidsmidlet. Som regel er arbeidsmidlet i absorpsjonsanlegg vann eller andre løsninger som kan absorberes av absorbenten; forbindelser og løsninger som lett absorberer arbeidsvæsken kan brukes som absorbenter: ammoniakk (NH 3), svovelsyreanhydrit (SO 2) , karbondioksid (CO 2), kaustisk soda (NaOH), kaustisk kalium (KOH), kalsiumklorid (CACl 2), etc. Kjent for eksempel en varmepumpeanlegg (red. St. USSR N 1270499, klasse F 25 B 15/02, 29/00, 1986), som inneholder en absorpsjonskjøleenhet med en kjølemiddelkrets, en kondensator, en underkjøler, en fordamper, en deflegmator og en regenerativ varmeveksler, og også omrisset oppvarmingsvann passerer gjennom kondensatoren, ventilasjonsluftledningen som passerer sekvensielt gjennom absorberen og underkjøleren, varmekretsen for vann blir stengt og en deflegmator er i tillegg inkludert i den. Installasjonen inneholder i tillegg en to-hulrom varmeveksler-underkjøler, som er forbundet med ett hulrom til kjølemiddelkretsen mellom underkjøleren og fordamperen, og den andre inn i ventilasjonsluftledningen foran absorbatoren. Den beskrevne installasjonen er tungvint og metallkrevende, siden den har enheter og systemer som opererer på høyt blodtrykk... I tillegg oppnå høyt energi indikatorer I den kjente installasjonen brukes ammoniakk og dets vandige løsninger, som er giftige og etsende, som varmebærer. De mest effektive er varmepumpeanlegg av typen absorpsjon-injeksjon. Kjent termisk installasjon(red. St. USSR N 87623, klasse F 25 B 15/04, 1949), inkludert en generator av ammoniakkdamp (fordamper), fylt med en svært konsentrert ammoniakkløsning, med en spole av stålrør plassert inne i den, damp leveres lavtrykk, brukt til fordampning av ammoniakk, høytrykksdempere (injektorer), pumper, rørformet varmesystem, høydampgenerator, lavtrykksdampkondensatvarmer, kjøler, som samtidig fungerer som varmeapparat. Den beskrevne installasjonen lar deg øke damptrykket ved en høy verdi av termisk koeffisient nyttig handling på grunn av det faktum at absorbatoren til installasjonen har injektorer som tjener til å øke trykket som oppnås i ammoniakkdampgeneratoren ved å bruke den magre løsningen som pumpen leverer fra generatoren. I den beskrevne installasjonen brukes imidlertid aggressive medier, noe som krever bruk av spesielle materialer med høy korrosjonsbestandighet. Dette gjør installasjonen mye dyrere. Målet med oppfinnelsen er å lage en forenklet, miljøvennlig, økonomisk installasjon med høye energikarakteristikker. Dette problemet løses ved at en varmepumpeanlegg som består av en varmeveksler, en fordamper, en injektor-absorber, en væskepumpe, en trykkseparerende tank, en fordamper og en injektor-absorber, som ifølge oppfinnelsen er sammenkoblet med minst en kapillær, og fordamperen er tre-hulrom, hvorav det ene hulrommet er koblet til varmeveksleren med en ventilasjonsluftledning, den andre er fylt med et kjølevæske, adskilt av et vakuumhulrom som er koblet til en injektor-absorber, og fordamperen inneholder et porøst legeme plassert samtidig i alle nevnte hulrom. Implementeringen i installasjonen av forbindelsen mellom fordamperen og injektorabsorbenten i form av et termodynamisk diskontinuerlig system forbundet med minst en kapillær tillater prosessen med å oppnå varme i et område langt fra termodynamisk likevekt, noe som vesentlig intensiverer varme og masse overføring i det aktuelle systemet. Det er mulig å koble fordamperen og injektor-absorberen med flere kapillærer. Dette vil forsterke effekten av varme og masseoverføring i det aktuelle systemet. Fordamperens utforming med tre uavhengige, adskilte hulrom og med et porøst legeme plassert samtidig i alle tre hulrommene tillater dannelse av en utviklet masseoverføringsoverflate mellom kjølevæske og luft (ca. 100-10000 cm 2 i 1 cm 3), pga. som en intensiv fordampning av kjølevæsken og metning av luften med den, ledsaget av en stor absorpsjon av varme som kommer fra det varmegenererende mediet. Det er tilrådelig at kapillæren har en diameter lik kjølevæskemolekylenes frie bane i dampfasen ved et resttrykk som skapes av injeksjonsabsorbatoren og en temperatur som er lik kjølevæsketemperaturen, og en lengde lik 10- 10 5 kapillardiametere. Dette sikrer intensiv masseoverføring av kjølevæsken i retningen bare fra fordamperen til injeksjonsabsorbatoren. Det er lurt å lage en porøs kropp av to typer porer, hvis overflate er fuktet, mens den andre ikke blir fuktet av kjølevæsken. I dette tilfellet er det porøse legemet samtidig gjennomtrengelig for væske og luft og vil tillate dannelse av en mer utviklet masseoverføringsoverflate mellom kjølevæsken og luften inne i det porøse legemet. Dette intensiverer fordampningsprosessen sterkt. Fordampningshastigheten i fordamperen i den ovenfor beskrevne porøse kroppsdesign når en verdi nær fordampningshastigheten i absolutt vakuum. Det anbefales å bringe minst ett varmeledning til fordamperen, den ene enden er plassert i en porøs kropp, og den andre i et varmegenererende medium, for eksempel i bakken. Dette vil intensivere varmeutvekslingen mellom fordamperen og det varmegenererende mediet. Grenrøret for utløpet av gass-dampblandingen i trykksepareringstanken kan kobles til en varmeveksler, som samtidig er en kondensator i den beskrevne installasjonen. Dette vil gi oppvarming og følgelig en reduksjon i fuktigheten til ventilasjonsluften som suges inn i fordamperen fra omgivelsene, og derved intensivere fordampningsprosessen av kjølevæsken i fordamperen. Det er hensiktsmessig å koble trykksepareringstanken til en varmeveksler, som samtidig er en kondensator i den beskrevne installasjonen. Dette vil gi oppvarming og følgelig en reduksjon i fuktigheten til ventilasjonsluften som suges inn i fordamperen fra omgivelsene, og dermed intensivere prosessen med varmebærerfordamperen i fordamperen. Fordamperens hulrom, fylt med varmemediet, kan kobles til varmeveksleren med kondensatledningen til varmemediet. Dette vil unngå tap av kjølevæsken med damp-gassblandingen atskilt i den trykkseparerende tanken, og vil sikre konstant påfyll av kjølevæsken i fordamperen. Figur 1 viser et diagram over den foreslåtte varmepumpeanlegget; Fig. 2 viser en fordamper med et porøst legeme og et varmeledning. Den påståtte varmepumpeanlegget inneholder en varmeveksler 1 (figur 1) med dyser 2, 3, henholdsvis for tilførsel av ventilasjonsluft og en luft-dampblanding, en fordamper 4 koblet til en varmeveksler 1 via en gass-væskeledning 5, som er to separate rør, og med en injektor-absorber med en kapillær 7 koblet til sugeledningen til injektor-absorberen. Kapillæren må ha en diameter lik den gjennomsnittlige frie banen til kjølevæskemolekylene i dampfasen ved et resttrykk som dannes i injeksjonsabsorbatoren 6 og en temperatur lik temperaturen til kjølevæsken. Lengden på kapillærlinjen skal være 10-10 5 av kapillardiameteren. Injektor-absorber 6 er installert på trykkledningen til væskepumpen 8 og er koblet til den trykkseparerende tanken 9 fylt med 2/3 av volumet med en flytende varmebærer. Den trykkseparerende tanken er forbundet med en ledning 10 med en varmeveksler 1 gjennom et grenrør 3 og en ledning 2, beregnet for fjerning av en flytende varmebærer, med varmeanordninger 12, som er koblet til sugeledningen til en væskepumpe 7. Fordamperen 4 består av tre uavhengige hulrom 13, 14 og 15 (figur 2). Hulrommet 13 er koblet til lufttilførselsrøret fra varmeveksleren. Hulrommet 15 er fylt med et flytende kjølevæske og er koblet til røret for tilførsel av kjølevæskekondensatet fra varmeveksleren 1, som også er en kondensator for kjølevæskedampen. Dette unngår tapet av varmebæreren med gass-dampblandingen, som er separert fra væskevarmeholderen i trykksepareringstanken 9. Hulrommet 14 er koblet gjennom en kapillærledning 7 til innsugingsledningen til injeksjonsabsorbatoren 6, inne i fordamperen 4 er det et porøst legeme 16 laget i form av en tykkvegget sylinder som inneholder to typer porer - overflaten av en type porene blir godt fuktet av et kjølevæske, overflaten av en annen type por blir ikke fuktet av et kjølevæske, men er gjennomtrengelig for luft. Materialet for det porøse legemet velges avhengig av varmebæreren, som kan være en hvilken som helst ikke-aggressiv væske med et kokepunkt ved et trykk på 1 atm ikke høyere enn 150 o C, for eksempel vann, alkoholer, etere, hydrokarboner og deres blandinger, bestående av to, tre eller flere komponenter, gjensidig oppløselige. Varmebæreren velges avhengig av hvilket rom som må varmes opp av installasjonen, på klimatiske forhold og andre faktorer. Det porøse legemet 16 er plassert inne i fordamperen på en slik måte at overflatene er i kontakt med alle disse tre hulrommene. Fordamper 4 leveres med Varme rør 17, hvorav den ene enden er plassert i et porøst legeme 16, og den andre i et varmegenererende medium, for eksempel jord. Det kan være flere varmeledninger, som vil øke tilførselen av varme fra det varmeholdige mediet til fordamperen og dermed forbedre fordampningsprosessen av kjølevæsken. Varmepumpeanlegget fungerer som følger. Luft fra atmosfæren gjennom lufttilførselsrøret 3 på grunn av vakuumet som skapes av injektorabsorbatoren i fordamperen 4 suges inn i varmeveksleren 1 og gjennom gass-væskeledningen 5 gjennom luftrøret kommer den inn i kammeret 13 i fordamper 4. Inne i det porøse legemet 16 foregår intensiv fordampning av kjølevæsken, og det er mettet luftdamp. I dette tilfellet absorberes varme fra et varmegenererende medium, for eksempel jord, som tilføres fordamperen ved hjelp av varmeledninger 17. Fordampningshastigheten til kjølevæsken inne i det porøse legemet når en verdi som kan sammenlignes med hastigheten på fordampning i et absolutt vakuum på 0,3 g / cm3 s, som tilsvarer varmebølge 0,75 W / cm 2 av den porøse kroppen. Luften mettet med kjølevæskedamp suges inn i injeksjonsabsorbatoren 6 gjennom kapillæren 7, og kjølevæsken tilføres her av væskepumpen 8 fra varmeenhetene 12 under trykk og blandes med damp-luftblandingen og danner en emulsjon, som er luft og kjølevæske bobler. I dette tilfellet absorberes damp fuktighet av væsken med frigjøring av varme som tilsvarer varmen som absorberes i fordamperen. Den frigitte varmen brukes på oppvarming av kjølevæsken. Emulsjonen dannet i injeksjonsabsorbatoren 6 kommer inn i den trykkseparerende tanken 9, hvor den er delt inn i en luft-dampblanding og en flytende varmebærer. Fra trykksepareringstanken 9 strømmer det oppvarmede kjølevæsken gjennom tyngdekraften inn varmeenheter 12 og igjen til sugeledningen til væskepumpen 8, og fullfører dermed syklusen til varmebærervæsken. Luft-dampblandingen fra den trykkseparerende tanken 9 gjennom ledningen 10 på grunn av et lite overtrykk som oppstår i den trykkseparerende tanken 9 kommer inn i varmeveksleren 1 gjennom grenrøret 3. I varmeveksleren 1 suges den atmosfæriske luften blir oppvarmet og kjølevæskedampene kondenserer, som kommer separat inn i fordamperen 4. Dermed er den påståtte varmepumpeanlegget preget av høye energikarakteristika, uten bruk av aggressive, miljøskadelige kjølevæsker, noe som gjør det trygt å bruke. Vann kan brukes som varmebærer. For oppvarming av rom, bygninger i harde klimatiske forhold fordamperen kan fylles med en lavkokende varmebærer for mer intens fordampning, og varmesystem du kan hoppe over vann. For oppvarming, for eksempel garasjer, når konstant oppvarming ikke er nødvendig selv om vinteren, er det tilrådelig å bruke alkoholer eller løsninger med lavt frysepunkt som varmebærer, noe som forhindrer frysing av systemet under nedleggelse av installasjonen. Bruk av ikke-aggressive varmefluider eliminerer behovet for å bruke spesielle materialer og legeringer ved fremstilling av installasjonen. Noen enheter i installasjonen, for eksempel en trykksepareringstank, tilkoblingsrørledninger kan være laget av plast, gummi og andre ikke-metalliske materialer, noe som vil redusere metallforbruket betydelig. Installasjonen er teknisk enkel i utførelse og drift, krever ikke stort energiforbruk. Den varmegenererende enheten er kompakt og kan plasseres i et lite område og kan brukes både til oppvarming av store rom, bygninger og små bygninger, samt garasjer, og, når du arbeider i en kjølesyklus, til kjølekjellere om sommeren . Muligheten for et bredt utvalg av typen varmebærer gjør at installasjonen kan brukes under alle klimatiske forhold. Alt dette bestemmer de lave kostnadene ved installasjonen, sikkerheten ved driften og tilgjengeligheten for et stort antall forbrukere.

Krav

1. En varmepumpeinstallasjon som inneholder en varmeveksler, en fordamper, en injektor-absorber, en væskepumpe, en trykksepareringstank, karakterisert ved at anlegget er utstyrt med en ventilasjonsluftledning, minst en kapillær og et porøst karosseri , og fordamperen er laget av tre hulrom, hvorav det ene hulrommet er forbundet med en varmeveksler med en ventilasjonsluftledning, den andre er fylt med et kjølevæske og det tredje evakuerte hulrommet er koblet til en injektor-absorber, mens den porøse kroppen er plassert i alle tre hulrommene, og fordamperen og injektor-absorberen er forbundet med hverandre med minst en kapillær. 2. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at kapillæren har en diameter som tilsvarer den gjennomsnittlige frie banen til kjølevæskemolekylene i dampfasen ved et resttrykk som dannes i injeksjonsabsorbatoren og en temperatur som er lik omgivelsestemperaturen, og kapillærlengden er lik 10 10 5 dens diameter. 3. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at det porøse legeme er dannet av porer av to typer, hvis overflate er fuktet, mens andre ikke blir fuktet av kjølevæsken. 4. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at minst ett varmeledning er koblet til fordamperen, hvorav den ene enden er plassert i et porøst legeme, og den andre i et varmegenererende medium. 5. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at trykksepareringstanken er koblet til varmeveksleren. 6. Installasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den er utstyrt med en kondensatledning for varmebærer, ved hjelp av hvilken fordamperrommet som er fylt med varmebærer, er koblet til varmeveksleren.

I løpet av det siste året har varmepumper okkupert sin nisje i det russiske klimamarkedet blant andre populære teknologier. Diskusjonen om fordeler og ulemper ved varmepumpeenheter (HPU) fant sted både på sidene i bransjepressen og på temakonferanser og runde bord... Om varmepumper inn i det siste mye informasjon har dukket opp - både på det russiskspråklige internett og i spesialiserte medier. Imidlertid er det fortsatt svært få publikasjoner om integrerte varmepumpesystemer. Hensikten med denne artikkelen er å fylle dette hullet noe, å oppsummere noen av spørsmålene som oppstår blant spesialister når de først blir kjent med ringformede varmeoverføringssystemer, og kort svarer på dem.

Så om varmepumper er det kjent at dette er et klimatisk utstyr som er i stand til å utnytte varmen fra omgivelsene, ved hjelp av en kompressor for å heve temperaturen på kjølevæsken til det nødvendige nivået og overføre denne varmen til der det er nødvendig.

Det er nesten alltid mulig å utvinne varme fra miljøet. Tross alt " kaldt vann"- et subjektivt konsept basert på våre opplevelser. Selv det kaldeste elvevannet inneholder en viss mengde varme. Men det er kjent at varme bare går fra et varmere legeme til et kaldere. Varme kan med makt ledes fra en kald kropp til en varm en, så bruker den kalde kroppen enda mer en varmepumpe som "pumper ut" varme fra luft, elvevann eller jord, og senker temperaturen ytterligere, kan du varme bygningen.I det klassiske tilfellet antas det at ved å bruke 1 kW elektrisitet, HPU kan fra 3 til 6 kW termisk energi. I praksis betyr dette at kraften til to eller tre husholdningslamper om vinteren kan varmes opp stue middels i størrelse. Om sommeren, i omvendt modus, kan varmepumpen kjøle inneluften. Varme fra bygningen vil bli fjernet ved å bli absorbert av atmosfæren, elven eller landet.

For tiden er det et stort utvalg av varmepumpeanlegg, som gjør at de kan brukes mye i industrien, jordbruk, innen bolig og fellestjenester. Som et eksempel på HPU -applikasjon vil vi på slutten av artikkelen vurdere to prosjekter - ett av dem er et prosjekt av et stort ringsystem implementert i Krasnodar -territoriet, det andre er et lite byggeprosjekt i Moskva -regionen.

Hva slags varmepumper er det?

Varmepumper har forskjellige varmeeffekter - fra flere kilowatt til hundrevis av megawatt. De kan arbeide med forskjellige varmekilder i forskjellige aggregasjonstilstander. I denne forbindelse kan de deles inn i følgende typer: vann-vann, vann-luft, luft-vann, luft-luft. HPU-er produseres, designet for å fungere med laveste varmekilder forskjellige temperaturer, opp til negativ. De kan brukes som mottaker av høy potensiell varme som krever forskjellige temperaturer, selv over 1000C. Avhengig av dette kan varmepumper deles inn i lav temperatur, middels temperatur og høy temperatur.

Varmepumper er også forskjellige teknisk enhet... I denne forbindelse kan to retninger skilles: dampkompresjon og absorpsjon HPU. Varmepumper for sitt arbeid kan bruke andre typer energi, i tillegg til elektrisk, for eksempel kan de jobbe med forskjellige typer brensel.

Ulike kombinasjoner av typer lavkvalitets varmekilder og høyverdige kjøleribber gir et bredt utvalg av typer varmepumper. Her er noen eksempler:

HPU, ved hjelp av grunnvannets varme til oppvarming;
HPU, ved hjelp av varmen fra et naturlig reservoar for varmtvannsforsyning;
TNU-klimaanlegg som bruker sjøvann som kilde og mottaker av varme;
TNU-klimaanlegg som bruker uteluft som kilde og mottaker av varme;
HPU for oppvarming av vannet i svømmebassenget, ved hjelp av varmen fra uteluften;
HPU, som bruker spillvannsvarme i varmeforsyningssystemet;
HPU, som bruker varmen fra teknisk og teknisk utstyr i varmeforsyningssystemet;
HPU for kjøling av melk og samtidig oppvarming av vann for varmtvannsforsyning på melkebruk;
HPU for varmegjenvinning fra teknologiske prosesser i primæroppvarming av tilluften.

Et stort utvalg av varmepumpeteknologi masseproduseres, men varmepumper kan også produseres i henhold til spesielle prosjekter. Det er eksperimentelle installasjoner, eksperimentelle industrielle prøver, samt mange teoretiske utviklinger.

Hvis anlegget sørger for bruk av flere varmepumper, som skal utformes for å produsere både varme og kulde, vil effektiviteten øke mange ganger hvis de kombineres til et enkelt system. Dette er de såkalte ringvarmepumpesystemene (KHPS). Det anbefales å bruke slike systemer i mellomstore og store anlegg.

Ring klimaanlegg

Grunnlaget for disse systemene er HPU-er av typen vann-luft, som utfører funksjonene til klimaanlegg i lokalene. I rommet der det er klimaanlegg (eller ved siden av), installeres en varmepumpe, hvis effekt velges i henhold til parametrene i rommet, dets formål, egenskapene til nødvendig forsyning og eksosventilasjon, mulig antall personer, utstyret som er installert i det og andre kriterier. Alle HPU er reversible, det vil si at de er designet for både kjøling og oppvarming av luften. Alle er forbundet med en felles vannkrets - rør der vann sirkulerer. Vann er både en kilde og en mottaker av varme for alle HPU -er. Temperaturen i kretsen kan variere fra 18 til 320C. Varme utveksles mellom varmepumper som varmer luften og de som kjøler den ned ved hjelp av en vannkrets. Avhengig av egenskapene til lokalene, samt sesong og tidspunkt på dagen - i forskjellige rom kan det være nødvendig med oppvarming eller nedkjøling av luften. Med samtidig drift i samme bygning av HPU, som produserer varme og kulde, overføres varme fra rom der det er et overskudd av det til rom der det ikke er nok. Dermed er det en varmeveksling mellom sonene kombinert til en enkelt ring.

I tillegg til HPI, som utfører funksjonen til klimaanlegg, kan HPU også inkludere HPU for andre formål. Hvis anlegget har tilstrekkelig varmebehov, kan spillvarme utnyttes effektivt gjennom ringsystemet ved hjelp av HPP. For eksempel, i nærvær av en intens avløpsvannføring, er det fornuftig å installere en vann-vann HPU, som vil tillate varmen i utslippene å bli utnyttet ved hjelp av en kraftvarme. En slik varmepumpe vil kunne trekke ut varme fra avløpsvann, overføre den ved hjelp av en ringformet sløyfe og deretter bruke den til å varme opp lokalene.

Luften som fjernes fra bygningen av avtrekksventilasjonen inneholder også en stor mengde varme. I fravær av store mengder urenheter i avtrekksluften som hindrer driften av HPU, er det mulig å utnytte varmen til den fjernede luften ved å installere HPU-luftvannet. Gjennom CHPP kan denne varmen brukes av alle forbrukere i bygningen, noe som er vanskelig å oppnå ved bruk av tradisjonelle regeneratorer og recuperatorer. I tillegg kan resirkuleringsprosessen i dette tilfellet være mer effektiv, siden den ikke avhenger av temperaturen på uteluften som tilføres ventilasjonsventilasjonen og av den innstilte temperaturen for oppvarming av luften som pumpes inn i lokalene.

I tillegg, når reversible varmepumper fungerer både på avløpsvann og i avtrekksventilasjon, kan de brukes til å fjerne overflødig varme fra vannkretsen i den varme sesongen, og dermed redusere den nødvendige kjøletårnskapasiteten.

I den varme årstiden, ved hjelp av varmepumper, blir overskuddsvarmen i vannkretsen utnyttet gjennom forbrukerne som er tilgjengelige på anlegget. For eksempel kan en vann-vann-HPU kobles til ringsystemet, som overfører overflødig varme til varmtvannsforsyningssystemet (varmt vann). I et anlegg med lave varmtvannskrav kan en slik varmepumpe være tilstrekkelig til å tilfredsstille dem fullt ut.

Hvis anlegget har ett eller flere svømmebassenger, for eksempel i helseinstitusjoner, fritidsboliger, underholdningskomplekser og hoteller, kan bassengvannet også varmes opp med en vann-til-vann-varmepumpe ved å koble det til en varmepumpestasjon.

Kombinasjon av ringsystemer med andre systemer

Ventilasjonssystemet i bygninger som bruker et ringvarmepumpesystem må utvikles under hensyntagen til særegenhetene ved driften av HPU, klimaanlegg. Det er obligatorisk å resirkulere luft i det volumet som er nødvendig for stabil drift av disse HPU -ene, opprettholde den innstilte temperaturen i rommet og effektiv varmegjenvinning (bortsett fra de tilfellene der resirkulering er uønsket, for eksempel svømmebassengshaller, lokale kjøkkenhetter). Det er noen andre funksjoner i utviklingen av ventilasjon med CHNS.

Imidlertid sørger ringsystemet for mer enkle systemer ventilasjon enn med andre klimaanleggsmetoder. Varmepumper utfører klimaanlegg direkte på stedet, i selve rommet, noe som eliminerer behovet for å transportere forberedt luft gjennom utvidede varmeisolerte luftkanaler, slik det for eksempel skjer med sentral klimaanlegg.

Ringsystemet kan fullstendig overta oppvarmingsfunksjonene, men kombinert bruk med varmesystemet er ikke utelukket. I dette tilfellet brukes et mindre kraftig og teknisk enklere varmesystem. Et slikt toverdig system er mer egnet på nordlige breddegrader, der det trengs mer varme for oppvarming, og det må tilføres til mer fra en høy potensiell kilde. Hvis en bygning har separate klimaanlegg og varmesystemer, forstyrrer disse systemene bokstavelig talt hverandre, spesielt i overgangsperioder. Bruken av et ringsystem i forbindelse med et varmesystem gir ikke opphav til slike problemer, siden driften helt avhenger av mikroklimaets faktiske tilstand i hver separate sone.

I virksomheter kan ringvarmepumpesystemer delta i oppvarming eller kjøling av vann eller luft for teknologiske formål, og disse prosessene vil bli inkludert i balansen i foretakets generelle varmeforsyning.

Når vi snakker om tradisjonelle varmeforsyningssystemer, er det vanskelig å si seg enig i deres begrensede effektivitet. Varme brukes delvis, forsvinner raskt ut i atmosfæren (under oppvarming og ventilasjon), fjernes med avløpsvann (gjennom varmtvannsforsyning, teknologiske prosesser) og på andre måter. Det er også bra hvis luft-til-luft varmevekslere er installert i ventilasjonssystemet, eller vann-til-vann varmevekslere for varmegjenvinning, for eksempel kjøleenheter eller andre lokale varmegjenvinningsenheter . KHNS, derimot, løser dette problemet på en kompleks måte, og gjør det i mange tilfeller mulig å gjøre varmeutnyttelsen mer effektiv.

Automatisert kontroll av ringsystemer

Til skuffelse for mange produsenter av dyre automatiseringssystemer krever ikke varmepumpesystemer komplekse automatiserte kontroller. All regulering her reduseres bare til vedlikehold en viss verdi temperaturen på vannet i kretsen. For å forhindre vannkjøling under en forhåndsbestemt grense, er det nødvendig å slå på tilleggsvarmeren i tide. Omvendt, for ikke å overskride den øvre grensen, er det nødvendig å slå på kjøletårnet i tide. Automatisk kontroll av denne enkle prosessen kan realiseres ved hjelp av flere termostater. Siden vanntemperaturen i CHPS -kretsen kan variere over et ganske stort område (vanligvis fra 18 til 320C), er det heller ikke nødvendig å bruke presise reguleringsventiler.

Når det gjelder prosessen med varmeoverføring fra varmepumpen til forbrukeren, styres den av automatiseringen som er innebygd i hver varmepumpe. HPU for klimaanlegg har for eksempel en temperatursensor (termostat) installert direkte i rommet. Denne konvensjonelle termostaten er tilstrekkelig til å kontrollere driften av varmepumpen.

Varmepumpen gir det nødvendige fullt ut temperaturparametere luft i rom, som lar deg forlate kontrollspjeld i ventilasjonssystemet og reguleringsventiler i varmesystemet (med et toverdig system). Alle disse forholdene bidrar til lavere kostnader og øker påliteligheten. ingeniørsystemer som regel.

På store anlegg der ringsystemet inneholder et stort antall varmepumper og hvor forskjellige typer HPU er installert (for klimaanlegg, varmegjenvinning og for å sikre teknologiske prosesser), er det ofte fornuftig å implementere et mer komplekst automatisert kontrollsystem som gjør det mulig deg for å optimalisere driften av hele systemet.

Følgende faktorer påvirker driften av ringvarmepumpeanlegget:

for det første temperaturen på vannet i kretsen. Varmekonverteringskoeffisienten (COP) avhenger av det, det vil si forholdet mellom mengden varme som tilføres forbrukeren og mengden energi som forbrukes av varmepumpen;
for det andre utetemperaturen;
for det tredje parametrene til kjøletårnet. For samme mengde varme fjernet kl forskjellige forhold forskjellige energimengder som forbrukes av kjøletårnet kan brukes. Dette avhenger i sin tur også av temperaturen i uteluften, dens fuktighet, tilstedeværelsen av vind og andre forhold;
for det fjerde, fra antall ansatte i dette øyeblikket i varmepumpeanlegget. Her er den totale effekten til HPU, som tar varme fra vannkretsen, viktig i sammenligning med kraften til all HPU som avgir varme til kretsen, det vil si mengden varme som kommer inn i kretsen eller fjernes fra den.

Bra for barn, bra for budsjett

La oss gå videre til beskrivelsen av prosjekter som bruker ringvarmepumpesystemer.

Det første prosjektet er rekonstruksjon av en ordinær generell utdanningsskole i Sør -Russland. I fjor sommer implementerte Krasnodar Territory Administration dette prosjektet i byen Ust-Labinsk (byskole nr. 2). Under gjenoppbyggingen, de fleste høye standarer for å sikre sanitære krav og et behagelig opphold for barna på skolen. Spesielt ble det installert et fullverdig klimasystem i bygningen, som gir sonekontroll over temperatur, frisk luftstrøm og fuktighet.

Ingeniører i implementeringen av dette prosjektet For det første ønsket jeg å gi riktig komfort, individuell kontroll i hver klasse. For det andre ble det antatt at ringsystemet ville redusere kostnadene ved oppvarming av skolen betydelig og løse problemet med lav vanntemperatur i varmeanlegget på skoleplassen. Systemet består av mer enn femti varmepumper produsert av Climatemaster (USA) og et kjøletårn. Den mottar tilleggsvarme fra byens varmeanlegg. Klimasystem er under automatisert kontroll og er i stand til uavhengig å opprettholde det mest komfortable for en person og samtidig økonomiske driftsmoduser.

Driften av det beskrevne systemet i vintermånedene ga følgende resultater:

før moderniseringen (før installasjon av varmepumper) var de månedlige oppvarmingskostnadene på 2500 m2 18.440 rubler;
etter moderniseringen av bygningen økte det oppvarmede området til 3000 m2, og de månedlige oppvarmingskostnadene falt til 9800 rubler.

Dermed har bruken av varmepumper gjort det mulig å mer enn halvere kostnaden for å varme bygningen, hvis oppvarmede areal har økt med nesten 20%.

Autonom varme

Problemene med hyttebygging i Moskva -regionen i dag er forbundet med det faktum at infrastrukturen (elektriske nettverk, vannledninger) ofte ikke lar nye bosetninger vokse. De eksisterende transformatorstasjonene kan ikke takle de økte belastningene. Konstante avbrudd i strømtilførselen (ulykker på gamle nettstasjoner, brudd på nedslitte ledninger) tvinger forbrukerne til å se etter måter for autonom strømforsyning.

I det beskrevne prosjektet sto ingeniørene overfor oppgaven med å tilby en to-etasjers hytte med flere rom med loft med varme og elektrisitet. Husets totale oppvarmede areal var 200 m2. Fra den medfølgende kommunikasjonen - artesisk vann og elektrisitet.

Siden fokuset var på energieffektivitet, ble det besluttet å installere solcellepaneler. Solcelle -solcellemoduler på 3,5 kW ble kjøpt og installert rett på stedet bak huset. I følge beregningene til ingeniørene burde dette ha vært nok til å mate lagringsbatteriene, noe som igjen ville matet huset og varmesystemet uavbrutt. Den totale kostnaden for systemet var omtrent 27 000 dollar. Hvis vi vurderer at det er mottatt en gratis strømkilde, og denne artikkelen vil bli overstreket fra familiebudsjettet, viser det seg at installasjonskostnadene solbatteri vil betale seg på mindre enn 10 år. Og hvis du vurderer at du i et annet tilfelle må bygge en transformatorstasjon eller leve med konstante strømbrudd, kan kostnadene allerede betraktes som nedbetalt.

Det ble besluttet å bruke et geotermisk varmepumpesystem til oppvarming. En amerikansk vann-til-vann varmepumpe ble kjøpt. Denne typen varmepumper som bruker varmevekslere produserer varmt vann, som kan brukes til varmtvannsforsyning og oppvarming ved hjelp av radiatorbatterier. Selve kretsen, som leverer varmepumpe av lav kvalitet, ble lagt direkte på stedet ved siden av hytta, på en dybde på 2 m. Selve kretsen er et polyetylenrør, 32 mm i diameter og 800 m langt. Kl. 10 000 amerikanske dollar.

Etter å ha brukt omtrent 40 000 amerikanske dollar på organisering av sitt eget autonome kraftsystem, ekskluderte eieren av hytta kostnaden for varmeforsyning fra budsjettet og ga pålitelig autonom oppvarming.

Ringsystemapplikasjoner

Av det foregående følger det at mulighetene for å bruke et ringformet varmepumpesystem er uvanlig store. De kan brukes på en lang rekke gjenstander. Dette er administrative, offentlige bygninger, medisinske og helseinstitusjoner, hvilehjem, underholdnings- og sportskomplekser, ulike industriforetak. Systemene er så fleksible at de kan brukes i en lang rekke tilfeller og i et veldig stort antall varianter.

Når du utvikler et slikt system, er det først og fremst nødvendig å vurdere varme- og kuldebehovet til det designede objektet, å studere alle mulige varmekilder inne i bygningen og alle tiltenkte varmemottakere, for å bestemme varmegevinster og varmetap. De mest egnede varmekildene kan brukes i et ringsystem hvis denne varmen er nødvendig. Den totale kapasiteten til varmegjenvinningsvarmepumpene må ikke være unødig overdreven. Under visse forhold kan det mest lønnsomme alternativet være installasjon av HPU ved hjelp av eksternt miljø som kilde og mottaker av varme. Systemet bør være varmebalansert, men dette betyr ikke i det hele tatt at den totale kapasiteten til varmekilder og forbrukere skal være like, de kan variere, siden forholdet kan endres vesentlig når driftsforholdene til systemet endres.

Dermed utfører ringvarmepumpesystemet funksjonene til både oppvarming og klimaanlegg, og effektiv varmegjenvinning. Å bruke ett system i stedet for flere er alltid mer fordelaktig når det gjelder kapital og driftskostnader.

Artikkelen er levert av selskapet "AEROCLIMAT"