5.4 Тепловые насосы

Схема обогрева дома с помощью теплового насоса

1. Тепловой насос

2. Трубопровод, уложенный в земле

3. Бойлер косвенного нагрева

4. Система отопления "теплый пол"

5. Контур подачи горячей воды

рис. 27 "Принципиальная схема обогрева дома с помощью теплового насоса"

Принцип действия теплового насоса

В качестве источника низкопотенциального тепла может выступать наружный воздух, имеющий температуру от -15 до +15 °С, воздух отводимый из помещения с температурой 15-25 °С, подпочвенные (4-10 °С) и грунтовые (более 10 °C) воды, озерная и речная вода (0-10 °С), поверхностный (0-10 °С) и глубинный (более 20 м) грунт (10 °С). В Нидерландах, например, в городе Херлен (Heerlen) для этих целей используется затопленная шахта. Вода, наполняющая старую шахту, на уровне 700 метров имеет постоянную температуру в 32 °C.

В случае использования в качестве источника тепла атмосферного или вентиляционного воздуха, система отопления работает по схеме "воздух-вода". Насос может быть расположен внутри или снаружи помещения. Воздух подается в его теплообменник с помощью вентилятора.

Если в качестве источника тепла используются грунтовые воды, то система работает по схеме "вода-вода". Вода подается из скважины с помощью насоса в теплообменник насоса, а после отбора тепла, сбрасывается либо в другую скважину, либо в водоем. В качестве промежуточного теплоносителя можно использовать антифриз или тосол. Если в качестве источника энергии выступает водоем, на его дно укладывается петля из металлопластиковой или пластиковой трубы.

По трубопроводу циркулирует раствор гликоля (антифриз) или тосола который через теплообменник теплового насоса передает тепло фреону.

При использовании в качестве источника тепла грунта, система работает по схеме "грунт-вода". Возможны два варианта устройства коллектора - вертикальный и горизонтальный.

· При горизонтальном расположении коллектора, металлопластиковых трубы укладывают в траншеи глубиной 1,2-1,5 м или в виде спиралей в траншеи глубиной 2-4 м. Такой способ укладки позволяет значительно уменьшить длину траншей.

рис. 28 "Схема теплового насоса при горизонтальном коллекторе со спиральной укладкой труб"

1. Тепловой насос

2. Трубопровод, уложенный в земле

3. Бойлер косвенного нагрева

4. Система отопления "теплый пол"

5. Контур подачи горячей воды

Однако при укладке спиралью сильно увеличивается гидродинамическое сопротивление, что приводит к дополнительным затратам на прокачку теплоносителя, так же сопротивление увеличивается по мере увеличения длины труб.

· При вертикальном расположении коллектора трубы укладывают в вертикальные скважины на глубину 20-100 м.

рис. 29 "Схема вертикального зонда"

Стремление человека найти новый неиссякаемый источник энергии, безопасный для нашей и других планет, привел к тому, что солнечная энергетика на сегодняшний день становится все более и более популярной темой по всему миру. Потребление человеком энергии растет, и по прогнозам к 2015 году оно составит уже 361 ГВт, а традиционные ресурсы (нефть, газ и уголь) на Земле ограничены, кроме этого их интенсивное использование человеком загрязняет планету.

По сравнению с другими альтернативными источниками энергии (гидроэнергия, механическая и тепловая энергия мирового Океана, ветровая и геотермальная энергии), энергия Солнца имеет неограниченный потенциал, Солнце несет неограниченный запас энергии, нужно только научиться правильно использовать ее. В связи с этим на мировом рынке наблюдается усиленная работа по развитию технологий и снижению цен на солнечные батареи, над этим вопросом работают ведущие институты и производители мира. Правительства многих стран принимают Программы поддержки солнечной энергетики, в России, к сожалению, подобных программ пока нет. Наше государство приняло ряд поправок в ФЗ "Об электроэнергетике", разрушив таким образом монополию в сфере энергетики, однако актов под это еще нет, и неизвестно, как они будут выглядеть.