В статье рассмотрим пример теплового насоса с системой отбора низкопотенциального тепла открытого типа. Хладоносителем (т.е. средой, которая охлаждается, чтобы отдать свое тепло), является грунтовая вода, поступающая в испаритель теплового насоса непосредственно из скважины.
Из одной скважины производится отбор воды с целью отбора тепловой энергии, а в другую поступает утилизированная (охлажденная) вода. Так как у скважин, используемых в данном типе установок различное назначение, то к их расположению относительно друг друга предъявляются особые требования – чем дальше они будут расположены, тем меньше будет их взаимовлияние. Однако расстояние должно быть не менее 5м.
Температура подземных вод относительно стабильна в течение года: от 8 до 12 °С. Данный параметр определяется глубиной расположения источников, и зависит от климатических и геотермических условий района, в пределах которого она формируется. Разница в температурах подземных вод района объясняется размерами содержащих подземную воду геологических структур и глубиной их проникновения, скоростью движения воды, а в некоторых районах также близостью расположения неостывших магматических очагов.
① – компрессор винтовой полугерметичный
② – конденсатор кожухотрубный водяной (нагреватель воды)
③ – вентиль терморегулирующий (ТРВ)
④ – испаритель пластинчатый водяной
⑤ – насос центробежный грунтовой воды
⑥ – насос центробежный теплоносителя (горячей воды)
⑦ – скважина забора грунтовой воды
⑧ – скважина утилизации грунтовой воды
⑨ – батареи системы отопления дома
Позиционное обозначение среды | Наименование | Агрегатное состояние |
ⓐ | Всасывание воды грунтовой насосом центробежным | Жидкость |
ⓑ | Подача воды грунтовой в испаритель насосом центробежным | |
ⓒ | Возврат утилизированной грунтовой воды в скважину | |
ⓓ | Подача нагретого теплоносителя (воды) в батареи отопительной системы дома | |
ⓔ | Выход теплоносителя (воды) из батарей отопительной системы дома и вход в насос | |
ⓕ | Подача теплоносителя в конденсатор насосом центробежным | |
ⓖ | Всасывание хладагента компрессором винтовым | Газ |
ⓗ | Нагнетание сжатого горячего хладагента в конденсатор | Газ |
ⓚ | Подача сконденсировавшегося хладагента к вентилю терморегулирующему | Жидкость |
ⓜ | Вход хладагента в испаритель | Парожидкостная смесь |
ⓝ | Течение грунтовых вод | Жидкость |
Описание принципа действия. Насос центробежный (поз. 5) выкачивает воду из добывающей скважины (поз. 7) и подает относительно теплую (8-12 °С) грунтовую воду в контур хладоносителя испарителя (поз. 4). Хладагент кипит в испарителе, отбирая целевое низкопотенциальное тепло от природного источника – в данном случае от грунтовой воды. Охладившись в испарителе, вода возвращается в утилизирующую скважину (поз. 8) Далее испарившийся хладагент поступает в компрессор (поз. 1). Компрессор сжимает пары хладагента, тем самым нагревая их до температуры в пределах 90-130 °С и нагнетает их в конденсатор водяной (поз. 2). В водяном контуре конденсатора нагревается теплоноситель, охлаждая и конденсируя до жидкого состояния хладагент в хладоновой полости данного теплообменного аппарата. Теплоноситель подается в конденсатор при помощи насоса (поз. 6), и, нагревшись поступает в систему отопления, распределяясь, по батареям (поз. 9), либо фанкойлам или местным доводчикам. Теплоноситель, отдав свою тепловую энергию, возвращается на всасывание к насосу. Жидкий хладагент направляется к терморасширительному вентилю (поз. 3), в котором происходит резкое понижение давления при расширении. После ТРВ хладагент поступает в испаритель и цикл повторяется.