Тепловой насос типа вода – вода. Отбор тепла от водоема

  В установках данного типа отбор низкопотенциальной тепловой энергии осуществляется из водоемов. Непосредственно теплосъем выполняется путем укладки коллектора, представляющего собой систему пластиковых трубопроводов. Укладка осуществляется на дно реки либо озера. Минимальная глубина укладки составляет от 2-х метров. Во избежание всплытия, к системе трубопроводов крепят грузы из расчета 5 кг на 1 метр длины, таким образом, коллекторы прижимаются ко дну водоема. Удельный теплосъем с такого коллектора в среднем составляет 30 Вт с 1 м длины трубопровода.

   Из вышесказанного следует, что для теплового насоса теплопроизводительностью 10 кВт понадобится контур общей протяженностью около 220 м. Теплопроизводительность теплового насоса (она же производительность конденсации Qк) равна сумме нагрузки на испаритель Qи и потребляемой компрессором из электрической сети мощности N.

Qк=Qи+N, кВт

  В качестве примера рассмотрим работу теплового насоса на базе компрессора Bitzer 4FES-5Y-40S серии Ecoline.

  Технические характеристики установки на первом режиме работы (приведены в таблице 1.1 статьи о сравнении технических при изменении условий эксплуатации)   говорят о том что, коллектор, укладываемый в водоем, должен обеспечить нагрузку 6,86 кВт для обеспечения производительности испарителя Qи. Остальные 3,56 кВт – составляющая теплопроизводительности теплового насоса – это потребляемая компрессором мощность из электросети N.

  Более подробно рассмотрим систему отопления с помощью теплового насоса с отбором низкопотенциального тепла закрытого типа. Тепловой насос обеспечивает систему теплоснабжения коттеджа базы отдыха на территории природного заповедника, находящегося неподалеку от природного водоема – озера.

Установка коллектора теплового насоса на дно озера для отбора низкопотенциального теплаОбозначения на рисунке ① — коттедж, ② — озеро, ③ — коллектор

Рисунок 5.1 Общий вид.

  Описание работы установки. В зависимости от условий использования коэффициент COP может иметь различные значения. Для данного режима работы установки он составляет 3,1. Для отопления помещений общей площадью 450 м2, а также для бытовых нужд тепловому насосу необходимо обеспечить теплопроизводительность 48 кВт.

  Расчетная средняя температура дна озера, на котором установлен коллектор 5°C. Температура кипения хладагента составит 1 °C. Расчетная общая длина трубопроводов, составляющих коллектор для укладки на дно озера, равна 1170 м.

  Благодаря нижеприведенной схеме виден широкий спектр применения теплового насоса в рамках данного объекта — это горячая вода для кухонных нужд, ванная, душ, теплый пол, подогрев воды в бассейнах, а также различные нагревательные приборы, как например полотенцесушители.

Схема принципиальная работы теплового насоса вода-вода с отбором тепла из водоема (озера)

Рисунок 5.2 Тепловой насос типа “вода-вода” с отбором тепла из водоема. Схема принципиальная.

Обозначения на схеме

① — компрессор поршневой полугерметичный

② — конденсатор кожухотрубный водяной (нагреватель воды)

③ — вентиль терморегулирующий

④ — испаритель пластинчатый водяной

⑤ — насос хладоносителя центробежный

⑥ — насос теплоносителя (горячей воды) центробежный

⑦ — коллектор отбора тепла от водоема

⑧ — бак-аккумулятор теплоносителя

⑨ — батареи системы отопления дома

⑩ — водонагреватель пластинчатый проточный

⑪ — кухня

⑫ — ванная

⑬ — душ

⑭ — теплый пол

⑮ — бассейн

⑯ — полотенцесушители

Таблица 5.1. Обозначения рабочих сред.

Позиционное обозначение среды Наименование Агрегатное состояние
Всасывание хладоносителя из коллектора Жидкость
Подача хладоносителя в испаритель насосом центробежным
Возврат отдавшего тепло хладоносителя в коллектор
Подача нагретого теплоносителя (воды) в систему теплоснабжения объекта
Выход теплоносителя от потребителей системы теплоснабжения и поступление на всасывание насоса
Подача теплоносителя в конденсатор насосом центробежным
Всасывание хладагента компрессором Газ
Нагнетание сжатого горячего хладагента в конденсатор Газ
Подача сконденсировавшегося хладагента к вентилю терморегулирующему Жидкость
Подача хладагента в испаритель Парожидкостная смесь
Выход теплоносителя из бака-аккумулятора и подача его к потребителям Жидкость
Вход воды из системы водоснабжения в водонагреватель проточный
Выход из нагревателя воды и подача к потребителям на бытовые нужды
Слив отработанной воды в канализацию

   Описание принципа действия. Насос центробежный (поз. 5) выкачивает хладоноситель из коллектора (поз. 7), расположенного в водоеме (озере) и подает его в контур хладоносителя испарителя пластинчатого (поз. 4). Хладагент кипит в испарителе, отбирая целевое низкопотенциальное тепло от природного источника – в данном случае от водоема. Охладившись в испарителе (тем самым, отдав тепло хладагенту), хладоноситель возвращается в коллектор водоема. Далее испарившийся хладагент поступает в компрессор поршневой (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 (в качестве теплоносителя может быть использована как пресная вода, так и растворы этиленгликолей и пропиленгликолей) поступает в водяной контур конденсатора при помощи насоса (поз. 6). Далее, нагревшись, он поступает параллельно в бак-аккумулятор (поз. 8) и водонагреватель пластинчатый проточный (поз. 10). Из бака-аккумулятора теплоноситель, распределяясь, поступает к следующим потребителям системы теплоснабжения коттеджа: батареям (поз. 9) (либо фанкойлам или местным доводчикам), системе теплого пола (поз. 14), системе подогрева бассейна (поз. 15), различным бытовым нагревательным приборам, в частности полотенцесушителям (поз. 16). Водонагреватель служит для нагрева проточной водопроводной воды для нужд таких потребителей как кухня (поз. 11), ванная (поз. 12), душ (поз. 13). Отдав свою тепловую энергию во всех потребителях, теплоноситель возвращается на всасывание к насосу. Отдав свою тепловую энергию проточной водопроводной воде в водонагревателе проточном, теплоноситель возвращается, а отработанная вода после использования в бытовых целях, утилизируется в канализацию.

Также, на сегодняшний день применяются схемы, в которых тепловая энергия из сточных вод может быть использована непосредственно для получения горячей воды при помощи теплового насоса.

  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.

  Основное оборудование установки компрессор поршневой полугерметичный Bitzer 6JE-33Y-40P серии Ecoline, конденсатор кожухотрубный Bitzer K1353T, испаритель пластинчатый Danfoss EnFusion™ B3-052-90. Технические характеристики данного оборудования приведены в статье Тепловой насос типа вода – вода. Отбор тепла от водоема. Технические характеристики оборудования.

Поделитесь с друзьями
  • RSS
  • Twitter
  • Facebook
  • Добавить ВКонтакте заметку об этой странице
  • Одноклассники
  • Мой Мир
  • LiveJournal
  • Блог Я.ру
  • Blogger
  • Блог Li.ру
  • Google Buzz
  • В закладки Google
  • Яндекс.Закладки
  • Memori.ru
  • МоёМесто.ru
  • Сто закладок
  • БобрДобр
  • LinkedIn
  • FriendFeed
  • MySpace
  • Orkut

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>