Опалення та охолодження за допомогою теплового насоса - частина 3

Наземні теплові насоси

Грунтові теплові насоси використовують землю або грунтові води як джерело теплової енергії в режимі опалення та як поглинач для відведення енергії в режимі охолодження. Ці типи систем містять два ключових компоненти:

• Наземний теплообмінник: це теплообмінник, який використовується для додавання або відведення теплової енергії від землі чи землі. Можливі різні конфігурації теплообмінника, які пояснюються далі в цьому розділі.
• Тепловий насос: Замість повітря, теплові насоси з землею використовують рідину, що протікає через ґрунтовий теплообмінник як джерело (при опаленні) або поглинач (при охолодженні).
  З боку будівлі можливі як повітряні, так і водяні системи. Робочі температури з боку будівлі дуже важливі в гідротехнічних системах. Теплові насоси працюють ефективніше під час опалення при низьких температурах нижче 45–50°C, що робить їх кращим поєднанням із променистими підлогами або системами фанкойлів. Слід бути обережним, розглядаючи їх використання з високотемпературними радіаторами, які потребують температури води вище 60°C, оскільки ці температури зазвичай перевищують обмеження більшості житлових теплових насосів.

Залежно від того, як взаємодіють тепловий насос і ґрунтовий теплообмінник, можливі дві різні класифікації систем:

• Вторинний контур: рідина (грунтова вода або антифриз) використовується в ґрунтовому теплообміннику. Теплова енергія, що передається від землі до рідини, подається до теплового насоса через теплообмінник.
• Пряме розширення (DX): холодоагент використовується як рідина в ґрунтовому теплообміннику. Теплова енергія, отримана холодоагентом із землі, використовується безпосередньо тепловим насосом – додатковий теплообмінник не потрібен.
  У цих системах ґрунтовий теплообмінник є частиною самого теплового насоса, діючи як випарник у режимі опалення та конденсатор у режимі охолодження.

Грунтові теплові насоси можуть задовольнити низку потреб комфорту у вашому домі, зокрема:

• Лише опалення: тепловий насос використовується лише для опалення. Це може включати як опалення приміщення, так і приготування гарячої води.
• Опалення з «активним охолодженням»: тепловий насос використовується як для опалення, так і для охолодження
• Опалення з «пасивним охолодженням»: Тепловий насос використовується для опалення та байпасний для охолодження. При охолодженні рідина з будівлі охолоджується безпосередньо в наземному теплообміннику.

Операції нагріву та «активного охолодження» описані в наступному розділі.

Основні переваги систем теплового насоса з землею

Ефективність

У Канаді, де температура повітря може опускатися нижче –30°C, наземні системи можуть працювати ефективніше, оскільки вони використовують переваги теплішої та стабільнішої температури землі. Типова температура води, що надходить до теплового насоса з грунтовим джерелом, зазвичай перевищує 0°C, що дає COP близько 3 для більшості систем у найхолодніші зимові місяці.

Енергозбереження

Наземні системи суттєво зменшать ваші витрати на опалення та охолодження. Економія витрат на теплоенергію в порівнянні з електричними печами становить близько 65%.

У середньому добре спроектована система наземного джерела тепла забезпечить економію приблизно на 10-20% більше, ніж найкращий у своєму класі повітряний тепловий насос із холодним кліматом, розмір якого здатний покривати більшу частину опалювального навантаження будівлі. Це пов'язано з тим, що підземні температури взимку вищі, ніж температури повітря. У результаті наземний тепловий насос може забезпечити більше тепла протягом зими, ніж повітряний тепловий насос.

Фактична економія енергії змінюватиметься залежно від місцевого клімату, ефективності існуючої системи опалення, вартості палива та електроенергії, розміру встановленого теплового насоса, конфігурації родовища та сезонного енергетичного балансу, а також ефективності теплового насоса на CSA умови рейтингу.

Як працює наземна система?

Грунтові теплові насоси складаються з двох основних частин: ґрунтового теплообмінника та теплового насоса. На відміну від повітряно-повітряних теплових насосів, де один теплообмінник розташований зовні, у наземних системах тепловий насос розташований усередині будинку.

Конструкції ґрунтового теплообмінника можна класифікувати як:

• Замкнутий контур: системи із замкнутим контуром збирають тепло від землі за допомогою безперервної петлі трубопроводів, закопаних під землею. Розчин антифризу (або холодоагент у випадку наземної системи DX), який був охолоджений системою охолодження теплового насоса до температури на кілька градусів нижче зовнішнього ґрунту, циркулює по трубопроводу та поглинає тепло від ґрунту.
  Звичайні схеми трубопроводів у системах із замкнутим контуром включають горизонтальні, вертикальні, діагональні та наземні системи ставків/озер (ці схеми обговорюються нижче, у розділі «Міркування щодо проектування»).
• Відкритий контур: відкриті системи використовують тепло, що зберігається в підземних водоймах. Вода забирається через колодязь безпосередньо в теплообмінник, де відбирається її тепло. Потім вода скидається або в надземну водойму, таку як струмок або ставок, або повертається в ту саму підземну водойму через окрему свердловину.

Вибір системи зовнішнього трубопроводу залежить від клімату, ґрунтових умов, доступної землі, місцевих витрат на встановлення на місці, а також від муніципальних і провінційних правил. Наприклад, системи з відкритим контуром дозволені в Онтаріо, але не дозволені в Квебеку. Деякі муніципалітети заборонили системи DX, оскільки муніципальне джерело води є водоносним горизонтом.

Цикл нагрівання

Примітка:

Деякі статті взяті з Інтернету. Якщо є порушення, зв’яжіться з нами, щоб видалити його. Якщо вас цікавить продукція для теплових насосів, будь ласка, зв’яжіться з компанією з виробництва теплових насосів OSB, ми — ваш найкращий вибір.