Эффективность ТНУ оценивается отношением теплоты, которая отдается потребителю, к затраченной работе привода компрессора и циркуляционных насосов. В зависимости от разницы температур источника энергии и среды потребителя, от свойств фреона и некоторых других факторов, это соотношение колеблется в диапазоне от 1,5 до 7,0. То есть, говоря простым языком, КПД ТНУ может достигать 700%. Электрическим и газовым котлам такое не под силу. 

 

Ценность тепловых насосов заключается в возможности их эксплуатации в реверсном режиме - летом вместо отопительного устройства ТНУ может выполнять функции кондиционера, если вместо радиаторов в системе отопления использовать фанкойлы. Причем в этом случае КПД еще выше - до 15 и более единиц. Такая эффективность обусловлена тем, что охлажденная рабочая жидкость может напрямую подаваться в дом, принося прохладу и относя тепло, без участия компрессора (случай грунтового теплового насоса). Итак, особенно выгодным является использование теплового насоса в случаях, когда потребителю нужны и холод, и тепло - то есть в условиях нашего климата.
 

Другими позитивными характеристиками ТНУ, кроме экономичности и эффективности, считается их универсальность, экологическая чистота, практически полное отсутствие шума, полная автоматизация системы, отсутствие эксплуатационных расходов (кроме электричества на работу самого агрегата), безопасность и надежность. Компрессорам ТНУ производители обещают минимум 10-15 лет безупречной службы. На современные спиральные компрессоры (типа Scroll) обещают еще больше - 20 - 25 лет.


При всех достоинствах и недостатках ТНУ есть еще один момент, на который следует обратить внимание. Эффективность насоса зависит от многих факторов термодинамического, конструктивного и экономического характера. Для каждого конкретного случая необходимо определять с помощью технико-экономических расчетов целесообразности применения выбранного типа ТНУ. Дело в том, что упрощенный подход к выбору схемного решения, комплектующих, мощности вполне может привести к потере преследуемых установкой цели. В каждом случае, при проектировании и реализации проекта, должен быть тщательный, индивидуальный подход. Также, выбор типа ТНУ во многом зависит от того, какой источник низкопотенциального тепла находится поблизости. В Крыму, например, как источник тепла можно использовать воздух или море, в Карпатах - горные породы, в центральных или восточных регионах - почвы. Именно эти источники энергии обладают максимальным потенциалом, стабильностью, независимостью от погодных и сезонных условий и только их экономический потенциал способный в долгосрочной перспективе заместить весь потенциал традиционных источников энергии. Весь экономический потенциал других нетрадиционных возобновляемых источников энергии способен обеспечить замещение только около 30% энергобаланса страны и может быть рассмотрен в качестве вспомогательного.

 

Итак, как же работает тепловой насос:

 

1. Предположим, что в землю под домом, ниже уровня промерзания почвы у нас уложены трубы. Тогда, теплоноситель, проходя по трубопроводу, нагревается на несколько градусов. Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса.

 

2. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом (например, фреон). Хладагент, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газ. Это происходит при низком давлении и низкой температуре.

 

3. Из испарителя газообразный хладагент попадает, в компрессор, где он сжимается, при этом повышается его температура. Собственно, только на этом этапе происходит основной расход энергии.

 

4. Далее горячий хладагент поступает в конденсатор - второй теплообменник. В нем происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из трубопровода внутренней системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, при этом охлаждаясь и снова переходя в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к радиаторам внутри дома. 




5. Хладагент проходит через редукционный клапан - давление при этом понижается, хладагент попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.

 

В холодное время года тепловые насосы используются для нагрева воздуха в помещении, а в теплое время года их вполне можно использовать для охлаждения дома. Принцип работы такого насоса при охлаждении помещения такой же, как и при отоплении. Только тепло в этом случае забирается из воздуха в помещении и отдается земле или водоему.

 

Таким образом, тепловой насос - это фактически тот же холодильник, представляющий собой машину Карно, работающую в обратном направлении. Холодильник перекачивает тепло из охлаждаемого объема в окружающий воздух. Если выставить холодильник на улицу, то, извлекая тепло из наружного воздуха и передавая его во внутрь дома, вполне можно обогревать помещение. 




В процессе работы электроэнергия расходуется в большей степени на работу компрессора и в меньшей - насосы, прокачивающие воду через внешний и внутренний контуры. В современных реализациях тепловых насосов на каждый затраченный киловатт-час электроэнергии вырабатывается порядка 2-4 киловатт-часов тепловой энергии. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Таким образом, при необходимости обогрева помещения с помощью электроэнергии, тепловой насос дает экономию в несколько раз. Есть выгода в его использовании и при газовом отоплении.

 

Эффективность

 

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина.

 

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество источника низкопотенциального тепла, не стремясь добиться его сильного охлаждения. В самом деле, при этом растёт эффективность теплового насоса, поскольку при слабом охлаждении источника тепла не происходит значительного роста разницы температур. По этой причине тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса. Для этого, также, необходимо увеличивать площади теплообмена, чтобы перепад температур между источником тепла и холодным рабочим телом, а также между горячим рабочим телом и отапливаемой средой был поменьше. Это снижает затраты энергии на отопление, но приводит к росту габаритов и стоимости оборудования.

 

 

Коммутационная Регистр-станция.

Установленная в грунте станция

для подключения  гидравлического

соединения солнечной  установки и

геотермального регистра.

• Состоит из :

- Контрольной шахты с крышкой (диметр 1,2 m).

- Коллекторов (4-24 подключений)

• Коллектор  (1“ или 1 ½“ для подключений

регистра вход/выход)

С возможностью наполнения и опорожнения

системы, а также прокачки воздуха.

 

 

 

Геотермальная Регистр-станция.

• Изготовленная на заводе

 регистр    2 x 60 м. Труб.

• Трубы регистра крепятся на жёстких элементах

 из  пластикас фиксированным шагом укладки.

• Системная труба:

Системная труба Roth PE 20 мм

без кислородозащитного слоя.

• Размер регистра:

длина: 10 м,

 ширина:5 m,

высота: 1,10 м

Расстояние между трубами: 0,1 м

Количество трубы: 120 м/Регистр

• Несущие элементы из пластика:

- Позиционирование/фиксирование регистра

в грунте - 9 шт./регистр 

 

 

Грунтовый коллектор и способы его размещения.
 (горизонтальное размещение)                                           (вертикальное размещение)
               
 

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Работа установки:
 
Зарядка аккумулятора Energietechnik -                                Работает тепловой насос.
теплом солнечного излучения                                                Солнечное излучение обеспечивает
                                                                                                             «поддержку» теплового насоса.
 
    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Тепловой насос выключен.
Аккумулятор заряжен. Солнечное излучение
обеспечивает «зарядку» грунта (регистра).
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Расположение регистра в форме звезды:                               Расположение регистра параллельно:
 
                                                               
 
 
 
 
Конфигурация траншеи для регистра: