Home Принцип роботи грунтового геотермального теплового насоса
Принцип роботи грунтового геотермального теплового насоса PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
03.10.2011 19:59

Тепловой насос представляет собой устройство, которое обеспечивает тепловой энергии от источника тепла или "радиатор" в пункт назначения. Тепловые насосы предназначены для перемещения энергии обратное тепловое направлению спонтанного потока тепла, поглощая тепло из холодного места и выпуская его теплому.Тепловой насос использует некоторое количество внешнего источника питания для выполнения работы передачи энергии от источника тепла к радиатору.

 

В то время как кондиционеры и морозильники известные примеры тепловых насосов, термин "тепловой насос" является более общим и относится ко многим HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) устройств, используемых для отопления или охлаждение помещения. При тепловой насос используется для отопления, она использует ту же самую основную холодильного цикла типа используемого кондиционера или холодильника, но в противоположном направлении - с выделением тепла в кондиционируемом помещении, а не окружающей среды. При таком использовании, тепловые насосы, как правило отводят тепло от холодильника наружного воздуха или с земли.  В режиме обогрева, тепловые насосы 3:57 раза более эффективны в их использовании электроэнергии, чем простые электрические нагреватели сопротивления.

Обзор

Тепловой насос  холодильного цикла

В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) приложений, термин тепловой насос, как правило, относится к легко обратимые пара компрессионных холодильных устройств, оптимизированных для обеспечения высокой эффективности в обоих направлениях передачи тепловой энергии.

 

Тепло спонтанно течет из теплых мест в холодные пространства.Тепловой насос может поглощать тепло от холодного пространства, и отпустите ее, чтобы теплому. "Тепло" не сохраняется в этом процессе, что требует некоторого количества внешнего высокий класс (низкоэнтропийного) энергии, таких как электричество.

 

Тепловые насосы используются для отопления, потому что меньше энергии высокого класса необходим для их работы, чем кажется на выделяемого тепла. Большая часть энергии для отопления поступает из внешней среды, и только фракция идет от электричества (или какой-либо другой источник энергии высокого класса, необходимые для запуска компрессора). В электроприводом тепловых насосов, тепло, передаваемое может быть три или четыре раза больше, чем электрическая мощность, потребляемая, давая системе коэффициент полезного действия (КПД) 3 или 4, в отличие от КС 1 для обычного электрического нагревателя сопротивления , в которой все тепло получают из входного электрической энергии.

 

Тепловые насосы используют хладагент в качестве промежуточной жидкости для поглощения тепла, когда она испар етс, в испарителе, а затем выделяют тепло, где конденсируется хладагента в конденсаторе. Хладагент проходит через изолированные трубы между испарителем и конденсатором, что позволяет эффективной передачи тепловой энергии при относительно больших расстояниях.

 

Реверсивные тепловые насосы

Реверсивный тепловой насос работать в любом направлении теплового чтобы обеспечить нагревание или охлаждение до внутреннего пространства. Они используют реверсивный клапан обратный поток хладагента из компрессора через конденсатор и испарения катушек.

 

В режиме нагрева, открытый катушка испарителя, а внутри помещений является конденсатор.Хладагент течет из испарителя (наружного змеевика) осуществляет тепловую энергию от наружного воздуха (или почвы) в помещении, после понижения температуры жидкости была дополненное сжимая его.Внутренний блок затем передает тепловую энергию (в том числе энергии от сжатия) воздуха в помещении, который затем переехал вокруг внутренней части здания с помощью обработки воздуха. Кроме того, тепловая энергия передается воде, которая затем используется для нагрева в помещение через радиаторы или подогревом. Нагретая вода также может быть использован для внутреннего потребления горячей воды.Затем хладагент позволило расширить, прохладном, и поглощают тепло для подогрева до температуры наружного во внешнем испарителе и цикл повторяется. Это стандартный цикл охлаждения, исключением того, что "холодная" сторона холодильника (испаритель) расположен так, что находится на открытом воздухе, где окружающая среда холоднее. В холодную погоду, наружный блок периодически размораживать кратковременным включением в режим охлаждения. Это приведет к тому, вспомогательные или чрезвычайной ситуации нагревательные элементы (расположенные в воздушном обработчик), чтобы быть активированы. В то же время, иней на наружной катушки быстро будет расплавлен за счет теплого хладагента.Вентилятор конденсатора / испарителя не будет работать в режиме размораживания.

В режиме охлаждения цикл похож, но открытый катушка теперь конденсатор и крытый катушки (который достигает более низкую температуру) является испаритель. Это знакомый режим, в котором работают кондиционеры.

Принципы работы

Механические тепловые насосы используют физические свойства летучего испарения и конденсации жидкости, известной в качестве хладагента.Тепловой насос сжимает хладагент, чтобы сделать его более горячим на стороне согреться, и снимает давление на той стороне, где тепло поглощается.

 

 

Простая стилизованная схема сжатия пара холодильного цикла теплового насоса: 1) конденсатор, 2) расширительный клапан, 3) испаритель, 4) компрессор.

Рабочая жидкость, в газообразном состоянии, находится под давлением и циркулирует через систему с помощью компрессора. На выпускной стороне компрессора, теперь горячие и высоким давлением паров охлаждают в теплообменнике, который называется конденсатор, пока он не конденсируется в высоком давлении, умеренные температуры жидкости.Сконденсированного хладагента затем проходит через снижение давления устройства также называют дозирующее устройство. Это может быть расширительный клапан, капиллярный, или, возможно, работы по добыче устройство, такое как турбины. Жидкий хладагент низкого давления затем поступает другой теплообменник, испаритель, в котором жидкость поглощает тепло и кипит.Хладагент возвращается в компрессор и цикл повторяется.

 

Очень важно, чтобы хладагент достигает достаточно высокой температуры, при сжатии, чтобы освободить тепло через «горячей» теплообменника (конденсатора). Аналогичным образом, жидкость должна достигать достаточно низкой температуры, когда позволило расширить, либо тепло не может вытекать из окружающего холодной области в жидкости в холодном теплообменнике (испаритель). В частности, разность давлений должна быть достаточно большой для того, чтобы сконденсировать жидкости в гор чей стороне и все еще упаривают в нижней области давлений на холодной стороне. Чем больше разница температур, тем больше разница в требуемое давление, и, следовательно, тем больше необходимо сжимать текучую среду энергии. Таким образом, как и со всеми тепловых насосов, коэффициент полезного действия (количество тепловой энергии перемещается на единицу затрат труда, необходимого) уменьшается с увеличением разности температур.

 

Изоляция используется, чтобы уменьшить работу и энергию, необходимую для достижения достаточно низкой температуры в пространстве для охлаждения.

 

Для работы в различных температурных условиях, различные хладагенты доступны. Холодильники, кондиционеры, и некоторые системы отопления являются общими приложения, использующие эту технологию.

 

Перенос тепла

Тепло, как правило, транспортируется через инженерных систем отопления или охлаждения с помощью потока газа или жидкости. Воздух иногда используется, но быстро становится нецелесообразным во многих ситуациях, потому что она требует больших каналов для передачи относительно небольшие количества тепла. В системах, использующих хладагент, это рабочее тело также может быть использован для транспортировки тепла на значительном расстоянии, хотя это может стать непрактичным из-за повышенного риска утечки хладагента дорогой. При большое количество тепла, должны быть перевезены, вода, как правило, используется, часто с добавлением антифриза, ингибиторов коррозии и других добавок.

 

Источники тепла / раковины

Общий источник или раковина для тепла в небольших установках наружного воздуха, а используется в тепловой насос воздух-источника.Вентилятор необходим для повышения эффективности теплообмена.

 

Большие установки обработки больше тепла, или в труднодоступных физическом пространстве, часто используют тепловые насосы вода-источник.Тепло поступает или отклонена в потоке воды, который может нести гораздо большее количество тепла через данную трубы или воздуховода сечением, чем поток воздуха может нести. Вода может быть нагрета в удаленном месте по котлов, солнечной энергии, или другими средствами. В качестве альтернативы, когда это необходимо, воду можно охлаждать с помощью градирни или сбрасывается в большой массе воды, таких как озера или потока.

 

Геотермальные тепловые насосы или тепловые насосы грунт-кодом используют неглубокие подземные теплообменники в качестве источника тепла или раковину и воды в тепловой транспортной среды. Это возможно потому, что ниже уровня земли, температура является относительно постоянной по всей сезонов, а земля может обеспечить или поглощать большое количество тепла. Источник Первый тепловые насосы работают так же, как воздух тепловые насосы, но теплообмен с землей через воды прокачивается через трубы в грунте. Наземные насосы тепловые более простой и поэтому более надежно, чем тепловые насосы воздух, поскольку они не должны вентилятора или размораживания системы и может быть размещен внутри. Хотя земля теплообменник требует высокую начальную стоимость капитала, ежегодные эксплуатационные расходы ниже, потому что хорошо разработанные системы геотермальный тепловой насос работает более эффективно.

 

Теплонасосных установок может быть установлен рядом вспомогательного обычного источника тепла, например, электрических нагревателей, или нефти или газа сгорания.Вспомогательный источник установлен для удовлетворения пиковых тепловых нагрузок, или для обеспечения работы системы с.

 

Приложения

HVAC

В ОВК, тепловой насос, как правило, пара-сжатия холодильное устройство, которое включает в себя реверсивный клапан и оптимизированные теплообменники, так что направление теплового потока (тепловая энергия движения) может быть обратным.Реверсивный клапан переключает направление хладагента через цикл и, следовательно, тепловой насос может подавать либо нагрева или охлаждения в здании. В холодном климате, установка по умолчанию реверсивного клапана нагрева. По умолчанию в более теплых климатов охлаждения. Потому что две теплообменники, конденсатор и испаритель, должны поменять функции, они оптимизированы для корректной работы в обоих режимах. Таким образом, эффективность обратимого теплового насоса, как правило, немного меньше, чем два отдельно оптимизированные машины.

 

Сантехника

В сантехнических приложений, тепловой насос, иногда используется для нагрева или подогрева воды для бассейнов или внутренних водонагревателей;тепловая энергия удаляется из воздуха кондиционером пространства может быть восстановлен для нагрева воды.

 

Хладагенты

До 1990-х годов, хладагенты не часто хлорфторуглеродов, такие как R-12 (дихлордифторметан), один в классе нескольких хладагентов с использованием фирменного наименования фреон, а торговая марка компании DuPont. Его производство было прекращено в 1995 из-за повреждения, что ХФУ вызвать для озонового слоя, если выбрасывается в атмосферу.

 

Одним из широко принята замена хладагента фторуглеводород (HFC), известный как R-134a (1,1,1,2-тетрафторэтана). Тепловые насосы с использованием R-134a не так эффективно, как те, которые используют R-12, что они заменяют (в автомобильной промышленности) и, следовательно, больше энергии требуется для работы системы, использующие R-134a, чем тех, кто использует R-12.  Другое вещества, такие как жидкий Р-717 аммиака широко используются в крупномасштабных системах, а иногда менее агрессивной, но более горючих пропан или бутан, могут быть также использованы.

 

С 2001, диоксид углерода, R-744, все чаще используется, используя сверхкритическом цикле, хотя это требует гораздо больше рабочих давлений. В жилых и коммерческих приложений, гидрохлорфторуглерод- (ГХФУ) R-22 все еще широко используется, однако, HFC R-410A не разрушает озоновый слой и используется чаще. Водород, гелий, азот, или просто используют воздух в цикле Стирлинга, обеспечивая максимальное количество вариантов в экологически чистых газов.

 

Более поздние холодильники использовать R600A, который является изобутан, а не разрушающим озоновый, безопасен для окружающей среды.

 

Диметиловый эфир (ДМЭ) также набирает популярность в качестве хладагента.

 

Эффективность

При сравнении эффективности тепловых насосов, лучше избегать слова «эффективность», которая имеет очень специфический термодинамический определение.Термин коэффициент полезного действия (КПД) используется для описания отношения полезного теплового движения на вход работы. Большинство пар-сжатие тепловые насосы используют электропитанием двигатели для их ввода работы. Тем не менее, во многих приложениях для автомобилей, механической энергии от двигателя внутреннего сгорания обеспечивает необходимую работу.

 

По охране окружающей среды США, геотермальные тепловые насосы могут сократить потребление энергии до 44% по сравнению с тепловыми насосами воздух-источника и до 72% по сравнению с электрическим отоплением сопротивления.  Heatpumps в целом имеют КС от 4,2 до 4-6 что ставит его за когенерации с КС 9.

 

При использовании для отопления здания с наружной температурой, например, 10 ° С, типично воздуха тепловой насос (ASHP) имеет КС от 3 до 4, а электрический нагреватель сопротивления имеет КС 1.0. То есть, один джоуль электрической энергии будет вызывать резистивный нагреватель, чтобы произвести только один джоуль полезного тепла, в то время как в идеальных условиях, один джоуль электрической энергии может вызвать тепловой насос для перемещения три или четыре джоулей тепла от охладителя местетеплое место. Обратите внимание, что тепловой насос источника воздуха является более эффективным в более жарком климате, чем холодные них, поэтому, когда погода намного теплее, устройство будет выполнять с более высокой КС (как это имеет меньше работы). И наоборот, в крайнем холодную погоду КС подходов 1. Таким образом, когда есть широкий температурный перепад между горячими и холодными водоемов, КС ниже (хуже).

 

С другой стороны, земля-тепловые насосы (GSHP) выгода от умеренной температуре метро, как земля естественным образом действует в качестве хранилища тепловой энергии. [5] Их круглый год КС поэтому, как правило, в диапазоне от 2,5 до 5,0 ,

 

Когда есть дифференциал высокая температура (например, когда тепловой насос воздух-источника используется для нагрева дом с наружной температуре, скажем, 0 ° C (32 ° F)), то требуется больше усилий, чтобы переместить ту же сумму тепла в помещении, чем на более мягкий день. В конечном счете, из-за ограничений эффективности Карно, производительность теплового насоса подойдет 1,0, как разница температур наружного к крытый возрастает при более холодном климате (температура наружного воздуха становится холоднее). Это обычно происходит вокруг -18 ° C (0 ° F) температура наружного воздуха для тепловых насосов источника воздуха.

 

Кроме того, как тепловой насос берет тепло из воздуха, влага в открытом воздухе может конденсироваться и, возможно, заморозить на теплообменнике наружного.Система должна периодически таять этот лед; это размораживания переводит в дополнительную энергию (электричество) расходов.

 

Когда это чрезвычайно холодно снаружи, это проще тепловой энергии с использованием альтернативных источников тепла (например, электрического нагревателя сопротивления, печное или газовой печи), а не запускать тепловой насос воздух-источника. Кроме того, отказ от использования теплового насоса при очень холодную погоду приводит к уменьшению износа компрессора машины.

 

Конструкция испарителя и конденсатора теплообменников также очень важно, чтобы в общей эффективности теплового насоса. Области теплообменной поверхности и соответствующие перепада температур (между хладагентом и воздушного потока) непосредственно влияет на рабочие давления и, следовательно, работы компрессор должен сделать для того, чтобы обеспечить такой же подогрев или охлаждающий эффект. Как правило, чем больше теплообменник, тем меньше перепад температур и более эффективным система становится.

 

Теплообменники дороги, требуя бурение для некоторых типов тепловых насосов или больших пространств, чтобы быть эффективным, и тепловой насос промышленности в целом конкурирует на цене, а не эффективности. Тепловые насосы уже по цене невыгодное положение, когда дело доходит до первоначальных инвестиций (не долгосрочные сбережения), по сравнению с обычными отопительных решений, таких как котлы, так стремление к более эффективных тепловых насосов и кондиционеров часто во главе с законодательными мерами по минимальным стандартам эффективности , Тарифы на электроэнергию будет также влиять на привлекательность тепловых насосов.

 

В режиме охлаждения, эксплуатационные характеристики теплового насоса описывается в США в качестве коэффициента энергоэффективности (EER) или сезонного коэффициента энергетической эффективности (ГЭЭ), и обе эти меры имеют размерность БТЕ / (ч · W) (1 БТЕ / (ч · w) = 0,293 Вт / Вт).Большее число EER указывает более высокую производительность. Литература производителя должны обеспечить как КС, чтобы описать производительность в режиме нагрева, и EER или провидцем, чтобы описать производительность в режиме охлаждения. Фактическая производительность зависит, однако, и зависит от многих факторов, таких как сведения об установке, перепадов температур, возвышения места и обслуживания.

 

Как и с любой единицы оборудования, которое зависит от катушек для передачи тепла между воздухом и жидкостью, важно, чтобы оба конденсатор и испаритель катушек, чтобы быть чистыми. Если отложения пыли и другого мусора могут накапливаться на катушках, эффективность устройства (как в режимах нагрева и охлаждения) будет страдать.

 

Тепловые насосы являются более эффективными, чем для нагрева для охлаждения внутреннего пространства, если разность температур проходит равны. Это потому, что затраты энергии компрессора также преобразуется в полезное тепло, когда в режиме нагрева, и выходит вместе с транспортируемого тепла через конденсатор к внутреннему пространству. Но для охлаждения, конденсатор, как правило, на открытом воздухе, и рассеивается работа компрессора (утилизатор) также следует перевозить на открытом воздухе с использованием более входную энергию, а не положить в полезной цели. По той же причине, открывая пищи холодильник или морозильник фактически нагревает номер, а не охлаждения, потому что его цикл охлаждения отводит тепло от внутреннего воздуха. Это тепло включает рассеиваемую работу компрессора, а также тепло удаляется из внутренней части устройства.

 

КС для теплового насоса в системах отопления и охлаждения применения, с стационарном режиме, это:

 

 

COP_ \ текст {отопление} = \ ГРП {\ Delta Q_ \ текст {горячей}} {\ Delta} \ экв \ ГРП {T_ \ текст {горячей}} {T_ \ текст {горячей} -T_ \ текст {здорово} },

 

COP_ \ текст {охлаждения} = \ ГРП {\ Delta Q_ \ текст {здорово}} {\ Delta} \ экв \ ГРП {T_ \ текст {здорово}} {T_ \ текст {горячей} -T_ \ текст {здорово} },

где

 

\ Delta Q_ \ текст {} круто это количество тепла извлекается из холодного резервуара при температуре T_ \ {текст} прохладном,

\ Delta Q_ \ текст {} является горячая количество тепла доставлены в горячем резервуаре при температуре T_ \ {текст} горячая,

\ Delta рассеивается работа компрессора.

Все температуры абсолютные температуры обычно измеряется в градусах Кельвина или градусы Ранкина.

Коэффициент полезного действия (КПД) и поднимите

КС возрастает по мере разности температур, или «поднять», уменьшается между источником тепла и назначения.КС может быть развернуто на этапе проектирования, выбирая систему отопления, требующий только низкой конечной температуре воды (например, полы с подогревом), и при выборе источника тепла с высокой средней температуры (например, земля). Горячая вода (ГВС) и обычные радиаторы отопления требует высоких температур воды, уменьшая КС, которые могут быть достигнуты, и влияет на выбор технологии теплового насоса.

 

Изменение КС с выходной температуры

Тип насоса и источник Типичное использование 35 ° C

(например, подогрев пола этаж) 45 ° C

(например, подогрев пола этаж) 55 ° C

(например, нагревается деревянный пол) 65 ° C

(например, радиатор или ГВС) 75 ° C

(например, радиатора и ГВС) 85 ° C

(например, радиатора и ГВС)

Высокоэффективный тепловой насос источника воздуха (ASHP), воздух при -20 ° С  2,2 2,0 - - - -

Двухэтапная температура ASHP, воздух при температуре -20 ° C  Низкий источник 2,4 2,2 1,9 - - -

Высокая эффективность ASHP, воздух при температуре 0 ° С  Низкая температура выходного 3,8 2,8 2,2 2,0 - -

Прототип закритических CO

2 (R744) тепловой насос с трехсторонней газоохладителе, источник в 0 ° C Высокая температура выходного 3,3 - - 4,2 - 3,0

Первый тепловой насос (GSHP), водой при температуре от 0 ° С  5,0 3,7 2,9 2,4 - -

GSHP, земля в 10 ° C Низкая температура выходного 7,2 5,0 3,7 2,9 2,4 -

Теоретический предел цикла Карно, источник -20 ° C 5,6 4,9 4,4 4,0 3,7 3,4

Теоретическая предельный цикл Карно, источник 0 ° C 8,8 7,1 6,0 5,2 4,6 4,2

Теоретическая Lorentzen предельный цикл (CO

2 насоса), вернуться жидкости 25 ° C, источник 0 ° C [9] 10,1 8,8 7,9 7,1 6,5 6,1

Теоретическая предельный цикл Карно, источник 10 ° C 12,3 9,1 7,3 6,1 5,4 4,8

Один наблюдение, что в то время как нынешние «передового опыта» тепловые насосы (исходная система заземления, работающих в диапазоне от 0 ° C до 35 ° C) не имеют типичный КС вокруг 4, не лучше, чем 5, максимально достижимая 8.8 из-за фундаментальных Карно пределах цикла , Это означает, что в ближайшие десятилетия, энергоэффективность топовых тепловых насосов может, по крайней мере в два раза. Подняв эффективность требует разработки лучшего газового компрессора, установка вентиляции и кондиционирования машины с большими теплообменников с более медленными потоками газов, а также решения внутренних проблем смазки в результате медленной газового потока. В зависимости от рабочей жидкости, на стадии расширения может быть важным также. Работа, проделанная расширяющейся жидкости охлаждает его и доступен заменить некоторые из входной мощности. (Испарения жидкость охлаждается свободного расширения через небольшое отверстие, а идеальный газ нет.)

 

Типы

Сжатие против поглощения

Два основных типа тепловых насосов сжатия и поглощения. Сжатие тепловые насосы работают на механической энергии (как правило, обусловлены электроэнергии), в то время как поглощение тепловых насосов может работать также и на тепло в качестве источника энергии (от электричества или горючих видов топлива).  поглощения тепловой насос может быть вызван природного газа или LP газа, например. В то время как эффективность использования газа в таком устройстве, которое представляет собой отношение энергии, подводимой к энергии, потребляемой, может в среднем только 1,5, то есть лучше, чем природного газа или сжиженного газа печи, который может только подход 1.

 

Тепловые источники и стоки

По определению, все источники тепла для теплового насоса должна быть холоднее температуры, чем пространство, чтобы нагреть. Чаще всего, тепловые насосы отводят тепло из воздуха (вне или внутри воздуха) или с земли (подземных или почвы).

 

Тепло взяты из наземных источников систем в большинстве случаев, хранящихся солнечного тепла, и это не следует путать с прямым геотермального отопления, хотя последний будет способствовать в некоторой малой меры, чтобы все тепло в земле. Правда геотермального тепла, когда она используется для нагрева, требует циркуляционного насоса, но не тепловой насос, так как при этой технологии температура почвы выше, чем в пространстве, которое должно быть нагрето, и технология основана только на простой тепловой конвекции.

 

Другие источники тепла для тепловых насосов включают воду; около ручьев и других органов природные воды были использованы, а иногда и бытовые сточные воды (с помощью слива воды рекуперации тепла), которая зачастую теплее, чем в холодные зимние температуры окружающей среды (хотя по-прежнему более низкой температуры, чем отапливаемого помещения).

 

Количество источников были использованы в качестве источника тепла для отопления частных и общественных зданий.

 

Air (ASHP)

Основная статья: Динамическое отопление

Тепловой насос источника воздуха (извлекает тепло из наружного воздуха)

Воздух-воздух тепловой насос (передает тепло внутреннего воздуха)

Воздух-вода тепловой насос (передает тепло в отопительный контур и бак горячей воды)

Тепловые насосы воздух-воздух, которые извлекают тепло из наружного воздуха и передают это тепло внутреннего воздуха, являются наиболее распространенным типом тепловых насосов и дешевым. Они похожи на кондиционеры, работающих в обратном направлении. Воздух-вода Тепловые насосы в противном случае похож на воздух-воздух тепловых насосов, но они передают выделившегося тепла в водонагревательных цепи, подогрев пола является наиболее эффективным, и они могут также передавать тепло в бак бытовой горячей воды для использования в душевых и горячие водопроводные краны из здания. Тем не менее, грунтовые воды тепловые насосы являются более эффективными, чем воздух-водяных тепловых насосов, и, следовательно, они часто являются лучшим выбором для обеспечения тепла для бытовых систем горячего водоснабжения подогрева пола и.

 

Динамическое отопление могут быть сравнительно легко и недорого установить и поэтому исторически наиболее широко используемый тип теплового насоса. Тем не менее, они страдают ограничения в связи с их использованием наружного воздуха в качестве источника тепла.Выше разность температур в периоды экстремального холода приводит к снижению эффективности. В теплую погоду, КС может быть около 4,0, в то время как при температуре ниже примерно 0 ° C (32 ° F) Тепловой насос с воздушным источником еще может достичь КПД 2,5.Средняя КС по сезонным колебаниям, как правило, 2,5-2,8, с исключительными моделями смогла превысить это в мягком климате.

 

В районах, где единственным ископаемым источникам топлива (например, только на нагрев масла, нет природного газа трубы доступны) тепловые насосы воздух не может быть использован в качестве альтернативы, дополнительный источник тепла, чтобы уменьшить зависимость здания от ископаемого топлива. В зависимости от цен на топливо и электроэнергию, используя тепловой насос для отопления может быть дешевле, чем при использовании ископаемого топлива.Резервное копирование ископаемого топлива, солнечная горячая вода или биомасса источник тепла еще может потребоваться для холодных дней.

 

Тепловая мощность низкой температуре оптимизированы тепловые насосы (и, следовательно, их эффективность использования энергии) по-прежнему значительно снижается, когда температура падает, но порог, при котором начинается снижение ниже, чем у обычных насосов, как показано в следующей таблице (температура являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от производителя и модели):

 

Тепловой насос источника воздуха Тип тепловая мощность при температуре не выше этой температуры Тепловая мощность до 60% от максимума в

Обычные 47 ° F (8,3 ° C) 32 ° F (0 ° С)

Низкая температура Оптимизированные 41 ° F (5 ° С) 17 ° F (-8,3 ° С)

Первый (GSHP)

Цокольный тепловой насос

Первый тепловой насос (извлекает тепло из земли или аналогичных источников)

Цокольный воздушный тепловой насос (передает тепло внутреннего воздуха)

Почвенно-воздушный тепловой насос (почва как источник тепла)

Рок-воздушный тепловой насос (рок в качестве источника тепла)

Водно-воздушный тепловой насос (водоем в качестве источника тепла, может быть подземных вод, озеро, река и т.д.)

Первый-водяной тепловой насос (передает тепло в отопительный контур и бак горячей воды)

Почвенно-водяной тепловой насос (земля в качестве источника тепла)

Рок-водяной тепловой насос (рок в качестве источника тепла)

Водно-водяной тепловой насос (водоем в качестве источника тепла)

Тепловые насосы на первом источников, также называемые геотермальные тепловые насосы, как правило, имеют более высокую эффективность, чем тепловые насосы воздух-кодом. Это потому, что они отводят тепло от земли или грунтовых вод, который при относительно постоянной температуре круглый год ниже глубине около 30 футов (9 м).  Это означает, что разность температур меньше, что приводит к более высокой эффективности. Ухоженный тепловые насосы грунт-источник, как правило, иметь полицию 4,0 в начале отопительного сезона, с более низкими сезонными КС в размере около 3,0 в виде тепла черпается из земли. Компромисс для этого повышения производительности в том, что на первом тепловой насос является более дорогим, чтобы установить, из-за потребности в бурении скважин для вертикального размещения теплообменника трубопровода или рытье траншеи для горизонтального размещения в трубопроводе, который несет теплоноситель (вода с небольшим количеством антифриза).

 

При сравнении, тепловые насосы грунтовых вод, как правило, более эффективно, чем тепловых насосов, использующих тепло из почвы. Замкнутый контур почвы или грунтовые теплообменники имеют тенденцию накапливаться холодно, если заземляющего контура низкорослые. Это может быть серьезной проблемой, если рядом грунтовые воды остается на прежнем уровне или почвы не хватает теплопроводность, и в целом система была разработана, чтобы быть достаточно большим, чтобы справиться с "типичным худшем случае" холодный период, или просто низкорослые для нагрузки.  Один из способов исправить холодной накопление в теплообменнике контура заземления тепла является использование грунтовых вод для охлаждения этажа здания в жаркие дни, тем самым передавая тепло от жилых в первом цикле. Есть несколько других методов для пополнения паразитного контура заземления при низких температурах; один путь, чтобы сделать большие солнечные коллекторы, например, поставив пластиковые трубы прямо под крышей, или положить катушки черных полиэтиленовых труб под стеклом на крыше, или по конвейеру асфальт на стоянке.

 

Отработанный воздух (EAHP)

Основная статья: Выпускной воздушный тепловой насос

Выпускной воздушный тепловой насос (извлекает тепло из вытяжного воздуха в здании, нуждается в механической вентиляции)

Отработанный воздух-воздух тепловой насос (передает тепло всасываемого воздуха)

Отработанный воздух-вода тепловой насос (передает тепло в отопительный контур и бак горячей воды)

Вода источника тепловой насос (WSHP)

Использование проточной водой в качестве источника или раковина для тепла

Однократное vs. рециркуляции

Однократное - источник воды водоем или поток

рециркуляция

При охлаждении в замкнутом контуре теплоноситель до центра градирни или чиллера (как правило, в здании или промышленного назначения)

При нагреве в замкнутом контуре теплоноситель из центральных котельных генерирующих тепло от сгорания или других источников

Hybrid (ГТН)

Hybrid (или две односпальных источник) тепловые насосы: когда наружного воздуха выше 4 до 8 Цельсия (40-50 по Фаренгейту, в зависимости от температуры грунтовых вод) они используют воздух; когда воздух холоднее, они используют источник заземления. Эти два исходные системы могут также хранить летнюю жару, запустив заземления источника воды через воздушный теплообменник или через строительную нагревателя теплообменнике, даже если сам тепловой насос не работает. Это имеет двойное преимущество: она функционирует как низкий эксплуатационных расходов для охлаждения воздуха, и (если грунтовые воды относительно застой), то проворачивает температуры источника земли, которая улучшает энергоэффективность системы теплового насоса примерно на 4% в течение каждый градус в повышении температуры источника земли.

 

Воздух / вода-рассол / вода тепловой насос гибрид тепловой насос, разработанный в Ростоке, Германия, которая использует только возобновляемые источники энергии. В отличие от других гибридных систем, которые, как правило, сочетают в себе традиционные и возобновляемые источники энергии, он сочетает в себе воздух и геотермального тепла в одном компактном устройстве.Воздух / вода-рассол / вода тепловой насос имеет два испарителя - за пределами испарителя воздух и рассол испарителя - подключены к циклу теплового насоса. Это позволяет использовать наиболее экономичный источник отопления для текущих внешних условий (например, температуры воздуха).Аппарат автоматически выбирает наиболее эффективный режим работы - воздуха или геотермального тепла, или то и другое вместе.Процесс регулируется блоком управления, который обрабатывает большое количество данных, полученных с помощью сложной системы отопления.

 

Блок управления состоит из двух контроллеров, один для цикла воздушного теплового и один для геотермальной циркуляции, в одном устройстве. Все компоненты взаимодействуют через общую шину, чтобы обеспечить их взаимодействие для повышения эффективности гибридной системы отопления.

 

Обновлено 14.02.2015 10:05