Проект "Тепловой насос"

Тепловой насос

Обычная российская дача

Если грамотно распределять бюджет семьи, то можно обзавестись таким роскошным жильём:

Сэкономил – значит заработал!

• Я рассмотрел один из способов, как можно сэкономить деньги и потратить с пользой.
• Мой проект наглядно покажет вам, как благодаря современным технологиям вы можете использовать энергию земли и солнца.
• Перейдем к сути проекта – тепловому насосу.

Содержание

1

Что такое тепловой насос и как он работает?

2

Общие сведения

3

История

4

Типы тепловых насосов

6

Отбор тепла от грунта

5

Эффективность и перспективы

7

Преимущества и недостатки

8

Ограничения применимости

Что такое тепловой насос и как о работает?

• Тепловой насос  — устройство для переноса тепловой энергии от источника низко потенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамический тепловой насос аналогичен  холодильной машине .

Общие сведения

В системе труб циркулирует теплоноситель — этиленгликоль. Внешний горизонтальный земляной контур сообщается с холодильной установкой, в которой циркулирует хладагент — фреон, газ с низкой температурой кипения. При +3 градусах Цельсия этот газ начинает закипать, и когда компрессор резко сжимает кипящий газ, температура последнего возрастает до  +50  градусов Цельсия. Нагретый газ направляется в теплообменник, в котором циркулирует обычная дистиллированная вода. Жидкость нагревается и разносит тепло по всей системе отопления.

История

• Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером  Уильямом Томсоном  (лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером  Петером Риттер фон Риттингером . Петера Риттера фон Риттингера считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году. Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах XX века, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер экспериментировал с морозильной камерой. Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал своё изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через  змеевик ) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. В следующем году Вебер продал свою старую угольную печь.

Типы тепловых насосов

• По виду теплоносителя входного/выходного контура:

• Тепловые насосы «воздух-воздух». Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение.
• Тепловые насосы «вода-вода». Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.
• Тепловые насосы «вода-воздух». Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.
• Тепловые насосы «воздух-вода». Атмосферное тепло используется для водяного отопления.
• Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.
• Тепловые насосы «лед-вода». Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа.

Отбор тепла от грунта

Горизонтальный способ

• Коллектор укладывается горизонтально зигзагообразно или кольцами в траншеи. Глубина траншей должна быть ниже уровня промерзания грунта на 0,3-0,5 метра. Этот показатель может меняться, в зависимости от региона, и составлять от 1,2 метра и более.

Вертикальный способ

• Там, где ландшафт участка повреждать нежелательно или площадь ограничена, а также в северных регионах, применяется способ вертикального размещения коллектора. Глубина и количество скважин напрямую зависят от необходимой длины коллектора, которая рассчитывается вместе с мощностью теплового насоса. Бурить скважины глубиной более 200 метров нерационально. Дешевле будет разместить коллекторы в несколько менее глубоких скважинах с соблюдением расстояния между ними 10-20 м.

Эффективность

Перспективы

• Для установки теплового насоса необходимы первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет 300—1200 долларов на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости тепловых насосов составляет 4—9 лет, при сроке службы 15—20 лет до капитального ремонта.

Преимущества и недостатки

• К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с КПД до 50 %.
• Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом.
• Тепловой насос надёжен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции. Также он компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

• К недостаткам геотермальных тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования, необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров. Недостатком воздушных тепловых насосов является более низкий коэффициент преобразования тепла, связанный с низкой температурой кипения хладагента во внешнем «воздушном» испарителе. Общим недостатком тепловых насосов является сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве не более +50 °С - +60 °С , причём, чем выше температура нагреваемой воды, тем меньше эффективность и надёжность теплового насоса.

Ограничения применимости – практически нет.

Экономия в цифрах.

Обогреватель (мощность – 2 кВт)

Насос (мощность – 0,135 кВт)

Расчет

Расчет

Расход за час

Расход за час

Расход за 24 часа

Сумма (в рублях)

2 кВт * 4 руб.

0,135 кВт * 4 руб.

Расход за 24 часа

Сумма (в рублях)

8 руб. * 24 ч

0,54 руб. * 24 ч

8

Расход за месяц

0,54

Расход за месяц

192

192 руб. * 30 дней

Расход за 6 месяцев

Расход за 6 месяцев

12,96 руб. * 30 дней

12,96

5760 руб. * 6 месяцев

388,8 руб. * 6 месяцев

388,8

5760

2332,8

34560

Подведём итоги! За один сезон нами сэкономлено 32227,2 рубля.

• На эти деньги можно купить:

• В качестве бытовых нужд можно купить:

• 1000 кг сахара
• 1000 кг картошки
• 644 кг макарон
• 215 кг мяса
• 322 кг помидоров
• 460 кг огурцов

• примерно 10 пар обуви
• примерно 30 футболок
• примерно 16 пар брюк
• примерно 5 зимних курток

А за 10 лет экономия составит 322270 рублей.

Можно приобрести дачу.

А можно приобрести и автомобиль.

Желаю всем удачи и грамотного расхода своих средств!

Спасибо за внимание!