Теплопреобразователи

Это статья посвящена общему обзору теплопреобразователей. Зачем они нужны? Что из себя представляют и как устроены? Для чего и какие виды ИП существуют?

Теплопреобразователи низкопотенциальной энергии являются в какой-то степени синонимом "тепловым насосам". Однако это не совсем корректно.

Во-первых, потому, что у многих людей, которые не в теме, создаётся представление, что это устройство является каким-то видом насоса. Первая представление и ассоциация прежде всего с водяным насосом. Дальше размышления обывателя выстраиваются так: "значит предлагается поставить насос перекачивающий воду из под земли, где всегда 60С, а дальше догревать дом до 25... как-то". Ну и зачем мне эти сложности? Для людей, которые в теме тепловых насосов понятно, что тепловой насос к водяному насосу не имеет никакого отношения и температура конечного нагрева никак не зависит о подземной температуры. В итоге, получается так, что покупатели, желающие купить тепловые насосы, попадают в ловушку терминологии.

Во-вторых, к тепловым насосам "прилипло" представление, что это теплопреобразователь, который высасывает тепло обязательно и только из-под земли, то есть это обязательно геотермальный тепловой насос к тому же с промежуточным теплоносителем!!! Но видов других тепловых насосов, о которых будет написано в статье очень много и они не ограничиваются только геотермальным и тепловыми насосами подключенных на пробуренные скважины с промежуточным теплоносителем в качестве теплосборника низко потенциального тепла. Было бы более честно и с инженерной точки зрения и более корректно использовать терминологию теплопреобразователи или преобразователи низкопотенциального тепла.

Третье, заключается в том, что производимые нами теплопреобразователи существенно отличаются по эффективности от банальных традиционных тепловых насосов, использаваний ДХ технологий убирает необходимость применения перекачивающих циркуляционных насосов и тем самым мы хотели бы подчеркнуть большую эффективность и меньшую связь с "водо перекачивающими циркуляционными насосами".

Так что же такое теплопреобразователи в целом и геотермальные тепловые насосы в частности. В самом слове тепла преобразователи заключается ответ на вопрос: для чего они нужны? То есть они нужны для преобразования тепла. Они преобразуют тепло низкопотенциальное, из-под земли, например, или из воздуха, или утилизируют тепло из сточных вод, или тепло из грязного отработанного воздуха помещений и превращают его в тепло более высокого температурного потенциала пригодного для использования внутри дома. Теплопреобразователи могут работать в разных температурных интервалах работать с низкой потенциальном теплом температурой +5...+12 градусов (тепло грунта). Могут работать окружающим воздухом, температура которого может колебаться от минус 30 до плюс 30 в нашем климате. Они могут работать с низкой потенциальным теплом сточных вод и температура этого тепла всегда постоянно около 20 градусов. Эффективность преобразования низкопотенциального тепла в высокотемпературный нагрев зависит от источника тепла откуда берется и преобразуется в более высокой потенциальной тепло и измеряется коэффициентом преобразования тепла COP(TheCoefficientofPerformance) и является безразмерной величиной либо измеряется в процентах. СОР=1 (или 100%) означает, что вся потраченная электрическая мощность преобразуется в тепловую. Для геотермальных теплопреобразователей значение СОР=3 (или 300%) и выше. Современные DC инверторные ДХ геотермальные тепловые насосы могут достигать эффективности 600%.

Также тепло преобразователи могут быть различны по управлению и реализации конечного результирующего тепла, они могут поставлять тепло в системы отопления на основе тёплый пол с температурой 20-35 градусов, могут поставлять тепло в батареи с температурой 60 градусов. Предоставлять тепло в фанкойлы или системы вентиляции причём в системах вентиляции или фанкойлах теплопреобразователи могут предоставлять как тепло так и холод, работая в обратном режиме.

Тепловые насосы или теплопреобразователи не являются редкостью или чем-то новым в этом мире. Происходит лишь открытие новых горизонтов использования всем привычных холодильников и кондиционеров. Кондиционеры также являются тепла преобразователями, они преобразовывают тепло из вашего дома и, сделав из него более около 40 градусов сбрасывают ваше тепло из дома в окружающую среду на улицу. Тепловые преобразователи всем знакомы с детства. Холодильник преобразовывает тепло низкого потенциала находящееся внутри камеры и перебрасывает его на внешнюю часть корпуса, нагревает окружающий воздух, то есть по сути высасывает тепло из внутреннего объема во внешний воздух. В широком смысле все холодильные машины и установки является преобразователями теплоты. Разные названия по причине различного назначения. Конечный своей целью холодильного оборудования является не получение теплоты, получение холода поэтому холодильник. Кондиционер потому, что цель его работы кондиционирование, т.е. создание комфортного внутреннего воздуха (очищенного, охлажденного, осушенного, нагретого).

Основной задачей теплового насоса ставится производство тепла или системы горячего водоснабжения, но это не означает, что тепловой насос не может делать и тепло и холод. В большинстве случаев, если Вы устанавливаете у себя тепловой насос в систему отопления, то одновременно с этим вы получаете и систему охлаждения и кондиционирования дома использование комплексной "всемогущей климатической установки" экономит деньги как капитальных затратах так и при последующем использовании.

Далее мы рассмотрим геотермальные тепловые насосы или геотермальные теплопреобразователи. Как понятно из названия, перекачивают тепло из под земли с целью нагрева. Согласно первому закону термодинамики тепло может передаваться только от более холодного тела к более горячему и никак не может наоборот. Но ТН делает температуру "теплосборных контуров" меньше, чем температура под землей и тогда температура из-под земли устремляется в систему теплового насоса. Так как при работе ТН температура земли получается теплее, чем подземные теплосборники. После чего тепло вбирается системой и преобразуется в требуемый пользователю температурный потенциал.

Теплопреобразователи подземного тепла могут различаться. В целом, можно классифицировать геотермальные теплопреобразователи по источнику низкопотенциального тепла или по принятию тепла грунта. Геотермальные контура могут быть сделаны вертикальным бурением, могут быть сделаны кластерном бурением, могут быть заложены в горизонте тепло сборники или быть расположены в реке или водоеме.

Отдельно хотелось бы выделить новое и перспективные направление совершенствования теплосборников подземного тепла ДХ геотермальные контуры. Прямое снятие тепла из земли через ДХ, в сравнении с использованием промежуточного теплоносителя имеет бОльшую эффективность, в связи с тем что отсутствует необходимость дополнительных температурных напоров.

Далее коснемся немного устройство теплового насоса и принципа работы. Откуда же получается тепло, если ничего не сжигаем? И почему производство этого тепла получается более выгодным и эффективным по отношению к традиционным способам?

Современные теплопреобразователи, особенно DX теплопреобразователи работают с эффективностью в 5 и даже порой 6 раз превышающей эффективности электронагревательными приборами и конвекторами. То есть, это означает, что на 1 кВт электрической мощности потраченной на перекачку теплоты из-под земли, пользователь получает в сумме 6 и даже 7 кВт!! То есть пользователь получает в 6 раз больше! Тем более если учесть, что эффективности нагревательных элементов не всегда достигает 100%, так как часть энергии идет на электромагнитное рассеивание и прочее, то есть эффективности конвекторов от 80% до 90% эффективность теплового насоса может достигать 600% если грамотно сделать систему отопления.

Таким образом в современных экономических реалиях получается, что тепло выгоднее перекачивать, чем производить заново сжигая невосполнимые или трудновосполнимые ресурсы. При производстве тепла посредством электричества получается слишком дорого! Так как тоже самое электричество было получено посредством сжигания ресурсов с потерями при трансформации тепловой энергии в электрическую. Получение тепла с помощью газа сопровождается проблемами с подключением, пожаропасностью, с необходимостью отведения выхлопных газов. Также необходимость вентиляции, при которой получается, что большая часть теплоты, так дорого полученной в нашем климате выбрасывается.

Сравнительно небольшой срок службы вызванный прогоранием контактирующих элементов с огнём. Частая замена необходима для того, чтобы обеспечить пожаро безопасность системы. Схожие проблемы будут если рассматривать другие системы отопления например твердотопливные котлы, пеллеты и прочее более атомные (независящие от проходящей газовой трубы) но менее автоматизированные в сравнении с газом отопительные системы. Печки, камины при независимости и неприхотливости их применения исключают возможность их автоматизации в должном объеме. Это означает, что человек будет "прикован" к печке или камину и каждые 4 ... 5 часов нужно будет забрасывать дрова, если это камин еще быстрее. Для твердотопливных котлов время горения между закладками увеличится. В режиме тления дымоход будет забиваться очень быстро не сгоревшей сажей прилипшей на выпадающий конденсат. А если огонь хорошо горит, то либо выбрасывает всё тепло в атмосферу либо вынуждает делать большие емкости теплоаккумулятора, чтобы они нагрелись за время интенсивного горения, а потом постепенно отпускали это тепло. В любом случае все, что связано с получением тепла посредством горения требует повышенного внимания. В сравнении с решением проблем отопления посредством сжигания теплопреобразователи имеют неоспоримые преимущества. Так как нет большого температурного потенциала ничего прогореть не может. Использование фреона в качестве тепло-хладоносителя, который в принципе не требует замены, (является химическим цельным веществом). Автоматизация теплопреобразователей позволяет забыть про отопление и наиболее надежная из всех способов современного отопления. Современные решения позволяют строить дом в любом отдалении от инфраструктуры, газораспределительной сети и при этом получать самое дешёвое тепло из всех способов автоматизированного отоплении. По надежности, автоматизации, автономности и стоимости киловатта полученного тепла теплопреобразователи являются наилучшим решением среди всех современных способов получения тепла.