Принцип на работа на термопомпени системи

Принцип на работа на термопомпени системи

Извадки от интернет

Геотермалната енергия е топлината, идваща от Земята. Тя е чиста и постоянна. Ресурсите на геотермална енергия се простират от плиткото до горещите води и горещите скали, намиращи се на няколко мили под земната повърхност и даже още по-дълбоко, до изключително високите температури на разтопените скали, наричани магма.

Почти навсякъде плиткият подпочвен слой или горните 10 фута ( около 3 м) от Земната повърхност поддържат постоянна температура между 10° и 16°С. Геотермалните топлинни помпи могат да стигнат до този ресурс за отопляване и охлаждане на сгради. Една система с геотермална топлинна помпа се състои от топлинна помпа, въздухопровод и топлообменна система - система от тръби, заровени в плиткия почвен слой близо до сградата. През зимата топлинната помпа отнема топлина от топлообменната система и я впомпва във входа на въздухопровода. През лятото процесът е обратен и топлинната помпа придвижва топлина от входа на въздухопровода в топлообменната система. През лятото отнеманата от входа на въздухопровода топлина може да се използва и като безплатно средство за топла вода.

ТЕРМОПОМПЕНИ СИСТЕМИ

75% енергия подарък от природата
само 25% разход за електроенергия

Това са климатични системи, които използват постоянна температура на земята и водата и служат за:
отопление и охлаждане на жилищни сгради топла вода за битови нужди те пренасят топлина от по-нискотемпературна към по-високотемпературна среда използват електрическа енергия само за пренасяне на топлината работят с коефициент на трансформация от 2,5 до 6. Това намалява разходите за отопление, топла вода и климатизация в режим охлаждане системите "вода / вода" работят с около 20% по-висока ефективност в сравнение със системите "въздух / вода".
Термопомпените системи според нуждите и наличните ресурси могат да бъдат:
вода/вода
земя/вода
въздух/вода
Работа на термопомпите е да пренася топлинна енергия от система с ниско температурно ниво към система с по-високо температурно ниво. Електрическата енергия е необходима само за задвижване на компресора на термопомпата и представлява 25% от получената енергия, а останалите 75% се получават от природни източници /вода, земя, въздух/. Тази топлина изпарява хладилен агент в изпарител топлообменник. Спирален компресор засмуква и нагнетява парите под високо налягане и те кондензират в кондензатор-топлообменник. Получената енергия надвишава 3 - 4 пъти вложената електрическа енергия и може да се използва както за подгряване на топла вода така и за климатизация на сградата.
Коефициента на трансформация в зависимост от типа на термопомпата е
въздух/вода от 2,6 до З,З
вода/вода от 4,4 до 5,6
земя/вода от 4,3 до 4,4
В отоплителния кръг може да се включат като втора степен други енергийни източници, за да се постигне по-висока температура или гарантиране на надежността. Термопомпите са по-ефективни от слънчевите колектори. Може с лекота да заменя ел. бойлери за топла вода. Могат да заменят централното снабдяване с топла вода. Мобилни са и могат да осигурят топлата вода за целия блок. Термопомпените системи са много гъвкави. Термопомпените агрегатни системи позволяват по-високи температури с каскадно свързване. Осъществяват гъвкаво пасване на различни мощности и нужди например плувни басейни, климатизации, топла вода. За прилагане в класическите еднофамилни и двуфамилни къщи се прилагат алтернативно компактна серия. Задължителен елемент в инсталациите на Термопомпените системи е бойлер-акумулатора. Неговите функции са да акумулира количеството енергия, когато няма консумация и отдаде същата във върховите часове на пик консумация. Това спомага за оптимизиране на инвестиционните разходи при подбора и изчислението на мощността на термопомпата на конкретния обект.
Пример:
Ако капацитета на компресора е 3 квтч, то получената енергия е около 12 квтч. Температурата на охладения контур е обикновено 12-16 градуса при голям дебит, охлаждането е 3-5 градуса. Отоплителният кръг има няколко пъти помалък дебит, но с температура 55 градуса. Предимства на термопомпените системи изключително висока ефективност от 1 квтч електроенергия се получават от 3 до 6 квтч топлоенергия нуждите от топла вода могат да бъдат задоволени те могат и да охлаждат те са независими от външната температура те могат да работят на еднофазен ток не са пожароопасни удобни са за ползване и управление
за техния монтаж не се изискват разрешителни не отделят вредни газове и опазват околната среда. Единственото устройство способно да преобразува тази енергия от нискотемпературна във високотемпературна е т. н. термопомпа. Термопомпата не е нищо повече от един обърнат "наопаки" хладилник, на когото използваме не получения студ, а получената топлина. Термопомпата не създава топлина, тя само я премества като използва за това малко количество електрическа енергия. Въздушните реверсивни климатици са най- разпространения вид термопомпи. Те използват околния въздух и поемат от него топлина, която се отделя след това в отопляваната сграда. Съотношението получена топлинна енергия към вложена електрическа достига до 1:4 при температура на външния въздух 7°С . За жалост тези традиционни климатици губят  ефективността си при 0 градуса, а при около минус 2-3 градуса по- евтините модели спират да работят. Отоплението с тях е невъзможно при силен студ. При много високи летни температури над 40 градуса те също спират да работят или намаляват значително охладителната си ефективност. Съвсем друг е случаят, когато се използва акумулираната в земята топлина. На дълбочина под 10 метра земната температура е практически постоянна: 12°С-16° . Този факт се използва при работата на т. н. земносвързани термопомпени климатици /ЗТК/. ЗТК работят при много добро съотношение получена топлинна енергия към вложена електрическа и то е от 4:1 до 6:1. "Извличането" на топлината от земята става по два основни начина: отворена система и затворена система. Отворената система представлява директно изпомпване на вода от сондаж, кладенец, езеро или река (отворена система). В режим на отопление изпомпаната вода влиза в термопомпата, отдава част от своята топлина енергия на хладилния агент и вече охладена се връща към втори сондаж, в езерото или реката. В режим на охлаждане водата поема топлина от хладилния агент и я извежда към земята. Единственото, което се променя при използването на водата е нейната температура. Водата или отново се връща във втори сондаж, за да не се наруши нивото на подземните води, или се влива в езеро или канализация, ако нивото на подземните води е достатъчно високо.

Там, където няма достатъчно подземна вода може да се използва затворената система. Единият вариант е през полиетиленови тръби, поставени във вертикален сондаж или хоризонтален ров, море, река, блато или канал, да преминава антифризен разтвор, който поема или отдава топлината от земята към помещенията или обратно. При другия вид затворена система хладилен агент от ЗТК циркулира по медни тръби и се изпарява директно от топлината на земята.
Приложението на термопомпите, оползотворяващи топлината на нискотемпературни подпочвени и езерни води в света доказва високата конкурентноспособност на тази алтернатива за топло и студоснабдяване. Водата от кладенци е особено привлекателна поради относително стабилната и температура (10°С -15°С) през годината.