Принцип работы

тепловых насосов

Тепловой насос (ТН) – это термодинамическое устройство, собирающее тепловую энергию в холодной среде и переносящее ее для обогрева среды-потребителя тепла.

Тепловой насос работает по обратному циклу Карно. Используемый для передачи тепла хладагент – пар фреона, сжимают компрессором. При сжатии он нагревается. От горячего хладагента в конденсаторе «отнимают» тепло. Хладагент охлаждается и сжижается. Процесс происходит циклически.

Зарубежный опыт

в проектировании тепловых насосов

Проектирование тепловых насосов ведется с использованием математического моделирования. В качестве исходных данных в программу заносят следующие характеристики:

  • плотность грунта на разной глубине;
  • влажность или водонасыщенность слоев, их фракционный состав (размер частиц);
  • геологическая структура – песок, глина, гравий, лёсс и пр.;
  • уровень, расход и состав грунтовых вод;
  • связь теплопроводности и теплоемкости с влажностью;
  • теплопроводность или обратное ей термическое сопротивление.

Эти данные проектировщики из США и Европы получают путем многократного теплового тестирования пробной скважины: в нее нагнетают отмеренное количество воды с определенной температурой и фиксируют температуру воды, выходящей из скважины.

Этапы проектирования

вертикальных теплообменников

В России и СНГ при проектировании геотермальных насосов также используют пробы грунта.

Проектировщики ВигорЦентр отталкиваются от данных геологических изысканий и с помощью программного обеспечения производителей ТН и скважинного оборудования, определяют расчетную тепловую мощность с одной скважины. Поэтому у нас очень высокая точность расчета.

Последовательность процесса проектирования ВГТ – вертикальных грунтовых теплообменников можно разделить на такие этапы:

  1. Определение характеристик грунта в месте бурения и обустройства скважин ВГТ – его состав, свойства и параметры на основе справочных данных, исследования скважин по соседству или предыдущего опыта.
  2. Математическое моделирование одной скважины в периоде от 2-3 до 5 лет. Рассчитывается тепловая удельная мощность.
  3. Отталкиваясь от нужной тепловой мощности источника тепла, рассчитывают число скважин для ВГТ. По этим данным ведут проектирование и разработку документации.
  4. На первой проектной скважине отбирают образцы грунта для анализа свойств и проводят ее тепловое тестирование. Моделируют на компьютере тепловые параметры грунта. Рассчитывают для грунта эффективную теплопроводность и коэффициент К, связанный с миграцией подземной воды.
  5. Повторный расчет математической модели с уточнением тепловой мощности одной скважины и общего их количества.
  6. Коррекция проектных документов. Если провести тепловой тест скважины в ходе проектирования, то это повысит стоимость проекта, но уменьшит стоимость следующих стадий.

Отметим, что тепловое тестирование скважин позволяет понять их работу в грунтах с миграцией влаги. А использование математического моделирования дает возможность провести тепловой тест ВГТ и получить данные, близкие к реальным. Их уже можно использовать в расчетах и проектах.

Проектирование

горизонтальных теплообменников

Горизонтальные теплообменники собирают тепло из грунта или воды с глубины большей, чем глубина промерзания, т. е. более 2 м.

Конструктивно используются два варианта укладки:

  • Кольцами спиралей диаметром 0,5 — 1 м в траншею или котлован соответствующей ширины.
  • Параллельными трубами через 0,8 – 1 м.

Площадь коллекторного «поля» должна быть размером двух- трехкратной отапливаемой площади здания. Используют трубы диаметром 32 или 40 мм из ПЭВД – полиэтилена высокого давления. При обычной теплопроводности грунта 15 – 18 Вт/кв. м с одного метра спирали 20 х 1 м получают около 2 кВт тепла. При правильном проектировании и установке горизонтальный коллектор не промерзает. В зоне коллектора запрещены строительство, прокладка дорог и большие деревья. Трубы не ближе 1 м от водопровода и канализации.

Проектирование котельной

пример из проекта

Важную роль в проектировании играет грамотно составленный план котельной. Ниже приводим примеры, как выглядит котельная в наших проектах. Вы увидите практически фото Вашей будущей котельной с детализацией до 1мм.

План котельной для теплового насоса

План котельной

Изометрическая схема котельной для теплового насоса

Изометрическая схема котельной

Визуализация помещения котельной для теплового насоса

Визуализация помещения котельной

Проектировщики ВигорЦентра почти 8 лет разрабатывают системы на базе теплового насоса. Результат нашей деятельности – более 150 реализованных проектов (примеры можно посмотреть на странице Объекты). Обращайтесь и мы разработаем эффективную систему отопления с использованием теплового насоса для Вашего здания.

Отправить запрос на подбор оборудования

Читать о других этапах работ: