Le unità e gli impianti a pompa di calore devono essere considerati dispositivi che eseguono un ciclo completo di dispositivi di circolazione e controllo del refrigerante, compreso un azionamento. Inoltre, le unità a pompa di calore comprendono unità compatte e pronte all'uso, mentre le unità a pompa di calore comprendono complessi costituiti da diversi dispositivi o blocchi separati. A seconda del tipo di carico lato sorgente e lato ricevitore, le pompe di calore possono essere classificate secondo la tabella. 1.2.

È stato stabilito che a causa dello stesso ciclo circolare termodinamico unità di refrigerazione e pompe di calore e una leggera discrepanza negli intervalli di temperatura dell'apparecchiatura, le pompe di calore devono essere selezionate direttamente dall'intervallo utilizzato per apparecchiature di refrigerazione con alcune modifiche, e solo in alcuni casi è richiesto lo sviluppo di unità speciali.

Tabella 1.2.

Le pompe di calore termoelettriche non si sono ancora diffuse a causa del loro basso coefficiente di conversione.

Unità a pompa di calore a compressione

I riscaldatori a bassa potenza includono piccoli scaldacqua e condizionatori da finestra che includono pompe di calore. In generale, le pompe di calore, progettate principalmente per produrre calore con una potenza di 2 ... 3 kW, non possono competere con i semplici dispositivi di riscaldamento elettrici (con riscaldatore elettrico di supporto) a causa dell'elevata costi unitari. Solo le unità progettate principalmente per la produzione di freddo e caldo hanno importanza pratica grazie alla possibilità di una semplice commutazione. Si tratta, in particolare, di condizionatori da finestra con commutazione (Fig. 1.29).

Tali unità, di norma, sono costituite da una macchina di refrigerazione con un alloggiamento sigillato, un evaporatore e un condensatore circolazione forzata aria. Con l'aiuto di una valvola a quattro vie possono passare a pompa di calore, cioè per fornire il riscaldamento degli ambienti. Ogni ventilatore è dotato di un dispositivo per commutare il funzionamento dell'evaporatore al condensatore e per spostare l'aria interna ed esterna.

Riso. 1.29. A - diagramma di comunicazione; B- schema elettrico per l'accensione del condizionatore; V- schema di commutazione della pompa di calore; / - condensatore; // - Acceleratore; Sh compressore; IV- evaporatore

La potenza termica è 1,5 ... 4,5 kW. Il coefficiente di conversione ad una temperatura ambiente di 21°C ed una temperatura esterna di 7,5°C raramente supera 2.

Parte dei condizionatori d'aria ad alta potenza, destinato agli edifici industriali generali, viene effettuato anche con il passaggio al funzionamento a pompa di calore.

Le pompe di calore a compressione possono essere azionate anche da motori termici. In questo caso l'intera unità è costituita da una pompa di calore a compressione e da un motore termico. La conversione dell'energia chimica del combustibile in calore avviene direttamente all'interno di un motore termico (ad esempio un motore Stirling). Nel motore, secondo un ciclo circolare termodinamico, parte del calore viene convertita in energia meccanica, che aziona la propria pompa di calore a compressione, aumentando così il livello di temperatura utile del motore a bassa temperatura. ambiente o calore disperso. È possibile utilizzare anche il calore di scarto del motore. Scambiatore di calore residuo a seconda condizioni di temperatura viene collegato in parallelo o in serie al condensatore di una pompa di calore a compressione oppure il calore viene fornito a utenze speciali.

In linea di principio, come azionamenti possono essere utilizzati motori termici di tutti i tipi, ma i motori a gas e diesel sono i più convenienti, perché funzionano a gas naturale e petrolio: vettori energetici primari di alta qualità utilizzati per il riscaldamento. Il calore prodotto da un tale sistema di riscaldamento azionato dal motore può ridurre il consumo di energia primaria di circa la metà rispetto al metodo convenzionale di generazione di calore mediante combustione di carburante.

È possibile ottenere un fattore di conversione di 1,8...1,9.

Unità con pompa di calore ad assorbimento

In base al grado di aggregazione, gli APT si dividono in aggregati (con una combinazione costruttiva di tutti gli elementi in uno o più blocchi) e non aggregati (con elementi APT eseguiti separatamente). Gli aggregati includono bromuro di litio e APT.

A seconda dello schema per includere APT nei processi tecnologici di vari settori, possono essere suddivisi in autonomi, indipendenti dal diagramma del processo tecnologico e integrati - con l'integrazione di parte del ciclo APT con il processo tecnologico.

Il numero di pompe di calore ad assorbimento prodotte finora è piccolo, ma sono già stati raggiunti elevati rapporti di trasformazione. Allo stesso tempo, le pompe di calore ad assorbimento possono soddisfare più pienamente le condizioni speciali delle fonti di calore e produrre energia rispetto a quelle a compressione.

In Germania, ad esempio, vengono prodotte pompe di calore ad assorbimento con una potenza termica di 1…3 MW. Il rapporto di trasformazione dipende dalla temperatura di esercizio e dalla temperatura di evaporazione. Non è possibile ottenere prestazioni elevate per piccole installazioni (CON,< 1.5). IN paesi diversi Sono in corso lavori per migliorare le piccole pompe di calore ad assorbimento.

L'approvvigionamento di calore in Russia, con i suoi inverni lunghi e piuttosto rigidi, richiede costi del carburante molto elevati, che sono quasi 2 volte superiori al costo della fornitura di elettricità. I principali svantaggi delle fonti tradizionali di approvvigionamento di calore sono la bassa efficienza energetica, economica e ambientale. Inoltre, le elevate tariffe di trasporto per la consegna delle risorse energetiche si aggravano fattori negativi inerenti alla fornitura di calore tradizionale.

Una linea guida molto indicativa per valutare la possibilità di utilizzare unità a pompa di calore in Russia è l'esperienza straniera. Varia nei diversi paesi e dipende dalle caratteristiche climatiche e geografiche, dal livello di sviluppo economico, dal bilancio energetico e di carburante, dal rapporto tra i prezzi dei principali tipi di carburante ed elettricità, dai sistemi di fornitura di calore ed energia tradizionalmente utilizzati, ecc. In simili condizioni, tenendo conto dello stato dell'economia russa, l'esperienza straniera deve essere considerata come un vero percorso di sviluppo in futuro.

Una particolarità della fornitura di calore in Russia, a differenza della maggior parte dei paesi del mondo, è l'uso diffuso di sistemi centralizzati di fornitura di calore nelle grandi città.

Sebbene negli ultimi decenni la produzione di pompe di calore sia fortemente aumentata in tutto il mondo, nel nostro Paese gli idroelettrici non hanno ancora trovato un utilizzo diffuso. Ci sono diversi motivi:

Focus tradizionale sulla fornitura di calore centralizzata;

Rapporto sfavorevole tra il costo dell'energia elettrica e quello del carburante;

La produzione di HP viene effettuata, di norma, sulla base delle macchine frigorifere più vicine nei parametri, il che non sempre porta a caratteristiche ottimali di HP;

Nel recente passato c'era molto lungo raggio dalla progettazione HP alla sua messa in servizio.

Nel nostro paese, il design dell'HP iniziò ad essere affrontato nel 1926 /27/. Nell'industria, dal 1976, TN ha lavorato presso una fabbrica di tè (Samtredia, Georgia) /13/, presso lo stabilimento chimico e metallurgico di Podolsk (PCMZ) dal 1987 /24/, presso lo stabilimento lattiero-caseario Sagarejoy, (Georgia), nella regione di Mosca azienda lattiero-casearia e zootecnica regionale "Gorki-2" dal 1963

Oltre all'industria, gli HP vengono utilizzati in centro commerciale(Sukhumi) per la fornitura di calore e freddo, in un edificio residenziale (villaggio di Bucuria, Moldavia), nella pensione Druzhba (Yalta), ospedale climatologico (Gagra), sala del resort Pitsunda.

Già negli anni settanta presso la stazione geotermica Pauzhetskaya in Kamchatka è stato effettuato un efficace recupero del calore mediante una pompa di calore. TNU ha utilizzato con successo un sistema sperimentale per la fornitura di calore geotermico a un'area residenziale e alla serra Sredne-Parutinsky in Kamchatka. In questi casi le fonti geotermiche sono state utilizzate come fonti energetiche a basso potenziale /12/.

L'utilizzo e soprattutto la produzione delle pompe di calore nel nostro Paese si sta sviluppando molto tardi. VNIIkholodmash è stato un pioniere nel campo della creazione e implementazione di pompe di calore nell'ex Unione Sovietica. Nel 1986-1989 VNIIkholodmash ha sviluppato una serie di pompe di calore a compressione di vapore con una capacità di riscaldamento da 1,7 kW a 11,5 MW in dodici dimensioni acqua-acqua. Anche acqua di mare come fonte di calore a bassa temperatura per pompe di calore con una potenza termica di 300 - 1000 kW Pompe di calore "acqua-aria" per 45 e 65 kW. La maggior parte delle pompe di calore di questa serie hanno superato la fase di produzione e collaudo, prototipi in cinque impianti di ingegneria della refrigerazione. Quattro taglie standard erano pompe di calore prodotte in serie con una capacità di riscaldamento di 14; 100; 300; 8500 chilowatt. La loro produzione totale fino al 1992 ammontava a 3.000 unità. La potenza termica dell'attuale parco di queste pompe di calore è stimata in 40 MW /16, 17/.

Durante questo periodo furono sviluppate una serie di pompe di calore fondamentalmente nuove: assorbimento, riassorbimento a compressione, compressione, funzionamento con butano e acqua come sostanza di lavoro, ecc.

Successivamente si è verificato un calo della domanda di pompe di calore. Molte macchine padroneggiate e nuovi sviluppi si sono rivelati non reclamati.

Tuttavia, negli ultimi anni il quadro ha cominciato a cambiare. Sono emersi veri incentivi economici per il risparmio energetico. Ciò è dovuto all’aumento dei prezzi dell’energia, nonché ai cambiamenti nel rapporto tra le tariffe per l’elettricità e i vari tipi di carburante. In molti casi vengono in primo piano i requisiti di rispetto ambientale dei sistemi di fornitura di calore. Ciò vale in particolare per le case individuali di lusso. A Mosca, Novosibirsk, Nizhny Novgorod e in altre città sono apparse nuove società specializzate che progettano impianti di pompe di calore e producono solo pompe di calore. Grazie all'impegno di queste aziende è stata messa in funzione una flotta di pompe di calore con una capacità termica totale di circa 50 MW.

Nell'economia di mercato reale in Russia, le pompe di calore hanno la prospettiva di un'ulteriore espansione del loro utilizzo e la produzione di pompe di calore può diventare commisurata alla produzione di macchine frigorifere delle classi corrispondenti. Questa prospettiva può essere valutata considerando le condizioni di fornitura di calore ed elettricità nelle principali aree di applicazione degli impianti di pompe di calore: il settore residenziale e comunale, le imprese industriali, i resort e le località termali. complessi sportivi, nella produzione agricola.

Nel settore dell'edilizia abitativa e dei servizi comunali si trovano le unità a pompa di calore massima applicazione nella pratica mondiale e russa, principalmente per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda (ACS). Direzioni principali:

Fornitura di calore autonoma da unità a pompa di calore;

L'uso delle unità a pompa di calore è già stato sistemi esistenti riscaldamento centralizzato.

Per fornitura di calore autonoma Nei singoli edifici, nelle aree urbane e nei centri abitati vengono utilizzate principalmente pompe di calore a compressione di vapore con una potenza termica di 10 - 30 kW per unità di attrezzatura in un singolo edificio e fino a 5 MW nelle aree e nei centri abitati.

Il programma “Sviluppo dell’energia non tradizionale in Russia” è attualmente in fase di attuazione. Comprende una sezione sullo sviluppo degli impianti a pompa di calore. Le previsioni di sviluppo si basano sulle valutazioni dei produttori di pompe di calore, nonché dei loro utenti nelle regioni del paese, sulle esigenze di diverse capacità e sulle possibilità della loro produzione. La maggior parte dei circa 30 grandi progetti prevede l'utilizzo di sistemi a pompa di calore per il settore abitativo e comunale, compreso il sistema di teleriscaldamento.

Numerosi lavori sono in corso nell'ambito di programmi regionali per il risparmio energetico e la sostituzione dei tradizionali sistemi di fornitura di calore con unità a pompa di calore: regione di Novosibirsk, regione di Nizhny Novgorod, Norilsk, Neryungri, Yakutia, Divnogorsk, territorio di Krasnoyarsk. La messa in servizio media annua della capacità termica sarà di circa 100 MW.

In queste condizioni, la produzione di calore di tutte le pompe di calore in funzione nel 2005 ammontava a 2,2 milioni di Gcal, e la sostituzione del combustibile organico è stata di 160mila tonnellate di combustibile standard, il totale Energia termica potenza annua 300 MW. Pertanto, in Russia è prevista una svolta nella diffusione delle unità a pompa di calore.

Per quanto riguarda le pompe di calore con elevata potenza termica da 500 kW a 40 MW, dopo il 2005 la messa in servizio annuale della potenza termica è stata in media di 280 MW e dopo il 2010 fino a 800 MW. Ciò è dovuto al fatto che durante questo periodo si prevede di utilizzare ampiamente le pompe di calore nei sistemi di teleriscaldamento.

Nella produzione agricola, i principali ambiti di applicazione delle pompe di calore sono la lavorazione primaria del latte e la fornitura di calore alle stalle.

Negli allevamenti da latte, una quota significativa dei costi energetici, fino al 50%, ricade sull'azionamento dei compressori delle macchine frigorifere progettate per raffreddare il latte appena munto e riscaldare l'acqua per esigenze sanitarie e tecnologiche. Questa combinazione di bisogni di caldo e freddo crea condizioni favorevoli per l'utilizzo delle pompe di calore. Una notevole quantità di calore viene rimossa con l'aria ventilata della platea, che può essere utilizzata con successo come fonte a basso potenziale per piccole pompe di calore. Negli allevamenti, un sistema a pompa di calore fornisce contemporaneamente il condizionamento dell'aria nelle stalle e la fornitura di calore ai locali di produzione.

Applicazione sistemi decentralizzati fornitura di calore basata su unità a pompa di calore nelle aree in cui rete di riscaldamento sono assenti, o in nuove aree residenziali, si evitano molti degli svantaggi tecnologici, economici e ambientali dei sistemi di teleriscaldamento. Solo le caldaie regionali funzionanti a gas possono essere competitive con loro in termini di parametri economici.

Attualmente sono in funzione numerosi impianti di questo tipo. E in futuro, la loro necessità aumenterà rapidamente.

Il risparmio e la sostituzione dei combustibili fossili utilizzando le pompe di calore avviene grazie al benefico coinvolgimento delle emissioni di calore di bassa qualità nelle centrali termoelettriche. Ciò si ottiene in due modi:

Utilizzo diretto dell'acqua di processo di raffreddamento di una centrale termoelettrica come fonte di calore a basso grado per una pompa di calore;

Utilizzo di calore di bassa qualità come fonte per una pompa di calore inversa rete idrica, restituito alla centrale termoelettrica, la cui temperatura scende a 20 - 25 ° C.

Il primo metodo viene implementato quando la pompa di calore si trova vicino a una centrale termoelettrica, il secondo quando viene utilizzata vicino a consumatori di calore. In entrambi i casi, il livello di temperatura della fonte di calore di bassa qualità è piuttosto elevato, il che crea i prerequisiti per il funzionamento di una pompa di calore con un elevato coefficiente di conversione.

L’utilizzo delle pompe di calore nei sistemi di teleriscaldamento può migliorare significativamente le prestazioni tecniche ed economiche dei sistemi energetici urbani, fornendo:

Incremento della potenza termica pari alla quantità di calore recuperato precedentemente rilasciato al sistema di raffreddamento dell'acqua di processo;

Riduzione della perdita di calore durante il trasporto dell'acqua di rete nelle condotte principali;

Un aumento del carico di riscaldamento del 15 - 20% a parità di consumo di acqua di rete primaria e una riduzione del deficit di acqua di rete nelle centrali termiche nei microdistretti lontani dalla centrale termoelettrica;

L’emergere di una fonte di riserva per coprire i picchi di carico termico.

Per il funzionamento in un sistema di riscaldamento centralizzato sono necessarie pompe di calore di grandi dimensioni con una capacità di riscaldamento di diversi megawatt per l'installazione nei punti di riscaldamento e fino a diverse decine di megawatt per l'utilizzo nelle centrali termoelettriche.

Nelle imprese industriali, le unità a pompa di calore vengono utilizzate per recuperare il calore dei sistemi di circolazione dell'acqua, il calore delle emissioni di ventilazione e il calore delle acque reflue.

Con l'aiuto dell'HPP è possibile trasferire la maggior parte del calore di scarto alla rete di riscaldamento, circa il 50 - 60%. In cui:

Non è necessario spendere ulteriore combustibile per produrre questo calore;

La situazione ambientale migliorerebbe;

Abbassando la temperatura dell'acqua circolante nel condensatore della turbina, il vuoto migliorerà notevolmente e la produzione elettrica delle turbine aumenterà;

Le perdite di acqua circolante e i costi di pompaggio saranno ridotti.

Fino a poco tempo fa si riteneva che l'uso di pompe di calore nelle imprese alimentate con calore da centrali termoelettriche fosse ovviamente antieconomico. Queste stime sono attualmente in fase di revisione. In primo luogo, tengono conto della possibilità di utilizzare le tecnologie sopra discusse nel settore dell'edilizia abitativa e dei servizi comunali quando riscaldamento centralizzato. In secondo luogo, i rapporti reali dei prezzi dell'elettricità, del calore delle centrali termoelettriche e dei carburanti costringono alcune imprese a convertirsi propri generatori calore e perfino elettricità. Con questo approccio, l’uso delle unità a pompa di calore è più efficace. Un risparmio di carburante particolarmente elevato si ottiene con i “mini-CHP” basati su un generatore diesel alimentato a gas naturale, che aziona contemporaneamente il compressore della pompa di calore. Installazione termica Allo stesso tempo, fornisce il riscaldamento e la fornitura di acqua calda all'impresa.

Promettente per le imprese è anche l’utilizzo di un’unità a pompa di calore in combinazione con l’utilizzo del calore derivante dalle emissioni di ventilazione. Riscaldamento dell'aria tipico di molte imprese industriali. Gli impianti di recupero del calore di scarico mediante ventilazione consentono di preriscaldare l'aria in ingresso nell'officina. aria esterna fino a 8 0 C. Temperatura dell'acqua di rete riscaldata in un impianto a pompa di calore necessaria per il riscaldamento riscaldamento dell'aria, non supera i 70 0 C. In queste condizioni l'impianto della pompa di calore può funzionare con un coefficiente di conversione sufficientemente elevato.

Molte imprese industriali necessitano anche di refrigerazione artificiale. Così, nelle fabbriche di fibre artificiali, l'aria condizionata tecnologica viene utilizzata nei principali laboratori di produzione per mantenere la temperatura e l'umidità. I sistemi combinati a pompa di calore: pompa di calore - macchina frigorifera, che produce contemporaneamente caldo e freddo, sono i più economici.

Attualmente in Russia gli HPI vengono prodotti su singoli ordini da varie aziende. Ad esempio, a Nizhny Novgorod, l'azienda Triton produce pompe di calore con una capacità di riscaldamento da 10 a 2000 kW con una potenza del compressore da 3 a 620 kW. La sostanza di lavoro è R-142; M≈ 3; Il TN costa da 5.000 a 300.000 dollari USA. Periodo di rimborso 2 - 3 anni.

Ad oggi, JSC Energia rimane praticamente l'unico produttore seriale di pompe di calore a compressione di vapore nel nostro paese. Attualmente l'azienda è specializzata nella produzione di pompe di calore ad assorbimento e di pompe di calore con turbocompressore con una potenza unitaria superiore a 3 MW.

La società Energia ha prodotto e lanciato sul mercato nell'ex Unione Sovietica circa 100 unità a pompa di calore di varie capacità. Le prime unità furono installate in Kamchatka.

Nella fig. 8.1. Alcuni degli impianti in cui operano le pompe di calore di JSC Energia.

CJSC Energia produce pompe di calore con una capacità di riscaldamento da 300 a 2500 kW con una garanzia di funzionamento da 35 a 45mila ore. Il prezzo di una pompa di calore è fissato a 160 - 180 USD. per 1 kW di potenza termica (Q in).

Sin dalla sua fondazione, CJSC Energia ha messo in funzione unità a pompa di calore di varie capacità nella CSI e nei paesi limitrofi. In totale, CJSC ENERGY dal 1990 al 2004 ha implementato 125 pompe di calore di varie capacità in 63 strutture in Russia e nei paesi limitrofi.

Riso. 8.1. Pompe di calore di ZAO Energia installate:

Installazione della pompa di calore nella scuola secondaria n. 1, Karasuk, regione di Novosibirsk e pompa di calore NT - 1000 presso la centrale termica nel villaggio di Rechkunovka, Novosibirsk

Di seguito è riportato un breve riepilogo dell'impianto più grande presentato da ZAO Energia, Novosibirsk, tabella. 8.1..

Tabella 8.1. Alcuni oggetti in cui operano le pompe di calore di JSC Energia

Nome dell'oggetto	Fonte di calore	Potenza totale, kW	Tipologia di pompe di calore	Anno di lancio
Tyumen, presa d'acqua Velizhansky, riscaldamento del villaggio	Acqua potabile 7-9 °C		2 pompe NT-3000
Karasuk, regione di Novosibirsk, riscaldamento Scuola superiore №1	Acqua sotterranea 24 °C		2 pompe NKT-300
Gornoaltaisk, Sistema di controllo centrale, riscaldamento degli edifici	Acqua freatica 7 - 9 °C		1 pompa NKT-300
P/famiglie "Mirny", territorio dell'Altai, riscaldamento del villaggio	Acqua sotterranea 23 °C		3 pompe NKT-300
Lituania, Kaunas, impianto di fibre artificiali, riscaldamento di officine di impianti.	Scarichi di processo – acqua 20 °C		2 pompe NT-3000	1995 1996
Mosca, Interstroyplast (Finestre del Popolo), raffreddamento ad acqua per estrusori	Acqua di processo 16 °C		1 pompa NT-500
Kazakistan, Ust-Kamenogorsk, Kaz Zinc JSC, riscaldamento alimentare l'acqua prima del trattamento chimico dell'acqua da 8 a 40 °C	Acqua di processo riciclata (sostituzione torre di raffreddamento)		1 pompa NT-3000
Krasnoyarsk, MSC, Istituto di ecologia del riscaldamento	Yenisei – l’acqua in inverno è di circa 2 °C		1 pompa NT-500
Yelizovo, regione Kamchatka, presa d'acqua, riscaldamento dell'edificio	Acqua potabile 2 - 9 °C		1 pompa NKT-300

Nella regione di Nizhny Novgorod, lo sviluppo e la produzione di HP con

1996 - impegnato nella società di ricerca e produzione Triton Ltd. CJSC. Nell'ultimo periodo sono stati progettati e installati HP di varie capacità:

TN-24, Q = 24 kW, riscaldamento residenziale F = 200 m 2. NIT - acque sotterranee. Installato nel villaggio di Bolshiye Orly, distretto di Borsky, regione di Nizhny Novgorod, 1998.

TN-45, Q = 45 kW, riscaldamento di un complesso di edifici amministrativi, magazzini e un garage, F > 1200 m 2, NIT - acque sotterranee. Installata nella regione di Mosca, Nizhny Novgorod nel 1997. Proprietario - Symbol LLP.

TN-600, Q = 600 kW, riscaldamento, fornitura di acqua calda per il complesso alberghiero e tre cottage, F > 7000 m 2, NIT - acque sotterranee. Installato nel distretto di Avtozavodsky, Nizhny Novgorod nel 1996. Proprietario - GAZ.

TN-139, Q = 139 kW, riscaldamento, fornitura di acqua calda edificio industriale F > 960 m 2, NIT - terra. Installato nel distretto di Kanavinsky, Nizhny Novgorod nel 1999. Proprietario - GZhD.

TN-119, Q = 119 kW, riscaldamento, dispensario di acqua calda F > 770 m 2, NIT - acqua freatica. Installato nel distretto di Borsky, nella regione di Nizhny Novgorod nel 1999. Proprietario: Tsentrenergostroy.

TN-300, Q = 300 kW, riscaldamento, acqua calda scolastica F > 3000 m 2, NIT - acque sotterranee. Messa in funzione nel distretto di Avtozavodsky, Nizhny Novgorod nel 1999. Il proprietario è il dipartimento educativo dell'amministrazione distrettuale.

TN-360, Q = 360 kW, riscaldamento, fornitura di acqua calda del centro ricreativo F > 4000 m 2, NIT - acque sotterranee. Messa in funzione nel distretto di Dalnekonstantinovsky, nella regione di Nizhny Novgorod nel 1999. Proprietario - "Gidromash".

TN-3500, Q = 3500 kW, riscaldamento, fornitura di acqua calda, ventilazione dell'edificio amministrativo del nuovo deposito F > 15000 m 2, NIT - acqua di ritorno, sistemi di fornitura di calore del CHPP Sormovskaya. Distretto di Kanavinsky, Nizhny Novgorod 2000. Proprietario - GZhD.

Due HP Q = 360 e 200 kW, per la regione di Penza, 2 Gcal - per Tuapse.

Con la partecipazione di specialisti dell'Istituto delle alte temperature dell'Accademia russa delle scienze (IHT RAS), sono stati sviluppati e realizzati numerosi impianti dimostrativi pilota e sistemi che utilizzano pompe di calore per la fornitura di calore a vari oggetti /48/.

Nel villaggio della regione di Mosca. Nel 2001, a Gribanovo, sul territorio del poligono di prova della NPO Astrofisica, è stato messo in funzione un sistema di pompa di calore solare per il riscaldamento dell'edificio del laboratorio. Come fonte di calore a basso grado per la pompa di calore è stato utilizzato uno scambiatore di calore geotermico verticale con una lunghezza totale di circa 30 m (tecnologia di JSC Insolar-Invest). Dispositivi di riscaldamento- ventilconvettori e riscaldatore a pavimento. Collettori solari fornire acqua calda, in eccesso calore solare V estate vengono pompati nel terreno per accelerare il ripristino del suo regime termico.

Nel 2004 OJSC "Insolar-Invest" è stata messa in funzione un'unità sperimentale a pompa di calore automatizzata (ATNU) progettata per il riscaldamento acqua di rubinetto davanti alle caldaie della centrale termica distrettuale di Zelenograd, tabella. 8.2.

Le acque reflue domestiche non trattate accumulate nel serbatoio di raccolta della rete fognaria principale vengono utilizzate come fonte di calore a basso potenziale. stazione di pompaggio(GKNS). ATNU è progettato per testare la tecnologia di recupero del calore non trattato Acque reflue, determinando l'influenza dell'impianto sui parametri operativi della centrale termica, verificando l'efficienza economica e sviluppando raccomandazioni per la creazione di impianti simili nell'economia municipale di Mosca.

Tabella 8.2. Principali parametri progettuali e operativi dell'ATNU

ATNU comprende cinque parti principali:

Unità termica a pompa di calore (HTU);

Condotte del sistema di raccolta del calore di bassa qualità (LHS);

Scambiatore di calore;

Condotte fognarie a pressione;

Un gruppo di pompe per la fornitura di feci nel Comitato statale per l'approvvigionamento idrico.

Le acque reflue non trattate, aventi una temperatura di 20 0 C, dal serbatoio di raccolta vengono fornite dalle pompe fecali Flygt a uno scambiatore di recupero di calore, dove trasferisce il calore al refrigerante intermedio (acqua), raffreddandosi a una temperatura di 15,4 0 C, e poi ritorna nel serbatoio. Il flusso totale delle acque reflue è di 400 m 3 /h.

Il circuito di circolazione delle acque reflue non trattate è progettato tenendo conto delle pratiche operative delle condotte in pressione dei sistemi fognari. La portata nei canali dello scambiatore-recuperatore garantisce che non si formino depositi sulle superfici di scambio termico.

Il liquido refrigerante intermedio, riscaldato nello scambiatore di calore di recupero ad una temperatura di 13 0 C, viene fornito alle pompe di calore, dove viene raffreddato ad una temperatura di 8 0 C, cedendo calore al refrigerante del circuito di compressione del vapore , e viene nuovamente inviato allo scambiatore-recupero.

Applicazione di pompe di calore in un circuito ad anello in Russia.

Vengono principalmente considerati esempi di utilizzo di unità a pompa di calore singole. Questi impianti comprendono una o più pompe di calore che funzionano indipendentemente l'una dall'altra e svolgono una specifica funzione di fornitura di calore. Esiste un complesso sistema di pompe di calore ad anello che consente di realizzare massima efficienza e risparmio. Nel sistema ad anello sono installate diverse pompe di calore, che vengono utilizzate per produrre sia caldo che freddo, a seconda delle esigenze delle diverse parti dell'edificio. Ci sono pochissime informazioni su tali sistemi.

Qualche tempo fa, un'azienda fornitrice di pompe di calore in Russia ha realizzato un progetto per modernizzare il sistema di riscaldamento e condizionamento dell'aria in uno degli hotel e centri di intrattenimento di Mosca /54/. Vediamo come funziona questo sistema (Fig. 8.2.

Il circuito dell'acqua è costituito da una pompa dell'acqua e da un serbatoio di accumulo a bassa temperatura, grazie al volume del quale aumenta l'accumulo di calore e la temperatura dell'acqua nel circuito si stabilizza. Tutti i TV sono collegati a questo circuito.

Le frecce mostrano la direzione del movimento del calore. Dietro la pompa di circolazione sono installate pompe di calore acqua-acqua che riscaldano l’acqua nelle piscine del complesso. Possono esserci più piscine, di volume diverso e con temperature dell'acqua diverse. Per ogni piscina è installata una pompa di calore.

HP "acqua - aria", aria di raffreddamento negli ambienti cucina che servono ristoranti, bar, caffetterie, mense aziendali. C'è sempre un grande rilascio di calore in queste stanze e l'HP raffredda l'aria al loro interno, portando calore nel circuito comune dell'acqua.

Riso. 8.2. Un esempio di pompa di calore ad anello.

HP "acqua - acqua" viene utilizzato per utilizzare il calore in eccesso attraverso il sistema di fornitura di acqua calda (ACS). Il calore viene prelevato dall'acqua dell'amministrazione e locali per uffici. Per la climatizzazione, ciascuna di queste stanze dispone della propria pompa di calore reversibile per il caldo o il freddo. Nella stagione calda, tutte queste pompe raffredderanno l'aria e nella stagione fredda la riscalderanno.

Tutti questi PdC sono combinati in un unico anello con i PdC in altre parti dell'edificio con i loro fabbisogni e surplus di calore (tecnici e stanze funzionali, bar ristorante, giardino d'inverno, celle frigorifere) e tra loro avviene lo scambio termico.

Per il normale funzionamento della pompa di calore, la temperatura dell'acqua nel circuito deve essere compresa tra 18 0 C e 35 0 C. Se il numero di pompe di calore funzionanti in modalità riscaldamento è uguale al numero di pompe di calore funzionanti in modalità riscaldamento modalità di raffreddamento, il sistema non richiede che il calore venga fornito dall'esterno o rimosso verso l'esterno. Il sistema ad anello funziona in modo più efficiente a temperature esterne comprese tra -4 0 C e +14 0 C. I costi energetici per il funzionamento dell'intero circuito ad anello rappresentano solo i costi operativi pompa di circolazione e pompe di calore interne individuali. Non c'è bisogno di costose fonti di energia termica, gas o riscaldatori elettrici, né di procurarsela dall'esterno.

Con temperature esterne più basse e mancanza di calore nel circuito dell'acqua, la temperatura al suo interno può scendere sotto i 18 0 C. Quindi, per riscaldare il circuito dell'acqua al parametro richiesto, è possibile utilizzare fonti esterne: un impianto di riscaldamento cittadino, una caldaia o una pompa di calore geotermica che pompa calore dall'acqua sotterranea o da un serbatoio vicino. Fonti come l'acqua freatica o un fiume, con una temperatura di 4 0 C, saranno sufficienti per riscaldare l'acqua nel circuito fino a un livello di 18 0 C e, quindi, per il normale funzionamento di tutte le pompe di calore dell'edificio.

Sfortunatamente, in Russia questo approccio è ancora ostacolato dagli alti costi in fase di progettazione e dalla mancanza di misure economiche per stimolare soluzioni di risparmio energetico e rispettose dell’ambiente. I sistemi a pompa di calore ad anello possono utilizzare anche altre fonti di calore di bassa qualità. In molti siti: grandi lavanderie, imprese che utilizzano l'acqua nei processi tecnologici, c'è un flusso significativo di acque reflue, sufficiente alta temperatura. In questo caso ha senso includere nel sistema ad anello una pompa di calore che sfrutta questo calore.

Il circuito idraulico comprende anche un serbatoio di accumulo a bassa temperatura. Maggiore è il volume di questo serbatoio, più più calore, che può essere utilizzato in caso di necessità, il sistema è in grado di accumulare. Il sistema ad anello può assumere completamente la funzione di riscaldamento: un sistema monovalente. È tuttavia possibile utilizzare le pompe di calore contemporaneamente ad un sistema di riscaldamento tradizionale, sistema bivalente. Se nell’impianto è presente un numero sufficiente di fonti di calore collegate all’anello e con piccole richieste di acqua calda, il sistema ad anello può soddisfare pienamente queste esigenze.

Il sistema a pompa di calore ad anello può essere utilizzato esclusivamente per la climatizzazione degli ambienti in cui esiste solo tale necessità. Ma i sistemi di climatizzazione ad anello sono particolarmente efficaci negli edifici in cui sono presenti molti ambienti con scopi diversi che richiedono temperature dell’aria diverse. TN come condizionatore d'aria funziona in modo più efficiente di molti altri dispositivi di condizionamento d'aria conosciuti.

La base dell'elevata efficienza delle pompe di calore sta proprio nel fatto che l'energia spesa all'interno dell'edificio per produrre calore non viene scaricata “nello scarico”, ma viene utilizzata all'interno dell'edificio dove serve. Il calore viene accumulato e trasferito in modo efficiente all'interno del sistema ad anello.

Il secondo importante fattore di efficienza economica è la possibilità di utilizzare fonti di calore “gratuite” a basso potenziale: pozzi artesiani, serbatoi, fognature. Con l'ausilio dei compressori, utilizzando una sorgente con temperatura di 4°C, otteniamo acqua calda a 50 - 60 0 C, spendendo 1 kW di energia elettrica per ottenere 3 - 4 kW di energia termica. Se si utilizza un sistema convenzionale riscaldamento a vapore, l'efficienza è solo del 30 - 40%, poi con le pompe di calore l'efficienza aumenta più volte.

In particolare, nell'hotel e centro di intrattenimento descritto sono stati raggiunti i seguenti risultati.

I costi di capitale per l'acquisto e l'installazione delle apparecchiature sono stati ridotti del 13 - 15% rispetto al sistema chiller-fan coil. Sistema semplificato comunicazioni ingegneristiche rispetto ad un sistema di climatizzazione centralizzato. Nei locali è stato creato un microclima confortevole: pressione, umidità e temperatura dell'aria soddisfano i requisiti igienici. I costi totali per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda sono ridotti di oltre il 50% rispetto al riscaldamento centralizzato.

Un sistema a pompa di calore ad anello non necessita di complessi e costosi dispositivi di controllo e monitoraggio per ottimizzarne il funzionamento. È sufficiente utilizzare più termostati e termostati per mantenere la temperatura nel circuito dell'acqua entro i limiti specificati. Per ulteriore comodità e controllo visivo, è possibile utilizzare un'automazione costosa.

Ad un dato intervallo di temperatura nel circuito dell'acqua del sistema ad anello di 18 - 35 0 C, sui tubi non si forma condensa e non si verificano perdite di calore evidenti. Questo è un fattore importante quando l'impianto è molto ramificato (distribuzione, montanti, collegamenti, che possono essere numerosi in edifici dall'architettura complessa).

Quando si utilizza HP in un sistema di ventilazione ambientale, il numero e la lunghezza totale dei condotti dell'aria possono essere ridotti rispetto a impianti centrali aria condizionata. Le unità in pompa di calore sono ubicate direttamente nei locali climatizzati o in quelli ad essi adiacenti, ovvero l'aria viene condizionata direttamente in loco. Ciò evita il trasporto dell'aria finita attraverso lunghi condotti d'aria.

In Russia, il primo sistema di questo tipo basato su TH è stato installato nel 1990 presso l'Iris Congress Hotel. Si tratta di un sistema di climatizzazione bivalente ad anello dell'azienda americana ClimateMaster. Per il riscaldamento l'hotel utilizza una cucina riscaldata, lavanderia, locali tecnici, unità di refrigerazione e congelatori, lo scambio termico avviene durante la climatizzazione di camere d'albergo, sale conferenze, centri fitness, ristoranti e locali amministrativi. 15 anni di funzionamento del sistema hanno dimostrato l'affidabilità dell'attrezzatura e la fattibilità del suo utilizzo nel nostro clima.

Quando si progetta un sistema a pompa di calore per un oggetto, è necessario, prima di tutto, studiare tutte le possibili fonti di calore a basso potenziale e tutti i possibili consumatori di calore ad alto potenziale su questo oggetto, per valutare tutti gli afflussi di calore e tutte le perdite di calore. Dovresti scegliere quelle fonti di smaltimento in cui il calore viene rilasciato in modo abbastanza uniforme e per un lungo periodo di tempo. Calcoli accurati e accurati garantiranno un funzionamento stabile ed economico dell'HP. La capacità totale delle pompe di calore a recupero non dovrebbe essere inutilmente eccessiva. Il sistema deve essere equilibrato, ma ciò non significa che le potenze totali delle fonti di calore e dei consumatori debbano essere vicine, possono variare e il loro rapporto può cambiare anche in modo significativo al variare delle condizioni operative del sistema. La flessibilità del sistema permette di scegliere in fase di progettazione migliore opzione e stabilire la possibilità di una sua ulteriore espansione. È inoltre necessario tenere conto delle peculiarità delle condizioni climatiche della regione. Le condizioni climatiche sono la chiave per scegliere un sistema climatico efficace.

Alle latitudini meridionali il compito principale è raffreddare l'aria e rilasciare all'esterno il calore, il cui utilizzo per il riscaldamento è inutile. I sistemi di raffreddamento tradizionali - ventilconvettori o simili - sono molto adatti qui. IN latitudini settentrionali richiesto un gran numero di energia per il riscaldamento dell’impianto, molto calore ad alto potenziale che dovrà essere fornito al sistema. Sarà quindi necessario installare un sistema bivalente, una HP in abbinamento ad un impianto di riscaldamento. IN clima temperato alle medie latitudini è consigliabile utilizzare un sistema ad anello monovalente, dove la sua efficienza è massima.

Oggi è opinione diffusa che il TN sia troppo costoso. I costi di installazione e assemblaggio delle apparecchiature sono elevati e, considerati gli attuali prezzi del riscaldamento in Russia, il periodo di ammortamento è troppo lungo. Tuttavia, la pratica dimostra che l'installazione di sistemi a pompa di calore in strutture di grandi e medie dimensioni consente di risparmiare dal 10 al 15% sugli investimenti di capitale, per non parlare dei costi operativi. Inoltre, i sistemi ad anello riducono al minimo il consumo di risorse energetiche, i cui prezzi aumentano a un ritmo sempre più rapido.

Secondo i calcoli di Research.Techart, nel 2009 in Russia sono stati installati 5,3 MW di pompe di calore. La dinamica del mercato russo delle pompe geotermiche, secondo le previsioni di Research.Techart, sarà bassa nel medio termine, a causa della crisi economica. Tuttavia, in alcune regioni il mercato può svilupparsi molto attivamente.

La tendenza all'aumento della domanda da parte dei settori delle infrastrutture e dell'edilizia abitativa continuerà e il volume principale delle vendite saranno gli HSP con una capacità termica di 15 - 38 kW. La struttura dei consumi per quanto riguarda le tipologie di PTN non cambierà. Si prevede un aumento della quota dei prodotti nazionali nel volume totale del mercato.

A lungo termine, il fattore determinante nello sviluppo del mercato sarà l’attuazione della strategia energetica statale. Dopo il 2016 è previsto crescita attiva mercato. In zona caratteristiche tecnicheè prevista la transizione al PHP con refrigeranti a base di carbonio. Allo stesso tempo, aumenterà il consumo di pompe di calore sia a bassa che media potenza e ad alta potenza, a causa delle prospettive di utilizzo dei sistemi di recupero del calore delle acque reflue. Sullo sfondo della crescente domanda, inizierà lo sviluppo attivo della base produttiva nazionale - numero Produttori russi aumenteranno e occuperanno una posizione di leadership nel mercato.

Entro il 2020, il volume del mercato PTN potrebbe raggiungere 8.000 - 11.000 unità, 460 - 500 MW. Previsione del volume del mercato PTN per il 2030 - il momento del completamento dell'attuazione dell'attuale strategia energetica della Russia - 11.000 - 15.000 unità, 500 - 700 MW.

Avendo frigoriferi e condizionatori in casa, poche persone sanno che in essi è implementato il principio di funzionamento di una pompa di calore.

Circa l’80% dell’energia prodotta da una pompa di calore proviene dal calore ambientale sotto forma di radiazione solare diffusa. È questa pompa che semplicemente lo “pompa” dalla strada in casa. Il funzionamento di una pompa di calore è simile al principio di funzionamento di un frigorifero, ma la direzione del trasferimento del calore è diversa.

In poche parole…

Per raffreddare la bottiglia acqua minerale, Lo metti in frigorifero. Il frigorifero deve “prendere” parte dell'energia termica dalla bottiglia e, secondo la legge di conservazione dell'energia, spostarla da qualche parte e cederla. Il frigorifero trasferisce il calore ad un radiatore, solitamente situato sulla parete posteriore. Allo stesso tempo, il radiatore si riscalda, rilasciando il suo calore nella stanza. In effetti, riscalda la stanza. Ciò è particolarmente evidente nei piccoli minimarket in estate, quando nella stanza sono accesi diversi frigoriferi.

Ti invitiamo a sognare la tua immaginazione. Supponiamo di mettere costantemente oggetti caldi nel frigorifero e, raffreddandoli, riscalderà l'aria nella stanza. Andiamo agli “estremi”... Inseriamo il frigorifero apertura della finestra con la porta del congelatore aperta verso l'esterno. Il radiatore del frigorifero sarà posizionato all'interno. Durante il funzionamento, il frigorifero raffredderà l'aria esterna, trasferendo il calore “preso” nella stanza. Ecco come funziona una pompa di calore, che preleva il calore disperso dall'ambiente e lo cede all'ambiente.

Da dove prende il calore la pompa?

Il principio di funzionamento di una pompa di calore si basa sullo “sfruttamento” delle fonti di calore naturali a basso potenziale presenti nell'ambiente.

Possono essere:

• solo aria esterna;
• calore dei corpi idrici (laghi, mari, fiumi);
• calore del suolo, falde acquifere (termiche e artesiane).

Come funziona una pompa di calore e il relativo sistema di riscaldamento?

La pompa di calore è integrata nell'impianto di riscaldamento, composto da 2 circuiti + un terzo circuito - il sistema della pompa stessa. Lungo il circuito esterno circola un liquido refrigerante non congelante che assorbe calore dall'ambiente circostante.

Entrando nella pompa di calore, o più precisamente nel suo evaporatore, il liquido refrigerante cede in media dai 4 ai 7 °C al refrigerante della pompa di calore. E il suo punto di ebollizione è -10 °C. Di conseguenza, il refrigerante bolle e poi si trasforma in uno stato gassoso. Il liquido di raffreddamento del circuito esterno, già raffreddato, passa al successivo “giro” del sistema per impostare la temperatura.

Il circuito funzionale della pompa di calore comprende:

• evaporatore;
• compressore (elettrico);
• capillare;
• condensatore;
• refrigerante;
• dispositivo di controllo termostatico.

Il processo assomiglia a questo!

Il refrigerante che ha “bollito” nell'evaporatore viene fornito attraverso una tubazione ad un compressore alimentato da elettricità. Questo "gran lavoratore" comprime il refrigerante gassoso alta pressione, che, di conseguenza, porta ad un aumento della sua temperatura.

Il gas ormai caldo entra quindi in un altro scambiatore di calore, chiamato condensatore. Qui il calore del refrigerante viene ceduto all'aria ambiente o al liquido refrigerante, che circola attraverso il circuito interno dell'impianto di riscaldamento.

Il refrigerante si raffredda e contemporaneamente si trasforma in un liquido. Passa poi attraverso il riduttore di pressione capillare, dove “perde” pressione e ritorna all'evaporatore.

Il ciclo è chiuso e pronto a ripetersi!

Calcolo approssimativo della potenza termica dell'impianto

Nel giro di un'ora attraverso il collettore esterno attraverso la pompa fluiscono fino a 2,5-3 m 3 di liquido refrigerante, che il terreno può riscaldare di ∆t = 5-7 °C.

Per calcolare la potenza termica di un tale circuito, utilizzare la formula:

Q = (T_1 - T_2)*V_risc

V_heat - portata volumetrica del liquido di raffreddamento all'ora (m^3/ora);

T_1 - T_2 - differenza di temperatura tra ingresso e ingresso (°C).

Tipologie di pompe di calore

Le pompe di calore vengono classificate in base al tipo di calore dissipato utilizzato:

• acque sotterranee (utilizzare contorni del terreno chiusi o sonde geotermiche profonde e sistema idrico riscaldamento degli ambienti);
• acqua-acqua (utilizzano pozzi aperti per l'aspirazione e lo scarico delle acque sotterranee - il contorno esterno non è ad anello, sistema interno riscaldamento - acqua);
• acqua-aria (utilizzo di circuiti idraulici esterni e di un sistema di riscaldamento del tipo ad aria);
• (sfruttamento del calore dissipato dalle masse d'aria esterne completo di sistema di riscaldamento dell'aria per l'abitazione).

Vantaggi e benefici delle pompe di calore

Conveniente. Il principio di funzionamento di una pompa di calore non si basa sulla produzione, ma sul trasferimento (trasporto) di energia termica, per cui si può sostenere che la sua efficienza è maggiore di uno. Che sciocchezza? - dici tu.Il tema delle pompe di calore include un valore: il coefficiente di conversione del calore (HCT). È in base a questo parametro che unità di tipo simile vengono confrontate tra loro. Il suo significato fisico è mostrare il rapporto tra la quantità di calore ricevuto e la quantità di energia spesa per questo. Ad esempio, con KPT = 4,8, 1 kW di energia elettrica consumata dalla pompa ci consentirà di ottenere 4,8 kW di calore gratuitamente, cioè gratuitamente dalla natura.

Ubiquità universale di applicazione. Anche in assenza di linee elettriche accessibili, il compressore della pompa di calore può essere azionato da un motore diesel. E il calore “naturale” è disponibile in ogni angolo del pianeta: la pompa di calore non rimarrà “affamata”.

Uso rispettoso dell'ambiente. Non ci sono prodotti di combustione nella pompa di calore e il suo basso consumo energetico “fa funzionare” meno le centrali elettriche, riducendo indirettamente le loro emissioni nocive. Il refrigerante utilizzato nelle pompe di calore non danneggia l'ozono e non contiene clorocarburi.

Modalità operativa bidirezionale. La pompa di calore può orario invernale riscaldare la stanza e rinfrescarla d'estate. Il “calore” prelevato dall'ambiente può essere utilizzato efficacemente, ad esempio, per riscaldare l'acqua di una piscina o di un impianto di acqua calda.

Sicurezza operativa. Nel principio di funzionamento di una pompa di calore, non considererai i processi pericolosi. L'assenza di fiamme libere e di emissioni nocive per l'uomo, nonché la bassa temperatura dei liquidi di raffreddamento rendono la pompa di calore un elettrodomestico “innocuo” ma utile.

Completa automazione del processo di riscaldamento degli ambienti.

Alcune sfumature di funzionamento

L'uso efficace del principio di funzionamento della pompa di calore richiede il rispetto di diverse condizioni:

• la stanza riscaldata deve essere ben isolata (dispersione termica fino a 100 W/m2) - altrimenti, prelevando calore dalla strada, riscalderai la strada a tue spese;
• Le pompe di calore sono vantaggiose da utilizzare per gli impianti di riscaldamento a bassa temperatura. Per questi criteri sono ideali i sistemi di riscaldamento a pavimento (35-40 °C). Il coefficiente di conversione del calore dipende in modo significativo dal rapporto di temperatura dei circuiti di ingresso e di uscita.

Riassumiamo quanto detto!

L'essenza del principio di funzionamento di una pompa di calore non sta nella produzione, ma nel trasferimento del calore. Ciò consente di ottenere un elevato coefficiente (da 3 a 5) di conversione dell'energia termica. In poche parole, ogni 1 kW di elettricità utilizzata “trasferirà” 3-5 kW di calore in casa. C'è qualcos'altro che deve essere detto?

Una pompa di calore è un intero sistema di riscaldamento in grado di riscaldare una casa privata non peggio del riscaldamento tradizionale a cui siamo abituati. È chiaro che per mettere in funzione la pompa è necessario prima installarla correttamente.

Tutte le pompe di calore, a seconda della fonte naturale da cui prendono il calore, si dividono in tre tipologie principali: acqua di falda, acqua-acqua, aria-acqua.

L'installazione di ciascuno di questi tipi ha le sue sfumature e caratteristiche. - Abbastanza progettazione complessa e la sua installazione è un processo ad alta intensità di lavoro che deve essere affrontato con grande responsabilità. In questo articolo vedremo a cosa devi prestare attenzione durante l'installazione vari tipi pompe di calore.

Regole per l'installazione di una pompa di calore ad acqua di falda

Schema di funzionamento della pompa del sistema falda acquifera (clicca per ingrandire)

Il terreno è una fonte di calore. Scendendo nel terreno per 5 metri, puoi vedere che la temperatura rimane quasi la stessa l'intero anno(nella maggior parte delle regioni della Russia – 8-10°C).

Grazie a questo, il riscaldamento sarà altamente efficiente. Il sistema funziona come segue: uno scambiatore di calore geotermico situato nel terreno raccoglie l'energia, che si accumula nel liquido di raffreddamento, dopodiché si sposta alla pompa di calore e ritorna indietro.

Schema del funzionamento della pompa del sistema acqua-acqua (clicca per ingrandire)

Parte dell'energia emessa dal sole rimane sott'acqua, soprattutto nella colonna d'acqua. Tubi speciali appesantiti con un carico vengono posati sul fondo del serbatoio o nel terreno inferiore.

Elevata temperatura del liquido di raffreddamento all'interno periodo invernale fornisce una maggiore efficienza e trasferimento di calore. Ma, ahimè, non è adatto per l'installazione in case private.

Più o meno per piccole case L'opzione con un pozzo è adatta. Una pompa speciale pompa l'acqua dal pozzo nell'evaporatore, dopodiché l'acqua viene scaricata in un altro pozzo, situato a valle e approfondito nello strato sotterraneo di 15 metri.

Consigli degli esperti: Prima di utilizzare il sistema acqua-acqua, è necessario impedire l'ingresso di detriti nell'evaporatore e proteggerlo dalla ruggine, oltre a installare un filtro. Se l'acqua è ricca di sali, è necessaria l'installazione di uno scambiatore di calore intermedio con circolazione di acqua pulita o antigelo.

Tuttavia, se l'acqua del pozzo è scarsamente drenata, è possibile una piccola inondazione e un allagamento della pompa.

Regole per l'installazione di una pompa di calore aria-acqua

Schema del funzionamento della pompa del sistema aria-acqua (clicca per ingrandire)

Meno popolare delle falde acquifere perché in inverno è impossibile estrarre abbastanza calore dall'aria. -20°C è il limite di funzionamento della pompa di calore, superato il quale entra in funzione il generatore di calore aggiuntivo.

Schemi di installazione di base:

1. Le strutture monoblocco sono installate all'interno, tutte le apparecchiature sono assemblate in un unico edificio. Un condotto d'aria flessibile collega il meccanismo alla strada. Vengono realizzati anche monoblocchi esterni.
2. La tecnologia Split prevede due blocchi collegati tra loro.

Uno si trova sulla strada, l'altro in un edificio. Il primo ha un ventilatore con evaporatore, il secondo ha automazione e condensatore. Il compressore può essere installato sia all'interno che all'esterno.

Prendi nota: Quando si scelgono le pompe di calore ad aria, tenere presente che quando fa freddo la potenza si perde quasi il doppio.

Le nuove pompe di calore di questo tipo hanno introdotto una funzione che consente loro di raccogliere calore dall'ambiente, emissioni di ventilazione e gas di combustione. Grazie a ciò è possibile riscaldare la stanza e riscaldare l'acqua corrente.

Quando acquisti una pompa di calore, devi concentrarti sulle esigenze specifiche della tua casa.

Idealmente, è necessario conoscere la perdita di calore della casa e il clima in cui si trova l'abitazione. Questi dati sono importanti per selezionare correttamente la potenza della pompa di calore e il suo modello.

Ma bisogna anche ricordare che quando si sceglie una pompa di calore è necessario selezionare correttamente anche tutti i componenti dell'impianto di riscaldamento in cui funzionerà la pompa di calore.

È impossibile trovare una pompa di calore universale, poiché ogni sistema di riscaldamento è unico.
Eppure, tutti i sistemi di riscaldamento con questo dispositivo hanno criteri comuni che influenzano lo schema di collegamento della pompa di calore:

• la presenza di una fonte di calore aggiuntiva (caldaia di riscaldamento, batteria solare, cottura al forno);
• la presenza di circuiti idraulici (pavimenti caldi, ventilconvettori, radiatori);
• la necessità di fornitura di acqua calda;
• disponibilità di aria condizionata;
• presenza di un sistema di ventilazione;
• tipo a pompa di calore.

Se prendi in considerazione queste sfumature e le tue esigenze individuali, puoi farlo giusta scelta e diventare proprietario di un sistema di riscaldamento affidabile, durevole ed economico.

Guarda il video che mostra l'intero processo di installazione della pompa di calore:

Schema schematico di un impianto a pompa di calore (a e un'immagine nel diagramma T - s del suo ciclo reversibile (b.

Le unità a pompa di calore possono essere utilizzate con successo ed efficienza negli impianti combinati di riscaldamento invernale e climatizzazione estiva; negli impianti per la produzione combinata di freddo e caldo; negli impianti di dissalazione e distillazione per evaporazione; nelle centrali idroelettriche per utilizzare il calore dell'aria e l'idrogeno per raffreddare i generatori elettrici; nelle raffinerie di petrolio e negli impianti petrolchimici quando si utilizza il calore dei prodotti petroliferi caldi e acqua calda(t 60 H - 120 C) per produrre vapore acqueo ad una pressione di 10 kg / ezh2 e acqua calda ad una temperatura di 130 - 150 C.

L'impianto a pompa di calore, che serve per riscaldare la sala spa in inverno, utilizza l'acqua di mare come fonte di calore. Come cambierà la potenza termica dell'impianto se funziona secondo un ciclo di Carnot reversibile interno con le stesse differenze di temperatura nell'evaporatore e nel condensatore. Come cambierà? coefficiente di riscaldamento, se l'irreversibilità esterna viene eliminata negli scambiatori di calore di un impianto funzionante con ciclo di Carnot inverso.

È consigliabile utilizzare impianti a pompa di calore per soddisfare un carico termico costante in presenza di una fonte costante di calore di bassa qualità e con un aumento di calore richiesto relativamente piccolo, vale a dire con un valore TTS-Ta basso o con un rapporto TS/TB prossimo all'unità. Tali condizioni si verificano solitamente quando un carico termico industriale relativamente costante di basso potenziale o un carico di fornitura di acqua calda viene soddisfatto utilizzando impianti a pompa di calore, in presenza di rifiuti di calore industriale a basso potenziale con una temperatura di 20 - 40 C e superiore. In queste condizioni, le unità a pompa di calore, sia in termini di indicatori energetici (consumo di carburante) che di costi ridotti, sono abbastanza competitive con i sistemi di caldaie altamente economici.

Un impianto a pompa di calore è costituito da una pompa di calore, da un impianto per la selezione del calore dalla fonte e da altre apparecchiature.

Un sistema a pompa di calore ha solitamente un costo iniziale più elevato rispetto al riscaldamento basato su caldaia.

È consigliabile utilizzare impianti a pompa di calore per soddisfare un carico termico costante in presenza di una fonte costante di calore di bassa qualità e con un aumento di calore richiesto relativamente piccolo, vale a dire con un valore &TTB-Ts piccolo o con un rapporto TB/TV prossimo all'unità. Tali condizioni si verificano solitamente quando un carico termico industriale relativamente costante di basso potenziale o un carico di fornitura di acqua calda viene soddisfatto utilizzando impianti a pompa di calore, in presenza di rifiuti di calore industriale a basso potenziale con una temperatura di 20 - 40 C e superiore. In queste condizioni, le unità a pompa di calore, sia in termini di indicatori energetici (consumo di carburante) che di costi ridotti, sono abbastanza competitive con i sistemi di caldaie altamente economici.

Le unità a pompa di calore a due stadi vengono talvolta utilizzate nei sistemi di teleriscaldamento che coprono il carico di riscaldamento.

Il primo utilizzo di un sistema a pompa di calore ad ammoniaca a compressione di vapore per il riscaldamento degli ambienti risale al 1930. Da allora sono state costruite numerose pompe di calore. C'è motivo di credere che in futuro l'uso delle pompe di calore diventerà sempre più diffuso.

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