Термопомпени системи – принцип на работа, видове, специфики

20.03.2023   |   Начало»Технологии

Редактор
Екатерина Амова

Редактор
Екатерина Амова

Според историческите сведения най-старата земносвързана термопомпа в Европа е монтирана през 1937 г. и до днес отоплява кметството на град Цюрих. Сред страните с най-широко използване на термопомпи са Швеция, Швейцария, Австрия, Норвегия, Канада и др. През последните години терминът земносвързани все повече измества наименованието геотермални, за да се подчертае принципната разлика между термопомпите и системите, захранвани от горещи подземни и открити водоизточници.

Какво е термопомпа за отопление

Термопомпите поддържат температурата в различни като квадратура приложения, в съответствие с конкретните изисквания за комфорт, в широк диапазон на изменение на външните атмосферни условия. Принципът на работа на геотермалните термопомпи се базира на постоянната в значителна степен температура на локални участъци от земната кора. През последните години отоплението с термопомпи става все по-актуално. 

Термопомпите стандартно работят при температура на земните пластове и водата в диапазона от 8 до 15 градуса С.

На пазара в страната вече се предлага значително разнообразие от термопомпени решения -  родно производство и внос. Би могло да се твърди, че те представляват технически и ценово ефективна алтернатива на традиционно използваните отоплителни и климатични технологии. В битовия сектор термопомпените инсталации са модерно и икономично решение.

Принцип на работа

Земносвързаните термопомпи като устройство представляват автономни системи с електрическо захранване, които изпълняват комбинирано функциите - отопление, климатизация и производство на битова гореща вода. Принципно са изградени от пластмасови тръби с висока износоустойчивост. В зависимост от конкретните условия на приложение, като работен флуид в тях циркулира вода или антифриз. 

За разлика от конвенционалните топлопроизводствени мощности, геотермалните термопомпени решения абсорбират топлина от едно място и я пренасят към друго. Режимът, в който работят помпите е реверсивен. Ефективната им работа, независеща от сезонните промени във външната температура се обяснява с постоянната температура на земните пластове, респективно водата. 

През лятото термопомпите работят като климатици - извличат топлината от помещенията, предават я на работния флуид, циркулиращ в системата, който я пренася към значително по-студената земна кора. Сред основните предимства на съоръженията е възможността за използване на остатъчната топлина за производството на битова гореща вода. През зимата топлината, която системите пренасят чрез циркулиращия флуид се предава на въздуха в помещенията. Сред отличителните специфики на геотермалните термопомпи е възможността да отопляват въздуха дори в мразовити, студени дни.

На практика, използвайки съществуващите принципи за охлаждане, термопомпите преместват топлина от по-ниско температурен източник, като въздух, вода или земята към по-високо температурна приемна среда. В зависимост от конкретното изпълнение на помпата като приемна среда се използва вода, въздух (въздух вода) или антифриз. Ефективността на една термопомпа се определя като разлика между температурите на източника и средата. Изборът на термопомпа зависи от спецификите на конкретното приложение.

Видове термопомпи

Геотермалните термопомпени системи са два основни вида - отворено изпълнение и т.нар. системи затворен контур. Първите се отличават с по-елементарна конструкция. Изискват сравнително по-ниска първоначална инвестиция. Захранват се с вода директно от различни открити и подземни водоизточници. В практиката от години се използват различни като изпълнение отворени термопомпени системи, захранвани с вода не само от извори и езера, но и от басейни, потоци и дори изоставени мини. Инсталирането им е свързано с изискването в непосредствена близост до захранвания обект да се намира водоизточник с достатъчен капацитет. Друго важно условие, което трябва да бъде изпълнено е съществуването на налични възможности за реализиране на отворен цикъл за отвеждане на отработената вода (загрята или охладена).

В затвореноконтурните термопомпени системи през непрекъснато изолирани и зарити в земята тръби циркулира вторичен флуид - вода или водно базиран антифриз. Флуидът отвежда топлина от и към земята. Охлажда сградата, като флуида поема топлината от помещенията, пренася я през системата и я обменя със земята. Затвореноконтурни решения, в които хладилният агент циркулира директно по медни тръби зарити под земята са известни под наименованието термопомпи с директно или пряко разширение (direct expansion heat pump). Въпреки, че термопомпите с директно разширение са от най-старите използвани за комбинирано отопление и климатизация, през последните години употребата им е намаляла значително. Като основна причина за това се посочва високата прецизност, с която трябва да се направи изчислението и монтажът на подземния кръг, за да функционира термопомпата ефективно. Решенията с директно разширение имат по-висока теоретична ефективност от останалите видове термопомпи със затворен контур, поради изключването на циркулационна помпа от схемата.

В зависимост от конкретното изпълнение на тръбопроводната система, земносвързаните затвореноконтурни термопомпи се класифицират като хоризонтални и вертикални. Геотермалните термопомпи могат да бъдат свързани и към воден басейн. Оптималната схема се избира в зависимост от конкретните геофизични условия, в които ще работи термопомпата; площта на отопляваната, респективно климатизирана сграда; изискванията на възложителите и др. фактори. Прецизният анализ включва дори вида на почвата и скалите в района, където ще работи термопомпата.

Ключови думи: TLL Media   термопомпи   геотермална енергия   термопомпени системи  

Област: ОВК