Види горизонтальних ґрунтових теплообмінників
а
– теплообмінник з послідовно з'єднаних
труб;
б – теплообмінник з паралельно з'єднаних труб;
в – горизонтальний колектор, покладений у траншеї;
г – теплообмінник у формі петлі;
д – теплообмінник у формі спирали, розташованої горизонтально;
е – теплообмінник у формі спирали, розташований вертикально
С хема опалення та гарячого водопостачання будинку
Переріз різних типів вертикальних ґрунтових теплообмінників
У якості джерела низкопотенциальной теплової енергії можуть використовуватися підземні води з відносно низькою температурою або ґрунт поверхневих (глибиною до 400 м) шарів землі. Тепломісткість ґрунтового масиву в загальному випадку вище. Тепловий режим ґрунту поверхневих шарів землі формується під дією двох основні факторів – падаючої на поверхню сонячної радіації й потоком радіогенного тепла із земних надр. Сезонні й добові зміни інтенсивності сонячної радіації й температури зовнішнього повітря викликають коливання температури верхніх шарів ґрунту. Глибина проникнення добових коливань температури зовнішнього повітря й інтенсивності падаючої сонячної радіації залежно від конкретних ґрунтово-кліматичних умов коливається в межах від декількох десятків сантиметрів до півтора метра. Глибина проникнення сезонних коливань температури зовнішнього повітря й інтенсивності падаючої сонячної радіації не перевищує, як правило, 15-20 м.
Графік зміни температури ґрунту залежно від глибини
Схеми розподілу температур у ґрунтовому масиві навколо вертикального ґрунтового теплообмінника на початку й наприкінці першого опалювального сезону
Середнє значення питомої теплової потужності ґрунту наведено в таблиці 1.
Таблиця 1. Середнє значення питомої теплової потужності ґрунту
Тип ґрунту |
Питома потужність ґрунтового колектора, Вт/м2 |
Питома потужність ґрунтового зонда, Вт/м |
Піщаний сухий |
10–15 |
20 |
Піщаний вологий |
15–20 |
40 |
Глинистий сухий |
20–25 |
60 |
Глинистий вологий |
25–30 |
80 |
Водоносний шар |
30–35 |
80–100 |
Діаграма навантаження системи з тепловими насосами від тривалості навантаження
Як видно з діаграми, 40% пікового навантаження триває приблизно 85% часу експлуатації. Тому потужність теплового насоса обирається з розрахунку 50% пікового навантаження.
Характеристики теплового насоса
Viessmann «Vitocal-350»
A – теплопродуктивність; В – споживана потужність; С – температура магістралі.
Viessmann «Vitocal-343»
A - теплопродуктивність; В - холодопродуктивність; С - споживана потужність.
Порівняння теплових колекторів
Зведена таблиця основних технічних характеристик теплових насосів різних фірм виробників (Thermia, Heliotherm, Mammoth).
Порівняння основних техніко-економічних показників класичних теплових насосних установок
Виробник |
Thermia |
Heliotherm |
Mammoth |
Країна виробник |
Швеція |
Австрія |
США |
Виробничі потужності, одиниць у рік |
Порядку 10 000 |
Порядку 5 000 |
Порядку 20 000 |
Типи зовнішніх контурів (контур випарника)
Виробник |
Thermia |
Heliotherm |
Mammoth |
Повітря |
При температурі навколишнього повітря до - 25 °С. Система відтавання поверхні випарника |
При температурі навколишнього повітря до - 25 °С. Система відтавання поверхні випарника |
При температурі навколишнього повітря до – 20 °С |
Відкрита водойма |
+ |
- |
+ |
Ґрунтові води |
+ |
+ |
+ |
Горизонтальний ґрунтовий колектор |
+ |
+ |
+ |
Вертикальний ґрунтовий колектор (свердловина) |
+ |
+ |
+ |
Відкритий повітряний контур |
+ |
+ |
+ |
Типи внутрішніх контурів (контур конденсатора)
Виробник |
Thermia |
Heliotherm |
Mammoth |
Повітря |
+ |
+ |
+ |
Вода |
- |
- |
+ |
Технічні особливості теплових насосів
Виробник |
Thermia |
Heliotherm |
Mammoth |
Робоче тіло рідина/газ) |
Етилен, пропіленгліколь |
Газ Пурона |
Етилен, пропіленгліколь |
Тип компресора |
Scroll |
Scroll |
Scroll. Поршневий. |
Матеріал труб зовнішнього колектора |
Металопластик |
Мідь |
Металопластик |
Пристрій пікового електропідігрівання |
+ |
- |
- |
Максимальна температура теплоносія, ºС |
+ 65 |
+ 65 +75 - при установці теплообмінника гарячого газу |
+60 |
Номінальна температура теплоносія, ºС |
+50 |
+50 |
+50 |
Теплова продуктивність (кВт) на 1 кВт витраченої електроенергії** |
4,3 |
4 |
3,8 |
Можливість керування режимами через Інтернет |
+ |
+ |
- |
Наробіток до капітального ремонту |
15 років |
12-15 років |
12 років |
Потужнісний ряд |
Від 2,5 кВт до 180 кВт |
Від 2,5 кВт до 80,5 кВт |
Від 2,2 кВт до 3500 кВт |
Вартість умовного установлення, тепловою потужністю 1 кВт, у.е.*** |
830 |
760 |
400 |
* - таблиця містить інформацію з усереднених значень усього модельного ряду ТНУ. ** - теплопродуктивність розрахована, з урахуванням номінальної температури теплоносія на виході. *** - вартість зазначена в євро, із ПДВ. Зовнішній колектор і бойлер у вартість не включені.