ЗЕМЯТА- ИЗТОЧНИК НА ТОПЛИНА

Природните ресурси - въздух, вода и почва могат да се използват като най-големите неизчерпаеми, нискотемпературни източници на топлина. Тяхната температура е променлива през различните сезони или през времето, когато се налага получаване на топлина за отоплителни нужди. За това се използва термопомпеният агрегат, който повишава температурното ниво, така че да има възможност за практическо оползотворяване на получената топлина.

Един от начините за отнемане на топлината от повърхностния слой на Земята е чрез инсталирането на топлообменници (топлообменни тръби). В комбинация с термопомпен агрегат те намират много добро приложение в оползотворяването на тази топлина, която е неизчерпаема, но има нисък температурен потенциал.

Съществуват много и най-различни технически решения за отнемане на топлината на повърхностния земен слой. На тази страница се опитваме да представим най-разпространените от тях. Нашите термопомпени агрегати показват много добри резултати с два от посочените по-долу начина за усвояване на топлината – хоризонтални прави тръбни топлообменници за термопомпени агрегати с директно изпарение и хоризонтални топлообменни серпентини за термопомпени агрегати работещи по индиректна схема. При условие че се получат разумни инвестиционни показатели, считаме че и всички останали биха намерили добро приложение в нашата страна.

Топлообменник - хоризонтални прави тръби
Изисква свободна, незастроена площ около отоплявания обект. Инсталира се в повърхностния земен слой на дълбочина от 1,2 m до 2,5 m в зависимост от характеристиките на почвата и географското разположение на обекта.

За индиректни термопомпени агрегати се изработва от тънкостенни полиетиленови тръби, през които протича незамръзващия разтвор.

За директни термопомпени агрегати се изработва от медни тръби, през които протича хладилния агент на термопомпения агрегат.

Топлообменник - вертикални прави тръби
Изисква свободна, незастроена площ около отоплявания обект. Инсталира се в сондажни отвори на дълбочина до 100 m.

Топлообменник - хоризонтална серпентина
Изисква свободна, незастроена площ около отоплявания обект. Инсталира се в повърхностния земен слой на дълбочина от 1,2 m до 2,5 m в зависимост от характеристиките на почвата и географското разположение на обекта.

Това е най-често използвания начин за отнемане на топлината от почвата при използване на индиректен термопомпен агрегат.

Топлообменник – вертикална серпентина
Изисква свободна, незастроена площ около отоплявания обект.

Не е много разпространен. Изисква много прецизно предварително оразмеряване за да се избегне концентрирано охлаждане на почвения слой и бавното възстановяване на топлината.

Водата като топлоносител
Водата е много ценен първичен източник на топлина поради много добрите си топлофизически характеристики.

Сондажната вода е много добър източник на топлина. Температурата и е сравнително постоянна (или се променя в много тесни граници) през цялата година.

Необходими условия за нормалната работа на един термопомпен агрегат е гарантиране на необходимото количество вода и много доброто и пречистване от механични примеси.

Други неудобства свързани с използването на сондажни води са:
- те са собственост на държавата и подлежат на режим свързан с разрешаване на ползването им;
- задължително е изработване на втори сондажен отвор, в който водата трябва отново да се връща в земята.

Освен сондажна вода като източник на първична енергия може да бъде използвана и водата на езера, язовири и други открити водни басейни. Това може да се осъществи, както чрез изпомпване, така и чрез инсталиране на топлообменни серпентини на подходяща дълбочина в тях.

Топлина от въздуха
Атмосферният въздух е един неизчерпаем източник на топлина. От много десетилетия той се използва като първичен топлоносител. Поради лошите си топлофизически характеристики изисква големи топлообменни повърхности и съответно по-големи габаритни размери на термопомпените агрегати.

Високи стойности на коефициента на трансформация при използването на въздуха като първичен източник на топлина се получават единствено при положителни външни температури.

Нискотемпературни отоплителни инсталации

Известно е, че използването на термопомпи е ефективно в температурния диапазон от 35° С до 55° С. При температура по-висока от 55° С термопомпения агрегат не работи много ефективно, повишава се консумацията на електрическа енергия и се намалява очаквания ефект. В случай, че не е инсталиран подходящ високотемпературен компресор има опасност дори и да изгори неговият електромотор.

За да предпазим нашите клиенти, както и проектираните и изпълнени от нас за тях инсталации използваме компоненти на водещи американски и европейски фирми. Инсталираме високотемпературен клас винтови или бутални компресори и изпитани в практиката автоматични регулатори на водещи фирми. Управлението на една инсталация се осъществява със специализиран микропроцесорен контролер, който следи за температурата в сградата, температурата на външния въздух и температурите на топлоносителите имащи връзка с целия процес. Наличието на всички необходими сензори участващи в управлението на цялостния процес за отопляване / охлаждане на една сграда и подгряване на вода за битови нужди води до оптимално използване на енергията – без преразход.

Използването на топлоносители с по-ниска температура е тенденция в проектирането и изграждането на отоплителни инсталации в страните от Европейския съюз. Като се съобразяваме с проектните норми в нашата страна, след дълго проучване на температурните режими на предлаганите отоплителни тела на българския пазар и всичко това проверено от работата на нашите работещи инсталации имаме възможността да предложим три основни варианта за изпълнение на отоплителни (отоплително-охлаждащи) инсталации. Важно условие за нас е възможността при необходимост да бъде подгрявана вода за битови нужди и тогава, когато термопомпата не работи за отопляване на сградата – пролет, лято, есен и през времето, когато е невъзможно използването на слънчеви колектори за тази цел.

Най-често срещаните видове отоплителни инсталации са три основни типа:

Лъчисти отоплителни инсталации
Представляват топлообменни тръби инсталирани в бетоновите плочи или стените на отопляваните помещения. Средната температура на топлоносителя между входа и изхода на инсталацията обикновено не надвишава 40°С. При този режим средногодишната стойност на коефициента на трансформация на термопомпения агрегат има стойности между 3,5 и 4,8 в зависимост от вида на източника на топлина и типа на компресора.

* Инсталацията има ограничения ако се изисква работа в режим на охлаждане.

Инсталации с принудителна циркулация на въздуха
Използват се отоплителни тела от оребрени тръби и вентилатор (Fan coil), който осъществяват принудителната циркулация на въздуха. Средната температура на топлоносителя между входа и изхода на инсталацията обикновено не надвишава 45° С. При този режим средногодишната стойност на коефициента на трансформация на термопомпения агрегат има стойности между 3,3 и 4,4 в зависимост от вида на източника на топлина и типа на компресора.

* Този тип отоплителни тела е много подходящо за работата на инсталацията в режим на охлаждане.

Инсталации с естествена циркулация на въздуха
Това са най-разпространените и познати на всички отоплителни инсталации с алуминиеви, панелни или др. радиатори. Средната температура на топлоносителя между входа и изхода на инсталацията не трябва да надвишава 50° С. При този режим средногодишната стойност на коефициента на трансформация на термопомпения агрегат има стойности между 3,0 и 4,2 в зависимост от вида на източника на топлина и типа на компресора.

* Този тип отоплителни тела не е подходящо за работата на инсталацията в режим на охлаждане.

Получаване на топла вода за битови нужди от термопомпения агрегат е възможно и не зависи от това, кой от трите вида нискотемпературни инсталации ще отопляват обекта. Необходимо е единствено да бъде инсталиран бойлер за топла вода с вградена топлообменна серпентина. Синхронизирането на процеса на отопляване на сградата и подгряването на водата за битови нужди се осъществява от микропроцесорното управление на термопомпения агрегат с помощта на инсталиран сензор, който следи температурата в бойлера.

С цел намаляване на разходите за енергия микропроцесорното управление на термопомпения агрегат позволява лесно програмиране в различни режими на работа за всички видове отоплителни (отоплителни / охлаждащи) инсталации. Най-често използваните са:

• нормален режим – при него се следи поддържане на зададената желана температура на обитаваните помещения и температура на водата в бойлера до 55° С;
• понижен режим – използва се когато обитателите не са в сградата повече от 2-3 часа. Например през делничните дни на седмицата – може да се зададе режим за поддържане на по-ниска температура в помещенията докато обитателите са на работа;
• функционален режим “против замръзване на инсталации” – използва се в случаите когато обитателите на обекта отсъстват за по-дълъг период от време – например зимен отпуск. В този случай се поддържат ниски положителни температури от 5° С до 10° С за да се предотврати възможно замръзване на тръби и инсталации пълни с вода;
• режим за получаване на топла вода за битови нужди – в комбинация с един от по-горе изброените режими се задава желаната температура на топлата вода в бойлера. Микропроцесорният контролер следи температурата в бойлера и пренасочва топлинния поток за подгряване на водата при необходимост.

По-горе са изброени най-често използваните от всички възможни режими на работа. Подробно описание за настройване се прилага към техническия паспорт на всеки термопомпен агрегат.