8.7: Охолодження та нагрівання (III)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 29712

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Теплові насоси наземного джерела (геотермальні)

Наземні або геотермальні теплові насоси (ГПС) аналогічні тепловим насосам повітря-джерела, за винятком того, що джерелом тепла є земля замість зовнішнього повітря.

Наступне відео пояснює, звідки береться тепло в землі.

Як ви спостерігали на відео, земля поглинає та зберігає енергію сонця як тепло, в результаті чого підземні температури коливаються від 40 до 80° F, залежно від місця розташування. Ці температури, які розташовані нижче лінії морозу (яка, як правило, становить 4—5 футів у Пенсільванії), залишаються постійними протягом усього року.

Геотермальні теплові насоси (ГПС) використовують землю як радіатор влітку і як джерело тепла взимку, і тому покладаються на відносне тепло землі для їх опалення та охолодження виробництва.

Через систему підземних труб вони передають тепло від більш теплої землі будівлі взимку, а влітку забирають тепло від будівлі і скидають його в більш прохолодну землю. Тому ГПЧ не створюють тепла, вони переміщують його з однієї області в іншу.

Принцип роботи

Система GHP працює так само, як джерело повітря або тепловий насос повітря-повітря, за винятком того, що:

Зовнішня трубка закопується для вилучення або скидання тепла в землю;
Компресор/конденсаторний блок знаходиться всередині, а не зовні будинку.

Система GHP також має додаткові клапани, що дозволяють теплообмінної рідини (холодоагенту) йти двома різними шляхами: один для нагрівання та один для охолодження. GHP забирає тепло з теплої області і обмінюється теплом на більш прохолодну область, і навпаки.

У наступному відео показано, як працює геотермальний тепловий насос.

Класифікації ГХП

Системи із замкнутим циклом

Горизонтальний

Горизонтальний тип установки, як правило, найбільш економічно вигідний для житлових установок, особливо для нового будівництва, де є достатня кількість землі. Для цього потрібні траншеї глибиною не менше чотирьох футів.

Горизонтальні системи бувають двох типів компонувань, метод двох труб і метод slinky.

Дві труби

До найбільш поширених горизонтальних планувань відносяться:

Схема розташування двох труб (Варіант 1) - одна труба похована на шість футів, а інша труба похована на чотири фути, як показано на малюнку 8.7.1.

Схема горизонтальної замкнутої системи - двотрубна розводка. Описано в тексті вище.

Малюнок 8.7.1. Горизонтальна замкнута система: варіант 1

Схема двох труб (варіант 2) - Обидві труби розміщені поруч на п'ять футів у землі в траншеї шириною два фути, як показано на малюнку 8.7.2.

Схема горизонтальної замкнутої системи. Описано в тексті вище.

Малюнок 8.7.2. Горизонтальна замкнута система: варіант 2

Метод Слінкі™

Як показано на малюнку 8.7.3, труба зациклена, щоб забезпечити більше труб у коротшій траншеї, що скорочує витрати на монтаж та робить можливим горизонтальний монтаж у місцях, неможливих при звичайних горизонтальних застосуваннях. Великі комерційні будівлі та школи часто використовують вертикальні системи, оскільки площа землі, необхідна для горизонтальних петель, була б непомірною.

Схема горизонтальної замкнутої системи - слінковий метод. Описано в тексті вище.

Малюнок 8.7.3. Горизонтальна замкнута система: Slinky ^TM Метод

Вертикальний

Цей тип системи може використовуватися, коли грунт занадто неглибокий для траншеї або коли не хочеться порушувати існуюче озеленення.

Для вертикальної системи отвори (приблизно чотири дюйми в діаметрі) свердлити близько 20 футів один від одного і від 100 до 400 футів глибиною. У ці отвори йдуть дві труби, які з'єднуються внизу U-подібним вигином, щоб утворилася петля. Вертикальні петлі з'єднуються з горизонтальною трубою (тобто колектором), розміщеної в траншеях, і підключаються до теплового насоса в будівлі. Це проілюстровано на малюнку 8.7.4.

Схема вертикальної системи із замкнутим контуром. Описано в тексті вище.

Малюнок 8.7.4. Вертикальна замкнута система

Ставок

Якщо в будинку є вихідні поверхневі води, такі як ставок або озеро, цей тип конструкції петель може бути найбільш економічним, так як немає необхідності копати траншею або колодязь для труб в землі. У цьому типі системи рідина циркулює по поліетиленових трубопроводах у водоймі, так само, як це відбувається в контурах заземлення. Труба може бути згорнута в струнку форму, щоб помістити більше її в задану кількість простору. Цей цикл рекомендується лише в тому випадку, якщо рівень води ніколи не опускається нижче шести-восьми футів на найнижчому рівні, щоб забезпечити достатню здатність теплопередачі. Петлі ставків, що використовуються в замкнутій системі, не призводять до несприятливих впливів на водну систему. Це проілюстровано на малюнку 8.7.5.

Схема системи ставків із замкнутим циклом. Описано в тексті вище.

Малюнок 8.7.5. Система замкнутого контуру: ставок

Системи з відкритим контуром

Цей тип системи використовує свердловину (и) або поверхневу воду в якості теплообмінної рідини, яка циркулює безпосередньо через систему GHP, як показано на малюнку 8.7.6. Після того, як вона циркулює по системі, вода повертається в землю через колодязь, колодязь для підживлення або поверхневий скид. Цей варіант, очевидно, практичний тільки там, де є достатній запас відносно чистої води, і дотримуються всі місцеві норми і правила щодо скидання підземних вод.

Схема системи з розімкнутим контуром. Описано в тексті вище.

Малюнок 8.7.6. Система з відкритим контуром