Кондиционер от скважины

Пассивный кондиционер. Устройство и принцип работы.

Понятие «Пассивный кондиционер» или «Безмашинное охлаждение» можно отнести к разделу особенностей перевода иностранных определений на русский язык. Попробуем разобраться, что же всё-таки под этим подразумевается? 

С появлением энергосберегающих технологий человечество все больше и больше обращается к огромным и бесплатным ресурсам солнца, ветра, воды, земли. Область кондиционирования воздуха также ищет возможность использования этих ресурсов. И вот пассивный кондиционер - явный представитель такого применения энергосберегающих технологий. 

Пассивный кондиционер не имеет холодильного контура и всех элементов, которые в нем присутствуют. Имеется только контур с хладоносителем. Тогда возникает логический вопрос. А откуда же берется холод? 

Если говорит только o пассивном кондиционере, то в его состав входит насос, фанкойл или несколько насосов и фанкойлов, и система трубопроводов со всевозможной регулирующей и запорной арматурой. В земле на глубину 40-60 метров бурятся отверстия и вставляются U – образные трубы. Под землей между собой трубы создают замкнутый контур, по которым течет обычно вода или другая жидкость, имеющая хорошие теплофизические свойства, и которая способна быстро и много отдать или забрать теплоты. Как известно, под землей на такой глубине температура практически не зависит от времени года и составляет примерно 5С. Такой температуры достаточно чтобы пропустить по подземным трубам нагретую воду, которая, проходя по трубам, охлаждается и далее насосом ее опять подать по трубопроводам для охлаждения чего-либо. 

В пассивном кондиционере такая холодная вода подается в фанкойлы, которые устанавливаются в помещении. В фанкойлах вода охлаждает воздух в помещении, а сама тем временем нагревается и опять по трубопроводам подается на охлаждение под землю. Иногда такое охлаждение называют геотермальным охлаждением. Конструкция фанкойла предусматривает обязательное наличие вентилятора внутри него. Однако не всех может устроить шум, который создает двигатель такого вентилятора, несмотря на то, что шум небольшой. В таком случае вместо фанкойла можно установить простые батареи и воду подавать в батареи, чтобы избежать шумовых эффектов. Реже применяют охлаждение поверхности пола и еще реже – охлаждение стен. Скорость охлаждения при этом упадет в несколько раз. 

Применение пассивного кондиционера в основном сказывается на эффективности работы всей системы. При сравнении обычной сплит- системы производительностью 2 кВт, которая работает на охлаждение, затраты на электроэнергию составляют 750-850 Вт. Пассивный кондиционер такой же производительности будет потреблять электроэнергию только на насосы - около 100–120 Вт. Выгода при эксплуатации очевидна. 

Но не все так гладко. За бурение скважин и материалы единовременно придется заплатить несколько дороже, чем за обычную сплит-систему, к тому же почти все сплит-системы зимой могут работать на обогрев, а пассивный кондиционер работает только летом и только на холод. Можно к системе охлаждения добавить функцию нагрева, что, естественно, приведет к сильному ее удорожанию и усложнению. Можно дополнить пассивный кондиционер тепловым насосом. При такой комплектации зимой система будет работать на тепло как чиллер, в режиме теплового насоса, и геотермальный теплообменник в этом случае будет работать как испарить, а в летнее время – на охлаждение. Еще больше сэкономить на единовременных вложениях можно, если не бурить геотермальные скважины, а те же трубы поместить в воду реки, озера, пруда, где будет происходить такое же охлаждение теплоносителя, циркулирующего в системе охлаждения. 

Если задумываться об энергоэффективности работы, то в качестве источника электроэнергии можно применять солнечные батареи, ветровые генераторы электроэнергии и другие альтернативные источники энергии. К сожалению, в настоящее время все энергосберегающие технологии мало применяются по одной лишь причине – огромной стоимости такого оборудования, но, со временем, все человечество перейдет на такие источники энергии. 

На сегодняшний день легко дискуссировать на тему пассивного кондиционера. Намного труднее все эти идеи рассчитать и реализовать на практике. Существуют совершенно противоположные мнения специалистов, что такие системы вообще только теоретические выкладки фантастических представлений использования энергии земли. Так что остается только ждать, что покажет будущее. 

dantex.ru

Пассивный кондиционер - тепловой насос

Книга Тепловые насосы > Охлаждение > скважины > Тепловые насосы

Установка кондиционеров в Харькове

Пассивный кондиционер – так называют систему охлаждения помещений, состоящую из геотермального контура, фэнкойла и циркуляционного насоса. Геотермальный контур – это обычно V образная петля из полиэтиленовой трубы, опущенная в скважину – т.е. это тот же энергетический колодец, скважинный коллектор, грунтовый коллектор, обычно применяемый для тепловых насосов и заполняемый незамерзающей жидкостью. В случае пассивного кондиционера экономичнее заполнить коллектор обычной водой. Так же как для работы теплового насоса ориентировочно с метра такого грунтового коллектора «снимается приблизительно 50Вт тепла», следовательно, энергетический колодец глубиной 50 метров выдаст около 2,5кВт «тепла или холода».
Пассивный кондиционер с учетом современных технологий (малого потребления электроэнергии вентиляторами фэнкойла и циркуляционных насосов) потребляет в десятки раз меньше электроэнергии, чем обычный кондиционер. Применение пассивного кондиционирования ограничивает дороговизна бурильных работ и организации энергетических колодцев - но если грунт до 3-4 степени буримости (глина-песок-известняк) - то можно бурить малыми буровыми станками, типа БУР-50 с низкой себестоимостью бурения - это увеличивает применение пассивных кондиционеров.

Об источнике низкопотенциальной теплоты:
На рисунке ниже показана зависимость изменений температуры грунта в зависимости от глубины в течение года (сезонных колебаний температур от -20 до +30 градусов Цельсия):

Тв - температура воздуха
Тg - температура грунта
Практически на глубине 8,6 метров и ниже температура грунта при указанных сезонных колебаниях температур не меняется.

Виды центробежных насосов для скважины

Сегодня в качестве промышленого и бытового насоса для скважины во многих случаях используются помпы центробежного типа. Если рассматривать производство, центробежные насосы работают не только для того, чтобы перекачивать воду, но …

Вопросы и ответы по скважинному охлаждению

- здравствуйте, Вы присылали ком. предложение по грунтовому охлаждению, хочу у себя в Крыму установить, как Вы можете мне помочь? - здравствуйте, как у Вас с бурением скважин, легкая ли …

Грунтовое охлаждение

Итоги испытаний грунтового теплообменника 30 метров с фанкойлом и радиатором, 29 июня 2011г.: Рашид 29.06.11г.

msd.com.ua

Тепло от кондиционера - Журнал АКВА-ТЕРМ

С. Трехов

За кондиционером на бытовом уровне прочно закрепилась репутация устройства, работающего в основном на охлаждение воздуха в помещении. Функция обогрева рассматривается при этом как дополнительная. Однако сплит-система, работающая в режиме теплового насоса (ТН), может нагревать не только воздух в помещении, но и воду. А при кондиционировании воздуха хладон (фреон) нагревается до 55–60 °С. Обычно это тепло просто рассеивается во внешней среде. Но в последнее время на рынке появились приборы, в которых предусматривается использование этой энергии для горячего водоснабжения или отопления.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Реверсивный кондиционер
Для того чтобы кондиционер стал работать на обогрев, в принципе, достаточно изменить направление термодинамического цикла. Модели, у которых наряду с основной функцией предусмотрена и возможность нагрева воздуха в помещении, – не редкость. Они стоят дороже, но в межсезонье (осенью и весной) могут заменить обогреватель. Такой кондиционер нагревает воздух в помещении теплом, забираемым извне: имеет место тот же процесс, что и при охлаждении, но наружный и внутренний блоки кондиционера как бы меняются местами. Соответственно, как и в режиме охлаждения, потребляемая аппаратом мощность может быть в три и более раз меньше мощности обогрева.

Обычно при температуре наружного воздуха ниже –5 °С включать кондиционер не рекомендуется: изменяются физические характеристики фреона и компрессорного масла. «Холодный» компрессор может выйти из строя при старте, но и при удачном запуске его износ будет выше допустимого. Кроме этого, при отрицательных температурах замерзает сливное отверстие дренажного шланга, и весь конденсат начинает течь в помещение. Поэтому для предотвращения поломки некоторые модели кондиционеров автоматически отключаются, если температура на улице опустилась ниже определенной отметки.

Но разработаны кондиционеры, адаптированные к зимним условиям. Так, минимальная температура среды для работы на обогрев инверторных кондиционеров FTXG-E/RXG-E (рис. 1) производства компании Daikin (Бельгия) составляет –15 °С, а неинверторных – –10 °С. (Мощность охлаждения и нагрева инверторного кондиционера можно изменять за счет частотного регулирования работы привода компрессора. Это позволяет снизить потребление электроэнергии в среднем на 30 % и более точно поддерживать заданную температуру.)

Сплит-системы японских компаний Toshiba рассчитаны на обогрев при температуре окружающей среды до –15 °С, Sharp – до –8 °С, Panasonic – до –5 °С. Инверторные модели корейских фирм LG эффективны до –15 °С, неинверторные – до –10 °С, Samsung (модели Monte) – до –15 °С (но при использовании фреона R-22 – только до –5 °С).

Существуют и модели, которые рассчитаны на работу при более низкой температуре и при этом могут использоваться как довольно дорогие системы отопления. Например, кондиционеры серии FTXR-E/RXR-E фирмы Daikin работают при наружной температуре до –20 °С, японские Hitachi Premium XH, Cut Out и Air Exchanger – до –20 °С. А сплитсистемы Zubadan (рис. 2) компании Mitsubishi (Япония) – даже до –25 °С. Компания позиционирует это оборудование как ТН, целенаправленно предлагая его для обогрева объектов (рис. 3).

Использование практически любого кондиционера в течение всего года возможно благодаря встраиваемому в него дополнительному адаптационному устройству – всесезонному блоку, который осуществляет подогрев дренажа, картера компрессора и управляет работой вентилятора наружного блока. В этом случае возможна эксплуатация сплит-системы при температурах наружного воздуха до –15…–25 °С. Однако и у адаптированного кондиционера при понижении температуры уменьшается КПД. Так, при –18 °С он становится меньше примерно втрое, по сравнению с номинальным. Поэтому обогреваться кондиционером имеет смысл осенью и весной, когда отопление еще не включили или уже выключили, а на улице холодно.

При температуре наружного воздуха ниже +5 °С внешний блок кондиционера может покрыться слоем инея или льда, что приводит к ухудшению теплообмена или даже к поломке вентилятора. Предотвратить это может такая функция как автоматическое размораживание. Система управления следит за условиями работы кондиционера и в случае риска обледенения периодически запускает его на 5–10 мин в режиме охлаждения без включения вентилятора внутреннего блока, при этом теплообменник наружного блока нагревается и оттаивает.

Рекуперация тепла
Кондиционеры с рекуперацией тепла комплектуются емкостью, в которой аккумулируется вода, нагреваемая хладоном в теплообменнике. Такие сплит-системы, в основном канального или зонального типов, называются «кондиционеры с функцией ГВС». В настоящее время на рынке представлены преимущественно модели, относящиеся по мощности к верхней границе бытового сегмента (при работе на охлаждение – 10 кВт), полупромышленным и промышленным системам. Но сама идея утилизации отводимого избыточного тепла настолько привлекательна, что кондиционеры с функцией нагрева воды уже появляются и на рынке менее мощной техники.

Компанией Ruud (США) разработаны серии кондиционеров и чиллеров SSQ. Данное оборудование способно одновременно с созданием комфортной атмосферы в помещении обеспечить ГВС. Для более экономичной работы блок имеет возможность ступенчатого регулирования. При этом кондиционеры с производительностью по холоду 10,2–81,0 и теплу 11,2–87,0 кВт могут реализовывать следующие схемы работы: «Охлаждение», «Нагрев», «Только ГВС», «Охлаждение и ГВС», «Нагрев и ГВС». Ряд моделей комплектуется встроенным двухконтурным газовым котлом, осуществляющим теплоснабжение при температурах наружного воздуха ниже –10 °С, т.е. тогда, когда использование ТН становится экономически нерентабельным.

Кондиционеры с рекуперацией тепла SHRM (Super Heat Recovery Multi) фирмы Toshiba могут рассматриваться как ступень развития зональных VRF-систем. Если в обычном двухтрубном кондиционере все внутренние блоки работают одновременно только на охлаждение или на обогрев, и его энергоэффективность зависит лишь от заложенных конструкторами характеристик, то при использовании трехтрубных систем появляются дополнительные резервы для экономии энергии.

Работа классической системы кондиционирования в режиме охлаждения подразумевает перенос тепла от воздуха в помещении к более нагретой среде, например, воздуху на улице, при совершении работы (расход энергии на сжатие хладагента компрессором).

В трехтрубной системе каждый внутренний блок может функционировать в своем режиме. Причем именно тогда, когда одни внутренние блоки охлаждают, а другие обогревают, и проявляется основное достоинство таких систем – рекуперация тепла: забираемое из охлаждаемых помещений, оно не сбрасывается в атмосферу, а переносится туда, где требуется обогрев. Для осуществления этого процесса в систему кондиционирования добавляются устройства FS (Flow selector – распределители потоков). Они представляют собой компактные модули с электронными клапанами, которые задают режим работы теплообменника внутреннего блока.

К блоку FS подводятся три трубы системы с рекуперацией тепла, а выходят из него уже две трубы, подключаемые к внутренним блокам. Для каждого из них требуется отдельный распределитель потоков.

В зависимости от числа внутренних блоков, работающих на охлаждение или обогрев, система выбирает приоритетный режим функционирования внешнего блока и осуществляет распределение потоков хладона.

Трехтрубные системы кондиционирования могут работать как в режиме только охлаждения, так и 100 % обогрева, но в этом случае их энергоэффективность будет несколько меньше, чем у стандартных, – за счет более сложной сети и дополнительных элементов. Однако такие «100-процентные» режимы в среднем занимают не более 1/5 общего времени работы кондиционера. Все остальное время потребитель может экономить до 50 % электроэнергии за счет рекуперации тепла. FS-распределитель весит 5 кг и не требует отвода дренажа. От внутреннего блока он может монтироваться на расстоянии до 15 м.

В настоящее время компания Toshiba выпускает уже вторую, усовершенствованную серию систем с рекуперацией тепла. Она построена по модульному принципу и может состоять из трех внешних блоков суммарной производительностью до 84 кВт при числе внутренних блоков – до 48. Все внешние блоки комплектуются двумя идентичными, независимыми инверторными компрессорами двухроторного типа.

Компания «Афрос» (Украина) также предлагает ряд моделей сплит-систем канального типа с функцией ГВС, собранных на базе японских компрессоров, мощностью 5,1–8,5 и 5,6–17,5 кВт по охлаждению и нагреву соответственно. Они реализуют режимы только обогрева, охлаждения воздуха, нагрева воды, а также ее нагрева и охлаждения/обогрева помещения.

В бытовом секторе предложение кондиционеров с функцией ГВС пока невелико, но и здесь «лед тронулся». Так, в апреле 2010 г. китайская компания Gree Electric Appliances представила на российском рынке мультизональную систему Home-GMV (рис. 4), совмещающую функции кондиционера и водонагревателя. Ее максимальная энергоэффективность достигается при одновременной работе в режиме охлаждения воздуха и ГВС. Это стало возможным благодаря гидромодулю, включающему в себя теплообменник «хладон/вода» и насос. Фреон отдает тепло, нагревая воду до 60 °С. Это позволяет не только установить комфортную температуру в помещениях, но и обеспечить ГВС односемейного дома или квартиры.

По словам разработчиков, использование ТН для нагрева воды делает систему в четыре раза экономичнее электрического водонагревателя, а при одновременном охлаждении воздуха – в шесть раз. Новинка оснащена инверторным компрессором, который изменяет свою производительность при частичной нагрузке, т.е. когда включены не все внутренние блоки.

Изготовитель предлагает четыре модификации наружных блоков мощностью 10–16 кВт. Внутренние блоки могут быть настенными, напольно-потолочными, кассетными и канальными. Их холодопроизводительность – от 2,2 до 14,0 кВт.

Система Home-GMV эффективно функционирует при температуре на улице от –15 до +48 °С. При более низких температурах для нагрева воды используется встроенный в водяной бак электронагреватель. Емкость бойлеров – от 250 до 400 л.

Компания Mitsubishi также приступает к производству нового прибора для нагрева воды PWFYP100E-BU. Он имеет теплопроизводительность 12,5 кВт, потребляя всего 2,48 кВт электроэнергии, и может быть использован только в составе систем с утилизацией тепла. При этом температура наружного воздуха изменяется в диапазоне от –20 до 32 °С. Расход воды – 0,60–2,15 м3/ч. Используя энергию теплового насоса и рекуперативное тепло от системы кондиционирования воздуха City Multi R2, новинка может нагревать воду до 70 °С.

Статья напечатана в журнале «Аква-Терм» #6(58) 2010

Опубликовано: 14 декабря 2010 г.

вернуться назад