Тепловые насосы вода-вода являются наиболее эффективным и производительным системами отопительного оборудования на основе низкопотенциальных возобновляемых источниках энергии.

  Водяные теплонасосы используют  тепло, получаемое из любых источников: открытых водоемов, артезианских скважин, колодцев и т.д.

Общий принцип работы теплового насоса вода-вода, можно описать следующим образом:

Первичный теплообменник – контур, по которому циркулирует незамерзающий теплоноситель, располагают на дне водоема, глубже, чем 3 метра над уровнем поверхности. На этой глубине, вода не промерзает и даже зимой сохраняет плюсовую температуру. Циркулируя по водяному контуру, антифриз нагревается до 6-8 градусов, после чего подается в корпус теплонасоса.

Теплообменник насоса вода-вода – строго говоря, устройство имеет два модуля, которые по принципу работы напоминают теплообменник – испаритель и конденсатор. В первом происходит испарение фреона. При этом хладагентом поглощается низкопотенциальная энергия, извлеченная из воды. Фреон, в газообразном состоянии, подается в компрессор.

Дальше требуется преобразовать низкопотенциальную энергию в тепло, достаточное, чтобы нагреть теплоноситель. Для этого, тепловые насосы вода-вода используют компрессор, где под давлением фреон разогревается, после чего поступает во второй теплообменник, называемый конденсатором.

Если при испарении хладагент поглощает большое количество тепла, то во время обратного преобразования в жидкость, энергия выделяется заново. Только теперь, минимальная температура на выходе, составляет не 6-8°С, как было в начале, а 40-70°С. Чтобы преобразовать фреон в газообразном состоянии обратно в жидкость, его под давлением подают в конденсатор. Хладагент конденсируется на стенках, которые расположены в накопительной емкости, подключенной к системе отопления. В результате, разогревается теплоноситель и вода для горячего водоснабжения.

Режим работы ТН вода-вода эффективен по той причине, что озеро или другой водоем, никогда не замерзают полностью. Льдом покрывается только поверхность, создавая надежную теплоизоляцию. Подобный принцип действия настолько эффективен, что становится возможным применение ТН вода-вода в северных регионах России.

Причина использовании теплового насоса.

В связи с отсутствием возможности использовать природный газ в качестве топлива, на одном из мясоперерабатывающих предприятий Курганской области, было принято решение об использовании теплового насоса типа «вода-вода». Дополнительным аргументом в пользу теплового насоса было наличие избытков теплой воды сливаемой с очистных сооружений.

Технологическая схема

Контур с охлаждаемой средой

В используемой системе в качестве охлаждаемой среды использовалась вода, циркулирующая через испаритель. Подача воды осуществляется из озера через два колодца. Колодец забора воды из озера с температурой зимой 3-6⁰С. В колодце расположен насос и датчики уровня и температуры. Колодец  сбора теплой вода с очистных сооружений температурой 20⁰С и наполнением 10м³/ч.  При нехватке теплой воды холодная вода с озера и теплая с очистных, смешиваются и насосом подается в теплообменник-испаритель. Во втором колодце так же установлены датчики температуры и уровня. После теплообменника-испарителя вода сбрасывается в озеро.

Контур с теплоносителем

Контур теплоносителя с переменным расходом. Циркуляционный насос с двумя электродвигателями обеспечивает требуемый расход теплоносителя в зависимости от нагрузки . Регулировка производительности преобразователями частоты.

Контур с хладагентом

В качестве хладагента использовался фреон R134A, что обусловлено необходимостью высокой температуры конденсации. Централь на базе 2 поршневых компрессоров  Bock. В качестве конденсатора использовался теплообменник для нагрева контура с теплоносителем.

Система управления оборудованием:

- использование электронного ТРВ, что  позволяет защитить испаритель от обмерзания;

- ступенчатое регулирование производительности централи;

- применяется переключение компрессоров по наработке;

- используется многоуровневая защита оборудования с дублированием аварийных сигналов;

- сбор данных с оборудования (преобразователи частоты, контроллер электронного ТРВ, теплосчетчик, электросчетчик) по сети Modbus;

- выполнен контроль энергоэффективность установки на основе данных со счетчиков потребленной и полученной энергии(текущий расход и накопленный итог);

- обеспеченна возможность удаленного управления и контроля над работой оборудования.

При полной нагрузке тепловой насос вырабатывает 300кВт тепла. Для температуры в контуре отопления 50⁰, стоимость кВт падает с 6,80 руб. до 1,95 руб.

Фото