مضخات الحرارة المخصصة

المصدران الرئيسيان للطاقة الحرارية الأرضية ، والتي تعرف أحيانًا باسم الطاقة الحرارية الأرضية والهواء. من المحتمل أن يكون الماء هو أفضل مصدر ، إن وجد ، ويأتي تحت العنوان العام لمصادر تحت الأرض. البعض ، وخاصة استخدام HPP الناجح للبحيرات القريبة كمصدر. يتم توزيع الماء (ويفضل أن يحتوي على بعض الجليكول لمنع التجميد) من خلال الملف المغمور في البحيرة ، وهو يأخذ الحرارة حتى يصل إلى المبخر في HP عند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة البحيرة. تتمثل ميزة الماء كمصدر في أن درجة الحرارة مستقرة بدرجة كافية ، وكقاعدة عامة ، أعلى من 10C. قد يتم تقديم الماء الموجود في البحيرة أو المياه الجوفية مباشرة إلى المبخر ، ولكن يجب مراعاة تأثير الملوثات. قد تسمح الظروف الجيولوجية بالتنقيب عن مصدر المياه ، والعودة إلى المياه الجوفية ، ولكن مرة أخرى ، يمكن أن تسبب المواد الملوثة في الماء مشاكل. مع أي مصادر للمياه ، يجب توخي الحذر لمراعاة اللوائح المحلية.

تحت عمق معين من درجات حرارة الأرض لا تزال مستقرة نسبيا وهناك عدة طرق لاستخراج الحرارة من الأرض. تعتبر مضخة التسخين ذات المصدر الأرضي (GSHP) مصدرًا نموذجيًا لدرجة حرارة 5-10C والتقنية الأكثر تكرارًا ، عند النظر في أنظمة التدفئة. تم وضع إحدى الطرق لاستخراج الحرارة لتوزيع محلول الغليكول عبر الأنابيب البلاستيكية في الخندق (الشكل 27.2) ، وعلى مصدر الأرض ، يتصرف بطريقة مشابهة جدًا لمصدر المياه.

طريقة بديلة يمكن استخدامها عندما تكون المساحة محدودة ، وحفر ثقوب ودوران سائل التبريد (مرة أخرى في حلقة مغلقة) بعمق كافٍ للحصول على الحرارة اللازمة. يعد عمق الحفر 50 m صاعدًا ونموذجيًا ، لكنه لا يزال في منطقة يتم تحديد درجة حرارة التربة فيها بالدرجة الأولى بواسطة درجة حرارة الهواء. GSHPs التقاط الحرارة الشمسية المخزنة في الأرض. من الممكن أيضًا تعميم مادة التبريد التي تدخل مباشرة أنبوب النحاس في الحفر. يؤدي ذلك إلى إزالة أحد حواجز الحرارة ، ولكنه يزيد من شحنة مادة التبريد ، وهناك دائمًا خطر تسرب مادة التبريد تحت الأرض ، والتي قد تكون باهظة الثمن. وحدة HP المُجمعة في المصنع نفسها مضغوطة تمامًا وتحتوي على دائرة تبريد كاملة ومضخات لتدوير السائل الثانوي البارد والدافيء. 27.3. يتم استخدام مبردات HFC بشكل أساسي ، وهناك افتراض باستخدام البروبان ، R290 ، في وحدة خارجية مدمجة. يرجى ملاحظة أن ضاغط وتفريغ الأنابيب الساخنة معزولة للحد من فقدان الحرارة في الغلاف الجوي.

في المملكة المتحدة ، الهواء واضح ومصدر مناسب جدًا للحرارة. درجة حرارة الهواء في حدود 5-15C معظم موسم التدفئة ، أعلى من عند استخدام مصادر المياه الجوفية لمعظم السنة ، مما أدى إلى أداء ممتاز. دون الحفر أو الشرائح من التكلفة المثبتة لهذه الوحدات تميل إلى أن تكون أصغر بكثير ، وهناك أيضا أقل بكثير انقطاع. في ASHP في الشكل. 27.4 يحتوي على دائرة التبريد الكاملة ويشبه في هذا الصدد GSHP ، ولكن مع مبخر لفائف الهواء ومروحة بدلا من مبادل حراري لوحة ومضخة المياه.

ومع ذلك ، هناك بعض العيوب مع مصدر الهواء. تغير درجة الحرارة في الهواء الطلق يؤثر بشكل كبير على القدرة والكفاءة. على وجه الخصوص ، في ظروف انخفاض درجات حرارة الهواء المحيط تؤدي إلى انخفاض الأداء ويضيف إلى مشكلة تكوين الجليد على دوامة مفتوحة. إزالة الجليد يمكن القيام به من قبل عكس صمام تسليم مؤقت للغاز الساخن في الملف الخارجي ، على الرغم من أن هذا قد يكون له تأثير غير مرغوب فيه فجأة تبريد الماء الساخن! هناك طريقة أخرى تتمثل في إعادة توجيه غاز التفريغ المحدد للمبخر بمساعدة صمام تجاوز الغاز الساخن. على الرغم من أن مدة درجة الحرارة المنخفضة جدًا لظروف الهواء الخارجي يمكن أن تكون قصيرة نسبيًا ، فإن وصولها يتزامن مع الحاجة الأكثر إلحاحًا للتدفئة ، وبالتالي من المهم جدًا أن يتمكن ASHP من التعامل معها. تتطلب السعة الكافية وحدات أكثر مما هو مطلوب للمصدر الأرضي ، أو استخدم مصدرًا إضافيًا للحرارة أثناء فترات البرد. وهذا ما يسمى أحيانا التدفئة احتياطية.

درجة الحرارة التي يتم فيها رفع الحرارة أو رفعها حسب درجة الحرارة المطلوبة في نقطة الاستخدام ونظام التوزيع. يمكن تسليم التدفئة في الفضاء في أقل من 25C إذا تم تسخين الهواء مباشرة ، ولكن الحاجة إلى الذهاب في غرفة الوحدات متطلبات صغيرة لدرجة حرارة التكثيف العالية نسبيا. تتطلب المبادلات الحرارية لغازات التبريد / الهواء اختلافًا أكبر في درجة الحرارة عن المبادلات الحرارية لغازات التبريد السائلة.

واحدة من أكثر الطرق فعالية لتوفير أرضيات التدفئة الفضاء ، ونظام توزيع المياه. تتكون من لفائف بلاستيكية ، مضمنة في أرضية صلبة ، فوق طبقة العزل الحراري. باستخدام هذا النظام ، يمكن توزيع الماء عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا ، على سبيل المثال ، 35-40C ، شريطة توفر سطح كافٍ للأرضية. تحت الأرض أقل ملاءمة للمباني ذات الأرضيات المعلقة ويستخدم حصرا تقريبا في بناء محطات جديدة للطاقة النووية. مشعات الجدار تؤدي إلى أرضية أقل من Cops مع لفائف ، بسبب ارتفاع درجة حرارة الماء غير مطلوب.

يتطلب توفير الماء الساخن (DHW) بالإضافة إلى تسخين المبنى نظام إدارة حتى تتمكن HP من توفير حرارة منخفضة الحرارة لتسخين المساحة بعد تلبية الطلب على DHW. بالإضافة إلى ذلك ، فإن زيادة السخانات الكهربائية الغاطسة أو المدفأة المدمجة لرفع درجة حرارة الماء إلى 60C.

يمكن ملاحظة أن هناك عددًا من التكوينات الممكنة من HP وأن كل تطبيق يتطلب دراسة متأنية لمصدر ومغسلة وطبيعة الاستخدام. يرجع الأداء في المقام الأول إلى كفاءة مصدر الحرارة ومغسلة الحرارة ، وعدم تقدير سعة الوحدة. هناك خطر انخفاض في التكاليف عن طريق تقليل حجم المجمع ، أو عن طريق تثبيت عدم وجود أسطح التدفئة في المبنى. كلاهما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة المفرط وخفض السعة و COP. يجب اعتبار عزل المبنى التصميم الأول لنظام التدفئة. عادة ما يكون الوصول إلى مستوى العزل وتثبيت سعة إضافية من HP أرخص ، وهذا يختلف تمامًا عن اعتبارات النفقات الحالية.

توجد نقاط تصنيف محطات الطاقة الكهرومائية في المواصفات القياسية الأوروبية 14511 ، 2004 ، لكن ظروف التشغيل الفعلية يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا على مدار العام. تخفيض درجة حرارة استهلاك المياه ، الذي يشار إليه أحيانًا باسم إدارة التعويضات (انظر الشكل 27.5) ، يجلب فوائد أداء كبيرة خلال فترات انخفاض حمل التدفئة. لتحديد المعلمة الأكثر أهمية لمفهوم COP الموسمي أو MINSTREL ، يُطلق عليها أحيانًا عامل الأداء الموسمي (SPF). إنها تحدد نسبة الإنتاج السنوي للحرارة إلى الناتج السنوي لإشارة الدخل ، مع الطبيعة المحلية لبيانات الطقس لتأسيس حمل التدفئة ، وفي حالة مصدر الهواء ، أداء HP. هذا هو الخيار الذي يجب استخدامه في تقييم مزايا الإنفاق الحالية لـ HP مقارنة بطرق التدفئة التقليدية. مثال على مزايا HP من حيث استخدام الوقود الأحفوري ، وانبعاثات الكربون ، وتكاليف التشغيل ، مذكورة في القسم 30.4.

توفر المكافأة التي يوفرها محرك الغاز HPP حرارة إضافية من سائل تبريد المحرك عند درجة حرارة أعلى من سائل التبريد في مكثف. افتح الضاغط مطلوبًا وبعد التثبيت الثابت ، والمطلوب تشغيله لفترة طويلة نسبيًا دون الانتباه ، يجب أن تكون مجموعة محرك الأقراص قوية بما يكفي لتحمل الاهتزاز الإضافي ويجب فصلها عن بقية الدائرة. نظم VRF يحركها محرك الغاز تبدأ في الظهور في التطبيقات التجارية ...