گرمایش و سرمایش با پمپ حرارتی - قسمت 3

پمپ های حرارتی زمینی

پمپ های حرارتی منبع زمینی از زمین یا آب زیرزمینی به عنوان منبع انرژی حرارتی در حالت گرمایش و به عنوان سینک برای دفع انرژی در حالت سرمایش استفاده می کنند. این نوع سیستم ها شامل دو جزء کلیدی هستند:

• مبدل حرارتی زمین: این مبدل حرارتی است که برای افزودن یا حذف انرژی حرارتی از زمین یا زمین استفاده می شود. تنظیمات مختلف مبدل حرارتی امکان پذیر است و در ادامه در این بخش توضیح داده شده است.
• پمپ حرارتی: به جای هوا، پمپ های حرارتی منبع زمینی از سیالی استفاده می کنند که در مبدل حرارتی زمین به عنوان منبع (در گرمایش) یا سینک (در سرمایش) جریان دارد.
  در سمت ساختمان، هر دو سیستم هوا و هیدرونیک (آب) امکان پذیر است. دمای عملیاتی در سمت ساختمان در کاربردهای هیدرونیک بسیار مهم است. پمپ های حرارتی هنگام گرم کردن در دماهای پایین تر از 45 تا 50 درجه سانتیگراد کارآمدتر عمل می کنند و آنها را برای کف های تابشی یا سیستم های فن کویل مناسب تر می کند. در صورت استفاده از رادیاتورهای با دمای بالا که به دمای آب بالاتر از 60 درجه سانتیگراد نیاز دارند، باید مراقب باشید، زیرا این دماها معمولاً از محدودیت های اکثر پمپ های حرارتی مسکونی فراتر می روند.

بسته به نحوه تعامل پمپ حرارتی و مبدل حرارتی زمینی، دو طبقه بندی مختلف سیستم ممکن است:

• حلقه ثانویه: یک مایع (آب زیرزمینی یا ضد یخ) در مبدل حرارتی زمین استفاده می شود. انرژی حرارتی منتقل شده از زمین به مایع از طریق مبدل حرارتی به پمپ حرارتی منتقل می شود.
• انبساط مستقیم (DX): یک مبرد به عنوان سیال در مبدل حرارتی زمین استفاده می شود. انرژی حرارتی استخراج شده توسط مبرد از زمین مستقیماً توسط پمپ حرارتی استفاده می شود - هیچ مبدل حرارتی اضافی مورد نیاز نیست.
  در این سیستم ها مبدل حرارتی زمینی بخشی از خود پمپ حرارتی است که در حالت گرمایش به عنوان اواپراتور و در حالت سرمایش کندانسور عمل می کند.

پمپ های حرارتی زمینی می توانند مجموعه ای از نیازهای آسایش را در خانه شما برآورده کنند، از جمله:

• فقط گرمایش: پمپ حرارتی فقط در گرمایش استفاده می شود. این می تواند شامل گرمایش فضا و تولید آب گرم باشد.
• گرمایش با "سرمایش فعال": پمپ حرارتی هم در گرمایش و هم در سرمایش استفاده می شود
• گرمایش با "سرمایش غیرفعال": پمپ حرارتی در گرمایش استفاده می شود و در سرمایش دور می زند. در سرمایش، سیال از ساختمان به طور مستقیم در مبدل حرارتی زمین خنک می شود.

عملیات گرمایش و "سرمایش فعال" در بخش زیر توضیح داده شده است.

مزایای عمده سیستم های پمپ حرارتی منبع زمینی

بهره وری

در کانادا، جایی که دمای هوا می‌تواند به زیر 30 درجه سانتی‌گراد برسد، سیستم‌های منبع زمینی می‌توانند کارآمدتر عمل کنند زیرا از دمای زمین گرم‌تر و پایدارتر بهره می‌برند. دمای معمولی آب ورودی به پمپ حرارتی منبع زمینی معمولاً بالاتر از 0 درجه سانتیگراد است که در سردترین ماههای زمستان برای اکثر سیستمها COP حدود 3 را ایجاد می کند.

ذخیره انرژی

سیستم های منبع زمینی هزینه های گرمایش و سرمایش شما را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. صرفه جویی در هزینه انرژی گرمایش در مقایسه با کوره های الکتریکی حدود 65٪ است.

به طور متوسط، یک سیستم منبع زمینی به خوبی طراحی شده، صرفه جویی هایی را به همراه خواهد داشت که حدود 10 تا 20 درصد بیشتر از بهترین پمپ حرارتی منبع هوا با آب و هوای سرد در کلاس ارائه می شود که به اندازه ای است که بیشتر بار گرمایش ساختمان را پوشش دهد. این به این دلیل است که دمای زیر زمین در زمستان بیشتر از دمای هوا است. در نتیجه، یک پمپ حرارتی منبع زمینی می تواند گرمای بیشتری را در طول فصل زمستان نسبت به پمپ حرارتی منبع هوا فراهم کند.

صرفه جویی واقعی انرژی بسته به آب و هوای محلی، کارایی سیستم گرمایشی موجود، هزینه های سوخت و برق، اندازه پمپ حرارتی نصب شده، پیکربندی حفاری و تعادل انرژی فصلی و عملکرد بازده پمپ حرارتی در CSA متفاوت خواهد بود. شرایط رتبه بندی

یک سیستم منبع زمینی چگونه کار می کند؟

پمپ های حرارتی زمینی از دو بخش اصلی تشکیل شده اند: مبدل حرارتی زمینی و پمپ حرارتی. بر خلاف پمپ های حرارتی منبع هوا، که در آن یک مبدل حرارتی در بیرون قرار دارد، در سیستم های منبع زمینی، واحد پمپ حرارتی در داخل خانه قرار دارد.

طرح های مبدل حرارتی زمین را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

• حلقه بسته: سیستم های حلقه بسته با استفاده از یک حلقه پیوسته از لوله های مدفون در زیر زمین، گرما را از زمین جمع آوری می کنند. یک محلول ضد یخ (یا مبرد در مورد سیستم منبع زمینی DX) که توسط سیستم تبرید پمپ حرارتی چندین درجه سردتر از خاک بیرونی سرد شده است، در لوله‌ها به گردش در می‌آید و گرما را از خاک جذب می‌کند.
  ترتیبات لوله کشی رایج در سیستم های حلقه بسته شامل سیستم های افقی، عمودی، مورب و زمین برکه/دریاچه می باشد (این ترتیبات در زیر، تحت ملاحظات طراحی مورد بحث قرار می گیرند).
• حلقه باز: سیستم های باز از گرمای حفظ شده در آب زیرزمینی بهره می برند. آب از طریق یک چاه مستقیماً به مبدل حرارتی کشیده می شود، جایی که گرمای آن استخراج می شود. سپس آب یا به یک بدنه آبی بالای زمینی مانند نهر یا حوضچه تخلیه می شود یا از طریق یک چاه جداگانه به همان آب زیرزمینی باز می گردد.

انتخاب سیستم لوله کشی در فضای باز به اقلیم، شرایط خاک، زمین موجود، هزینه های نصب محلی در محل و همچنین مقررات شهری و استانی بستگی دارد. به عنوان مثال، سیستم های حلقه باز در انتاریو مجاز هستند، اما در کبک مجاز نیستند. برخی از شهرداری ها سیستم های DX را ممنوع کرده اند زیرا منبع آب شهری آبخوان است.

چرخه گرمایش

تذکر：

برخی از مقالات از اینترنت گرفته شده است. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفا با ما تماس بگیرید تا آن را حذف کنیم. اگر به محصولات پمپ حرارتی علاقه مند هستید، لطفا با شرکت پمپ حرارتی OSB تماس بگیرید، ما بهترین انتخاب شما هستیم.