Геотермийн дулааны насосны систем дэх үр ашгийн технологи
Геотермаль дулааны насос (GHP) нь барилгыг халаах, хөргөхөд эрчим хүчний хэмнэлттэй шийдэл гэж улам бүр хэлэлцэгдэж байна. Өндөр температурын усан сан ашигладаг томоохон хэмжээний геотермаль цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь геотермаль дулааны насос нь жилийн турш харьцангуй тогтвортой температурыг хадгалдаг гүехэн геотермаль дулааны эх үүсвэр дээр ажилладаг. Газрын температурын тогтвортой байдал - байршлаас хамааран ихэвчлэн араваас хорин градусын хооронд байдаг - нь GHP-д дулааныг гадны хэлбэлзэлтэй агаартай шууд солилцдог уламжлалт HVAC системээс илүү үр ашигтай дамжуулах боломжийг олгодог. Энэхүү нийтлэлд геотермаль дулааны насосны системийг бүрэлдэхүүн хэсэг, дизайнаас эхлээд удирдлага, барилгын системтэй нэгтгэх хүртэл улам бүр үр ашигтай болгодог гол технологиудыг авч үзэх болно.
Ажлын зарчим ба үр ашгийн эх үүсвэрүүд
Үндсэндээ дулааны насос нь хөргөлтийн цикл ашиглан дулааны энергийг нэг байршлаас нөгөө байршилд дамжуулдаг. Халаалтын горимд систем нь газраас дулааныг (газрын хоолой дахь эргэлдэгч шингэнээр дамжуулан) гаргаж аваад дараа нь компрессороор дамжуулан температурыг нь "өсгөж", өрөөнд дамжуулдаг. Хөргөлтийн горимд энэ үйл явц эсрэгээрээ явагддаг: өрөөнөөс дулааныг газарт дамжуулдаг. Дулааны насос нь эсэргүүцэлтэй цахилгаан халаагуур шиг дулааныг "үйлдвэрлэдэггүй", харин аль хэдийн байгаа дулааныг дамжуулдаг тул өндөр үр ашигтай байдаг. Нийтлэг гүйцэтгэлийн хэмжүүр нь халаалтын COP (Гүйцэтгэлийн коэффициент) болон хөргөлтийн EER/SEER юм. Илүү тогтвортой температурын эх үүсвэртэй тул геотермаль дулааны насос нь агаар-агаар дулааны насосоос илүү өндөр COP-д хүрдэг, ялангуяа цаг агаарын эрс тэс үед.
Хувьсах хурдтай компрессорын технологи (инвертер)
Сүүлийн арван жилд гарсан хамгийн том үр ашгийн сайжруулалтын нэг бол хувьсах хурдтай компрессор ашиглах явдал юм. Уламжлалт асаах/унтраах системүүд нь компрессорыг бүрэн хүчин чадлаар нь ажиллуулж, дараа нь зогсоохыг шаарддаг бөгөөд энэ нь эрчим хүчийг үрж, элэгдлийг хурдасгадаг эхлүүлэх-зогсоох циклийг бий болгодог. Инвертер компрессорууд нь барилгын бодит ачаалалд үндэслэн хурдыг тохируулж чаддаг. Нөлөөлөл:
1. Ашиглалтын ихэнх хугацаанд давамгайлдаг хэсэгчилсэн ачааллын нөхцөлд цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах.
2. Хэт их/дутуу уналт байхгүй тул өрөөний температурын тогтвортой байдал илүү сайн байдаг.
3. Эхлэх-зогсоох хугацаа багассан тул эд ангийн ашиглалтын хугацаа уртссан.
Практикт хувьсах системүүд нь илүү нарийвчлалтай хүчин чадлын загварыг бий болгодог тул суурилуулалт нь хэт "хэт том" байх шаардлагагүй юм.
Дулаан солилцуур болон газрын гогцооны оновчтой загвар
Газардуулгын гогцоо нь барилга болон газрын хоорондох гол дулаан солилцуур юм. Системийн үр ашиг нь гогцооны дизайны чанараас ихээхэн хамаардаг бөгөөд буруу зохион бүтээгдсэн гогцоо нь шингэний температур хэт бага эсвэл хэт өндөр болж, компрессорыг илүү их ажиллуулахад хүргэдэг.
Хоёр нийтлэг тохиргоо нь хаалттай гогцоо ба нээлттэй гогцоо юм:
– Битүү гогцоотой: эргэлтийн ус/хөлдөлтийн эсрэг хольцоор дүүргэсэн полиэтилен хоолой (ихэвчлэн HDPE). Усны биед (цөөрөм/нуурын гогцоо) хүртэл босоо (цооног) эсвэл хэвтээ (шуудуу) суурилуулж болно.
– Нээлттэй гогцоо: газрын доорх ус/худаг усыг эх үүсвэр болон дулаан шингээгч болгон ашиглах (усны чанар болон зөвшөөрлийн талаар хатуу дүрэм журамтай).
Давталтын талын үр ашгийн технологид дараахь зүйлс орно.
– Илүү өндөр дулаан дамжуулалттай хоолойнууд болон гоожиж алдагдах болон урсгалын эсэргүүцлийг хамгийн бага байлгадаг хайлуулах технологитой.
– Хоолой болон хөрс/чулуулгийн тогтоцын хоорондох дулаан дамжуулалтыг сайжруулдаг босоо цооногт зориулсан дулааны зуурмаг.
– Хөрсний дамжуулах чадварыг зураглахын тулд дулааны симуляци болон дулааны хариу урвалын туршилт (TRT) хийх, ингэснээр нүхний урт болон гогцооны тоо шаардлагатай хэмжээгээр байх бөгөөд хэт бага биш (үр ашиггүй), хэт их биш (үнэтэй) байх ёстой.
– Эргэлтийн насосны дулаан дамжуулалт болон эрчим хүчний хэрэглээг тэнцвэржүүлэхийн тулд шингэний урсгалын хурдыг зөв зохицуулах.
Бага GWP ажлын шингэн ба хөргөлтийн бодис
Үр ашиг нь зөвхөн цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ төдийгүй хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөлөлтэй холбоотой юм. Хөргөлтийн тал дээр салбарын чиг хандлага нь дэлхийн дулаарлын потенциал (GWP) багатай хөргөлтийн бодис руу чиглэж байна. Хөргөлтийн бодисын сонголт нь дараахь зүйлд нөлөөлдөг.
- системийн ажлын даралт,
– мөчлөгийн үр ашиг,
– аюулгүй байдал (шатамхай чанар/хордлогын ангилал),
- материалын нийцтэй байдал.
Хөргөгчөөс гадна газрын гогцооны шингэнүүд нь хүйтэн цаг агаарт хөлдөхөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд ихэвчлэн хөлдөлтийн эсрэг нэмэлт (пропилен гликол гэх мэт) агуулсан усыг ашигладаг. Зөв найрлага нь эргэлтийн насосны хэт их эрчим хүч зарцуулалтаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд зуурамтгай чанарыг бага байлгаж, зэврэлт эсвэл бохирдол үүсэх эрсдлийг бууруулдаг.
Өндөр үр ашигтай эргэлтийн насос болон даралтын зөрүүний хяналт
Олон системд, ялангуяа арилжааны суурилуулалтад эргэлтийн насосны энерги нь чухал бүрэлдэхүүн хэсэг байж болно. Тиймээс өндөр үр ашигтай мотортой (жишээлбэл, ECM технологи) хувьсах хурдтай насосыг ашиглах нь улам бүр түгээмэл болж байна. Дифференциал даралтын мэдрэгч болон ухаалаг удирдлагын тусламжтайгаар системүүд дараахь зүйлийг хийж чадна.
– дулаан дамжуулах шаардлага бага үед насосны хурдыг бууруулах,
- тогтвортой байдлыг хангахын тулд хамгийн бага урсгалыг хадгалах,
- дуу чимээ болон чичиргээг бууруулдаг.
Үүний үр дүнд зөвхөн дулааны насосны COP-оос гадна компрессороос гадна бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бүхэл бүтэн экосистем болох "Системийн тэнцвэр"-ээс эрчим хүчний хэмнэлт гардаг.
Ухаалаг удирдлагын систем болон BMS интеграцчилал
Орчин үеийн удирдлага нь "зүгээр л ажилладаг" системүүд болон үнэхээр үр ашигтай системүүдийн хоорондох гол ялгаа юм. Мэдрэгч болон алгоритм дээр суурилсан удирдлага нь дараахь зүйлийг удирдаж чадна.
– цаг агаарын байдлаас хамааран тохируулсан тохируулгын цэг (гадаа дахин тохируулах),
- байрны хуваарь,
– бүсийн тэргүүлэх чиглэл,
– шаардлагагүй халаалт-хөргөлтийн нэгэн зэрэг үйлдлээс зайлсхийх.
Арилжааны барилгуудад Барилгын Удирдлагын Систем (BMS)-тэй нэгтгэх нь цогц оновчлолыг бий болгодог: цахилгаан, гогцооны температур, өрөөний температур, тэр ч байтугай хавхлага болон насосны төлөв байдлын өгөгдлийг шинжилж, гүйцэтгэлийн доройтол, агаар хуримтлагдсан эсвэл бохирдол зэрэг гажигийг илрүүлдэг. Урьдчилан таамагласан засвар үйлчилгээний тусламжтайгаар үр ашгийн алдагдлыг томоохон эвдрэл болохоос нь өмнө урьдчилан сэргийлэх боломжтой.
Холимог систем ба хаягдал дулааны ашиглалт
Халаалт болон хөргөлтийн ачааллыг "тохируулах" боломжтой үед үр ашиг нэмэгддэг. Зарим барилгад зарим бүсэд хөргөлт шаардлагатай байдаг бол заримд нь халаалт шаардлагатай байдаг. Геотермаль системийг нэг бүсээс гаргаж авсан дулааныг нөгөө бүсэд ашиглах боломжийг олгодог хуваалцсан гогцоотой усны эх үүсвэрийн дулааны насос болгон тохируулж болно.
Үүнээс гадна, жишээлбэл, эрлийз геотермаль гэсэн ойлголт байдаг:
– хэт ачааллын оргил үед хөргөх цамхаг эсвэл жижиг бойлер нэмэх,
– анхны зардлыг бууруулахын тулд газрын гогцооны хэмжээг багасгах,
– Хөргөлт давамгайлсан эсвэл халаалт давамгайлсан барилгуудад хөрсний температурын урт хугацааны хэлбэлзлээс зайлсхийх.
Хосолсон аргууд нь ихэвчлэн илүү хэмнэлттэй байдаг бөгөөд хэрэв хяналт тохиромжтой бол бага эрчим хүчний хэрэглээг хадгалсаар байдаг.
Дулааны хадгалалт болон оргил ачааллын стратегиуд
Хөргөлттэй/халуун усны сав эсвэл фазын өөрчлөлтийн материал (PCM) зэрэг дулааны энерги хадгалах технологиуд нь ачааллыг оргил бус цаг руу шилжүүлэхэд тусалдаг. Ашиглалтын хугацаатай цахилгааны тарифтай барилгын эздийн хувьд энэ нь ашиглалтын зардлыг бууруулдаг. Хадгалалт нь дулааны насосны ажиллагааг илүү тогтвортой болгож, мөчлөгийг бууруулж, оновчтой COP-ийг хадгалдаг.
Суурилуулалт, ашиглалтад оруулах, гүйцэтгэлийн чанар
Цаасан дээрх өндөр үр ашиг нь муу суурилуулалтаас болж буурч болно. Чухал хүчин зүйлсэд дараахь зүйлс орно.
– хоолойн гагнуурын төгс бус байдал (бичил гоожилт),
– гогцоонд агаар гацсанаар урсгалын эсэргүүцэл нэмэгддэг,
– мөчрүүдийн хоорондох урсгалын тэнцвэргүй байдал,
– доторх хоолойн дулаалга хангалтгүй байгаа нь дулааны алдагдал/конденсац үүсгэдэг,
– буруу байрлуулсан эсвэл тохируулаагүй мэдрэгчүүд.
Тиймээс ашиглалтад оруулах (анхны туршилт ба тохируулга) нь заавал байх ёстой: урсгалын хурд, оролт/гаралтын температур, даралт, цахилгаан зарцуулалт болон хяналтын хариу үйлдлийг баталгаажуулах. Суурь баримтжуулалт нь урт хугацааны гүйцэтгэлийн үнэлгээг хөнгөвчилдөг.
Хэрэгжилтийн хэтийн төлөв ба бэрхшээлүүд
Үр ашигтай боловч геотермаль дулааны насосууд нь сорилтуудыг дагуулдаг: анхны өрөмдлөг/малталтын зардал, газрын хүртээмж, газрын доорх усны зөвшөөрөгдөх хэмжээ (нээлттэй гогцоотой системд), чадварлаг гүйцэтгэгчдийн хэрэгцээ. Гэсэн хэдий ч технологийн чиг хандлага - хувьсах компрессор, ухаалаг удирдлага, сайжруулсан хоолой, зуурмаг материал, геологийн өгөгдөлд суурилсан дизайн - эрсдэлийг бууруулж, өгөөжийг нэмэгдүүлсээр байна. Сэргээгдэх эрчим хүчтэй хослуулсан үед GHP нь барилгын салбарыг нүүрстөрөгчгүйжүүлэх хамгийн хүчирхэг замуудын нэг юм.
Хаах
Геотермаль дулааны насосны системийн үр ашиг нь зөвхөн ганц бүрэлдэхүүн хэсэг биш, харин инвертер компрессор, зөв газардуулгын гогцооны загвар, үр ашигтай эргэлтийн насос, тохиромжтой хөргөгч болон шингэн, нэгдсэн ухаалаг удирдлагын хоорондын синерги юм. Зөв төлөвлөлт, суурилуулалт, ашиглалтад оруулснаар энэхүү систем нь урт хугацаанд тогтвортой, эрчим хүчний хэмнэлттэй, байгаль орчинд ээлтэй халаалт, хөргөлтийг хангах боломжтой. Суурилуулалтын зардал буурсаар, чадварлаг ажиллах хүч боловсорч байгаа тул геотермаль дулааны насосууд нь олон төрлийн барилгын өндөр хүчин чадалтай HVAC системийн шинэ стандарт болох боломжтой юм.
