Газрын эх үүсвэрт дулааны насосын ажиллах зарчим
Зарчмын үндэс: дулаан үүсгэдэггүй, зөөдөг машин
Дулааны насос нь дулаан үүсгэдэггүй, харин бага температуртай орчноос дулааны энергийг "татаж аваад" илүү өндөр температурт хүргэж зөөдөг төхөөрөмж юм. Газрын эх үүсвэрт (ground source) насос нь энэ бага температуртай эх үүсвэрээ гадаад агаараас биш, харин газрын гүнээс авдгаараа онцлогтой. Гадаад агаар нь −40°С хүрдэг Монголын нөхцөлд энэ нь шийдвэрлэх давуу тал болдог: тодорхой гүнд газрын хөрсний температур улирлын хэлбэлзлээс үл хамааран харьцангуй тогтвортой хадгалагддаг тул эх үүсвэрийн температур өвлийн туршид унахгүй.
Хөргөлтийн эргэлт хэрхэн ажилладаг вэ
Насосын дотор хаалттай эргэлтэд ажлын бодис буюу хөргөгч (refrigerant) байнга эргэлдэнэ. Эргэлт нь дөрвөн үндсэн үе шаттай:
- Ууршуулагч — газрын хүрээллээс ирсэн бага температурын дулаан ажлын бодисыг буцалгаж уур болгоно.
- Шахуурга (компрессор) — уурыг шахаж даралт, температурыг нь огцом өсгөнө. Гагцхүү энэ шатанд цахилгаан эрчим хүч зарцуулагдана.
- Шингэрүүлэгч (конденсатор) — халсан уур байрны халаалтын усанд дулаанаа өгч, буцаад шингэн болно.
- Тэлэлтийн хавхлага — шингэний даралтыг бууруулж, эргэлтийг дахин эхлүүлнэ.
Үр ашгийг COP (гүйцэтгэлийн коэффициент) буюу системд өгсөн дулаан ба зарцуулсан цахилгааны харьцаагаар илэрхийлнэ. Сайн зохион байгуулалттай газрын эх үүсвэрт систем COP 3.5–4.5-д хүрдэг — өөрөөр хэлбэл 1 кВт·ц цахилгаанаар ойролцоогоор 3.5–4.5 кВт·ц дулаан гаргаж авна.
Газрын дулаан солилцуурын хэлбэрүүд
Хэвтээ коллектор
Хоолойг талбайд хэвтээгээр, хөрс хөлдөх гүнээс доор булна. Монголын ихэнх нутагт хөлдөлтийн гүн 2–3.5 м хүрдэг тул коллекторыг үүнээс доогуур байрлуулах шаардлагатай бөгөөд их талбай эзэлдэг.
Босоо цооног (геотермаль зонд)
50–150 м гүн цооногт U хэлбэрийн хоолой буулгана. Гүн рүү орох тусам геотермаль градиент (ойролцоогоор 2.5–3°С/100 м) температурыг нэмэгдүүлдэг тул талбай хомс хотын нөхцөлд илүү тогтвортой шийдэл болдог.
Цахилгаан хангамж ба хамгаалалт
Компрессорын хөдөлгүүр нь ихэвчлэн 0.4 кВ (380/220 В) гурван фазын асинхрон хөдөлгүүр байдаг. Асах агшны гүйдэл нэрлэснээсээ хэд дахин өндөр байдаг тул зөөлөн асаагч (soft starter) эсвэл давтамжийн хувиргагчаар (frequency drive) тэжээх нь торны хүчдэлийн уналтыг багасгана. Байгууламжийг найдвартай ажиллуулахад дараах зүйлс заавал шаардлагатай:
- Хөдөлгүүрийн хэт ачаалал, богино холболтоос хамгаалах реле хамгаалалт ба таслуур;
- Металл их биеийн найдвартай газардуулга ба тусгаарлагын эсэргүүцлийн үечилсэн хяналт;
- Эргэлтийн шингэн (гликолийн уусмал) ба хөргөгчийн даралтын хяналт, автомат хаах хамгаалалт.
Ийнхүү зөв тооцоолж, зөв суурилуулсан газрын эх үүсвэрт дулааны насос нь Монголын хатуу ширүүн уур амьсгалд ч уламжлалт цахилгаан халаагуураас 3–4 дахин бага цахилгаанаар байрыг халааж, эрчим хүчний зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулах бодит боломжтой.