Сайт
Главная - Тепловой насос - Тепловой насос

Тепловой насос

Тепловой насос

Для отопления и кондиционирования в качестве источника холода и тепла можно использовать энергию земли, воды и воздуха. Сделать это поможет устройство, называемое тепловым насосом. Принцип действия, который образно можно назвать «холодильник наоборот», был изобретен еще 150 лет назад. Только лишь в нашем веке, когда стоимость энергоносителей возросла, а количество природных ресурсов стала, очевидно, ограниченной, тепловой насос является хорошим решением. Тепловым насосом называется агрегат, который преобразует низкопотенциальное тепло в высокотемпературное, которое необходимо для отопления. В наших широтах наиболее распространены тепловые насосы, использующие энергию земли.
Обусловлено это климатическими условиями и эффективностью работы теплонасосных установок. Эффективность, конечно же, зависит от системы отопления здания, качества утепления, герметичности оконных проемов и т. п. Наиболее оптимально, применять низкотемпературные системы отопления, такие как «теплый пол», теплые стены, фанкойлы, радиаторы рассчитаны на низкие температуры.
Конечно, тепловым насосам нужна электроэнергия, но на 1 кВт потребляемой электроэнергии Вы получаете от 3 до 5 кВт энергии в виде тепла. В теплый период, тепловой насос, может охлаждать помещения.
           

 

     

Тепловые насосы бывают различных типов. Например, теплонасосы «грунт – вода» используют тепло земли и передают его, для обогрева дома, в систему отопления.
Грунт аккумулирует солнечную энергию и нагревается от земного ядра. На глубине ниже 10м его температура постоянна круглый год. Тепло собирается специальной незамерзающей жидкостью, которая называется также «рассол». Циркулируя по внешнему теплообменному контуру, «рассол» собирает тепло у грунта и отдает его фреону, циркулирующему по внутреннему контуру теплового насоса.

Фреон протекает через испаритель, там он кипит и испаряется. Пар поступает в газовую полость компрессора, там он сжимается (при этом температура пара возрастает), после чего поступает в конденсатор, где происходит охлаждение и передача тепла воде системы отопления. Жидкий фреон стекает в конденсатор, откуда, через дроссель, опять попадает в испаритель.

Тепловые насосы, которые используют тепло грунта, часто называю «рассол - вода». В тепловых насосах этого типа наружный контур бывает двух видов: грунтовый зонд и горизонтальный контур. Они выполняются, в основном, из полиэтиленовых или иных труб из пластика, с диаметром 25–40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем эффективнее отбирается тепло, при этом увеличивается и стоимость наружного контура теплового насоса. Горизонтальный коллектор собирает тепло, накопленное в верхних слоях грунта от солнечного излучения, и представляет собой расчетное количество контуров из полиэтиленовых труб, уложенных на глубине ниже уровня промерзания.  

Для оптимальной работы грунтового коллектора, в зависимости от состава грунта, его теплопроводности и геометрии участка, выбирается подходящая схема прокладки труб – зигзаг, спирали разных форм, петля. Хороший теплообмен на грунтах с высокой влажностью, на песчаных сухих участках похуже. В среднем, для дома площадью 200 - 250 м.кв необходимо закопать около 500 – 650 м трубы. Для этого необходим свободный участок с площадью около 350–450 кв. м, примерно в 1,75 – 2 раза больше отапливаемой площади здания. Необходимость в большом пространстве, незанятом строениями, Главный недостаток горизонтального коллектора - необходимость в большом участке, незанятом капитальными строениями. Такой участок можно использовать только в качестве лужайки или цветника.
Основное преимущество - сравнительная простота монтажа и работы по обустройству несколько дешевле, чем стоимость бурения скважин, для грунтовых зондов.

Грунтовые зонды - это пластиковые трубы, которые опускают в скважины на глубину до 100–200 м. При этом необходим небольшой участок земли, но приходится выполнять работы по бурению. Эффективность теплообмена выше, чем у горизонтального коллектора, так как на большой глубине температура грунтового массива выше. Разница в эффективности работы теплонасосной системы на зондах vs горизонтальный коллектор, составляет порядка 20%.
 
По своей конструкции зонды есть разные, но в основном применяется U-образная конструкция. При этом трубы соединены герметично внизу, образуя длинную U-образную петлю, заполненную рассолом. В грунтовом зонде может быть две или больше сдвоенных труб. По одной трубе циркуляционный насос подает жидкость вниз, а по другой она поднимается вверх, к испарителю.
 Пустота в стволе скважины вокруг труб грунтового зонда заливается буровым раствором или специальной смесью. Для коттеджа с отапливаемой площадью 200–250 кв.м, необходимо 250-300м суммарной глубины скважин. Также скважины не должны располагаться по вектору течения подземных вод. Из-за этого тепловой насос будет работать менее эффективно.

В теплонасосных системах, типа «грунт - воздух», тепло отбирается у грунта и посредством компрессора передается в воздух, используемый в системе отопления.
Вода является оптимальным источником тепла, в определенных условиях довольно надежным и максимум эффективным. Если рядом со зданием есть водоем, то можно применять тепловой насос по схеме «вода – вода». Из водоема насосом подается вода, которая циркулирует через промежуточный теплообменник (вместо рассола), передавая тепловую энергию фреону, сброс происходит в тот же самый (или другой, недалеко расположенный) водоем. По эффективности такой тип устройства системы наиболее энергоэффективный. Хотя, по причине загрязненности, необходимо принимать меры по подготовке воды перед тем, как подавать ее в теплообменник и периодически производить чистку. 
По этой причине, тепловые насосы «вода – вода» используются нечасто. Обычно водоем используют следующим образом: на дно укладывается конструкция, похожая на грунтовый коллектор. «Подводный» коллектор топится грузами или устанавливается в донном грунте, температура которого несколько
выше, чем воды в водоеме. В результате получается тепловой насос «рассол – вода», использующий тепло воды водоема. 
Тепловые насосы «воздух– воздух» и «вода - воздух» похожи на кондиционеры по принципу работы, по стоимости они немного дешевле "классических" тепловых насосов, но проигрывают им по эффективности работы в морозы.
  Выполняться такое оборудование может в варианте сплит или моно. В первом варианте система состоит из 2-х блоков, соединенных трубопроводами: в наружный блок входит вентилятор и испаритель, а внутренний содержит автоматику и конденсатор. Компрессор может находиться во внутреннем или в наружном блоке. Во втором варианте все элементы собираются в одном корпусе и устанавливаются в доме, на улицу выводится гибкий воздуховод, либо же на улице. 
Тепловой насос имеет много преимуществ. Система гарантированно долговечна, сам тепловой насос работают как минимум 20–25 лет (на компрессоры производители заявляют эксплуатацию не менее 25-ти лет), после этого компрессор может быть заменен и теплонасосная установка будет продолжать работать. Кроме того, установки тепловых насосов абсолютно безопасны - отсутствует топливо, огонь и опасные газы. И, конечно же, экологическая чистота такой системы. Применение тепловых насосов сокращает потребность в электроэнергии.
При выборе теплового насоса не стоит проектировать мощность оборудования на полное покрытие потребности в тепле: количество морозных дней за сезон обычно порядка двух-трех недель, рекомендуется выбирать тепловой насос с мощностью 60–80% от пиковой мощности. Для покрытия пиковых нагрузок можно предусмотреть резервный котел или использовать встроенные ТЭНы.
Первоначальные капиталовложение в систему отопления (охлаждения) на базе теплового насоса довольно немаленькие. Но, если рассмотреть ситуацию в разрезе гарантированного роста цен на энергоносители, то за счет минимальных эксплуатационных расходов, такая система окупит себя во вменяемые сроки. Также поможет экономить многотарифный электросчетчик в паре с теплоаккумулятором (буферная емкость) - накопленное тепло по более низким тарифам в ночное время.

Наши партнеры

Vaillant
Meibes
TECE
Sanha
Uponor