Теплонасос для отопления частного дома принцип работы

Геотермальные тепловые насосы для отопления дома и их характеристики

Новые технологии появляются во всех сферах жизни, в том числе и в системах теплообеспечения частных домов. Эффективный и экономичный тепловой насос геотермальный – альтернативное оборудование, которое с успехом заменит традиционные нагревательные котлы. Тепловой насос (ТН) можно применять для отопления домов разных площадей, оборудование способно прогреть теплоноситель до +65 С и обеспечить подачу горячей воды.

  • Что такое тепловой геотермальный насос
  • Принцип работы
  • Насосы тепловые земля-земля
  • Насосы тепловые типа вода-вода
  • Правила выбора теплового насоса
  • Расчет мощности геотермального насоса
  • Производители тепловых насосов
  • Стоимость ТН и монтажа
  • Плюсы и минусы применения геотермальных насосов

Что такое тепловой геотермальный насос

Изделие представляет собой автономную станцию, которая применяет для работы низко потенциальную тепловую энергию земли, воды, воздуха. В реальности ТН выглядит как кондиционер, но работающий на обогрев. Благодаря расположению коллектора насоса ниже уровня промерзания грунта, прибор работает и при отрицательных температурах окружающей среды, что позволяет применять станцию в северных регионах.

Принцип работы геотермальных тепловых насосов

тепловой геотермальный насос

На заметку! Для бесперебойного поступления энергии для прогрева дома и ГВС, тепловые насосы комбинируются с системами солнечного отопления.

Принцип работы

Функциональность оборудования основана на постоянных положительных температурах грунта ниже уровня промерзания. По мере заглубления в толщу земли, показатели температуры повышаются. Принцип работы заключается в применении и преобразовании полученной тепловой геотермальной энергии для прогрева теплоносителя дома.

Процесс осуществляется следующим образом:

  • монтируется контур отбора энергии;
  • трубопровод заполняется пропиленгликолем;
  • контур присоединяется к вертикальным геотермальным зонам, заглубленным в скважины на 60-100 м или коллектору отбора, уложенному в грунт ниже точки промерзания (от 1 м заглубления);
  • соляной раствор перемещается по замкнутому кругу между зондами и прогревается до +5 С.. +6 С, затем транспортируется в приемный отсек ТН.

Теперь вступает в работу тепловой насос, забирающий и накапливающий тепло из окружающей среды.

Конструктивно насос представляет собой несколько основных и дополнительных элементов, где происходят все процессы аккумулирования и передачи тепловой энергии теплоносителю:

  1. Контур замкнутого типа. По трубопроводу транспортируется фреон, переходящий из жидкого состояния в газообразное.
  2. Испаритель. Модуль соединен с приемником ТН, нужен для испарения фреона, который поглощает тепло разогретого соляного раствора (пропиленгликоля).
  3. Газообразный фреон перемещается в компрессорную часть насоса, где нагнетается давление. Под давлением газ прогревается до +65 С и впрыскивается в конденсатор.
  4. В конденсаторе прогретый газообразный фреон переходит в жидкое состояние, при этом сохраняет прогрев до высоких температур. Теплообмен осуществляется через стенки конденсатора, за счет чего нагревается теплоноситель в системе отопления строения.

принцип работы насоса

Принцип работы теплового насоса

Таким образом геотермальный тепловой насос для отопления дома обеспечивает прогрев теплоносителя для поддержания температуры в помещении до +25 С. Этого хватит, чтобы сохранять тепло в комнатах в зимние морозы, когда за окном показатель термометра опускается до -30 С.

Рекомендуем к прочтению:

ТН устроен так, что можно присоединять к системам обогрева с низкотемпературными показателями входящего теплоносителя, например, к контуру теплых полов. Безопасное оборудование имеет массу достоинств, а летом устройство работает на охлаждение дома в режиме кондиционера.

На заметку! Если схему теплового насоса соединить с солнечными батареями, система становится энергонезависимой. Автономность подачи тепла, ГВС особенно удобна для строений, вынесенных за пределы города, где нет возможности подключиться к центральным магистралям.

Насосы тепловые земля-земля

Для поддержания работоспособности схемы необходимо обеспечить постоянную подачу тепла из грунта.

Различается два типа выкладки контура со своими особенностями и характеристиками эффективности:

  • Теплообменник горизонтального типа. Закладываются трубы для геотермального контура ниже точки промерзания грунта. Способ не требует использования техники для бурения скважин, можно обойтись своими силами – вырыть траншеи на глубину от 1 м, уложить петли трубопровода. Минус в увеличенном размере петли. Например, для прогрева помещений площадью в 220 м2 необходимо уложить контур на площади не менее 600 м2 (шесть соток). Поэтому горизонтальные теплообменники доступны только при условии обширного придомового участка.
  • Теплообменник вертикального типа. Конструкция представляет собой погружение геотермальных зондов в скважины, которые заглубляются на величину от 200 м. Бурить скважины можно на ограниченных площадях, преимущество в сохранении стабильно высокой температуры – на глубине показатель термометра не опускается ниже +18 С. Минус в обязательности применения буровой техники.

На заметку! Чем глубже бурение, тем выше постоянная температура грунта.

Насосы тепловые типа вода-вода

Это альтернативный вариант применения геотермального насоса, при котором энергия отбирается из воды.

насосы тепловые типа вода-вода

Обустройство контура возможно двумя способами:

  1. Погружение теплообменника на дно водоема. Плюсом является отсутствие длительных земляных работ. Петли выкладываются по дну близлежащего источника воды, который расположен не дальше 100 м от дома. Глубина дна должна быть не менее 3 м.

Важно! Оптимальное решение – наличие собственного пруда. Для размещения петель в реке или озере потребуется получение специального разрешения.

  1. Размещение зондов в артезианских скважинах. При прокачке воды из скважины, потоки прогоняются через тепловой насос, сброс жидкости осуществляется во вторую скважину, которая также уравновешивает давление в обводненных пластах.

Упрощенная схема получения энергии из воды объясняет популярность геотермальных насосов типа вода-вода.

На заметку! Если применяется вариант с артезианскими скважинами, то учитываются затраты на бурение скважин – в данном случае требуются именно артезианские глубины, а это также от 180 м, поэтому придется получать разрешение на проведение работ и привлекать специалистов.

Правила выбора теплового насоса

Модель ТН подбирается в зависимости от условий установки станции. Ограничения могут быть связаны с рельефом местности, уровнем залегания грунтовых вод, отсутствием площади участка для раскладки петель, наличием водоема. Например, если грунт скальный, то бурение до обводненных пластов выльется в значительные расходы – придется искать вариант с горизонтальным расположением петель, а это значит, что происходит освобождение больших площадей участка, или наличие близко расположенного водоема.

На заметку! Чтобы не ошибиться с выбором схемы обустройства, следует обратиться к специалисту. Профессионал составит проект, проведет предварительные расчеты.

правила выбора теплового насоса

Рекомендуем к прочтению:

На что обратить внимание при выборе теплового насоса:

  • СОР. Это сокращение, принятое в мировой практике и определяющее рентабельность установки схемы, то есть производительность оборудования по отношению к затрачиваемому электропитанию. Например, СОР3 показывает, что на каждый 1 кВт потребляемого тока ТН производит 3 кВт тепловой энергии – показатель считается средним.
  • Выкладка контура. Схема также влияет на производительность всей станции. Чтобы уточнить, какая площадь потребуется для выкладки трубопровода в грунт, нужно рассчитать отапливаемую площадь и умножить на 3. Итоговая цифра – это показатель размера участка для выкладки контура. Например, если отапливать нужно 20 м2, то размер площади участка для выкладки петель равен 60 м2.
  • Функциональные возможности. Для того чтобы дом не только получал тепло зимой, но и охлаждался летом, следует купить сплит-систему.

Важно! По уровню КПД геотермальные насосы опережают любое возможное тепловое оборудование. Современные модели показывают коэффициент СОР равный 5. А вот электрокотел вырабатывает на 1кВт потраченного тока всего 0,09-0,99 кВт тепловой энергии.

Расчет мощности геотермального насоса

Показатель прогрева теплоносителя +65 С – это максимальный уровень, который земляной насос выдает при постоянной крайней нагрузке. Оптимальным считается поддержание режима теплоносителя в пределах +45 С.. +50 С, что позволяет подключать станцию к системе теплых полов.

Просчет параметров мощности, длины контура производится с учетом особенностей применения:

  1. Чтобы рассчитать необходимую мощность, за основу берется формула – на 1 м2 требуется 0,7 кВт мощности ТН. Получается, что для прогрева дома площадью в 100 м2 нужно покупать насос мощностью 7-8 кВт.
  2. Длина контура считается с учетом влажности, рыхлости грунта, точки промерзания. Для получения 1 кВт тепловой мощности потребуется примерно 40-60 м контура, уложенного в землю.
  3. Расход энергии определяется по СОР. Для обеспечения работы геотермального насоса нужна электроэнергия, которая запускает насос в работу и обеспечивает нагнетание давления фреона в компрессоре. Насос нужен для циркуляции теплоносителя в первичном контуре. Чем больше показатель СОР, тем меньше электроэнергии требует оборудование.

На заметку! Все параметры даны условно, а для точности расчетов следует обратиться к продавцу оборудования или профессионалу, составляющему проект.

Производители тепловых насосов

лучшие модели оборудования

Считается, что лучшие модели оборудования выпускают немецкие производители:

  • Viessmann. Выпускают насосы высокой производительности, развивающие мощность до 290 кВт с максимальным прогревом теплоносителя до +60 С. Станции дополняются накопительными емкостями для подачи горячего водоснабжения.
  • Buderus. Выпускают бытовые приборы мощностью до 60 кВт и прогревом теплоносителя до +65 С. Малошумные насосы (40 дБ) можно устанавливать в доме, рядом с жилыми комнатами.
  • Vaillant. Производит все виды ТН, выпускает серии контуров для выкладки по дну водоемов, геотермальных зондов и контуров для укладки в грунте. Максимальная производительность приборов 46 кВт, прогрев теплоносителя до +60 С. Минусом считается малый выбор ТН, но качество оборудования остается на высоте.
  • Stiebel Eltron. Продукция компании предназначается для частичного или полного обеспечения потребностей хозяев частных домов в отоплении. Модели дополняются устройствами интеграции в систему вентиляции и летом работают на охлаждение. Максимальный показатель мощности 98 кВт, большой ассортимент продукции и видов ТН. При выборе следует обращаться к специалисту.

Важно! Устройства требуют особенно тщательного подбора по мощности и эксплуатационным показателям. Покупка оборудования малой мощности заставит ТН работать на пределе, а выбор изделий повышенной мощности – функционировать вполсилы.

Стоимость ТН и монтажа

Для расчетов затрат нужно учитывать нюансы:

  1. Цена станции зависит от производителя, мощности и в среднем составляет 100-120 тысяч рублей (от 1600 $). Дороже всего модели от немецких производителей, но они и надежнее.
  2. Работы по выкладке контура. Дешевле – горизонтальная выкладка, обустройство контура по водоему.
  3. Монтаж насоса. Сюда входит укладка трубопровода, подключение схемы. Тут нужен специалист и экономить не рекомендуется.

На заметку! Если обратиться в фирму, которая работает «под ключ», то стоимость работ может быть снижена. Например, все услуги по созданию и подключению схемы оборудования для прогрева дома площади в 80 м2 будут стоить от 350000 рублей (от 5300$). Вложения разовые.

Плюсы и минусы применения геотермальных насосов

Лучше начать с недостатков, которых очень немного:

  • проведение геологической разведки на местности, определение целесообразности применения ТН – придется платить за услуги профессионалов;
  • большие разовые затраты – не каждый хозяин готов выложить значительные суммы;
  • изменения контура в первый год использования – трубы проседают, что приводит к снижению скорости циркуляции теплоносителя, уменьшаются показатели СОР.

Важно! Чтобы устранить возможные дефекты, после первых 12 месяцев использования проводится аудит контура первичного забора энергии. Это может привести к дополнительным затратам.

Плюсов у ТН геотермального типа намного больше:

  1. Экономичность. Не придется тратить деньги на закупку топлива, а высокий показатель СОР снизит затраты на электроэнергию. Выгоды применения ТН просчитать несложно – все затраты окупятся через 5-7 лет постоянной работы оборудования в режиме отопления и охлаждения дома.
  2. Расширенная функциональность. Благодаря небольшим дополнительным расходам, система тепловых насосов будет работать на обогрев и охлаждение. А если поставить солнечные батареи, то получается автономная схема, независимая от подачи электроэнергии.

Важный плюс – долговечность. Оборудование может работать более 100 лет, замена первых узлов производится не ранее, чем через 30-50 лет. Ремонтные работы отнимают немного времени и денег, после подновления узлов можно продолжить эксплуатацию в обычном режиме.

Источник: dizain-vannoy.ru

Тепловой насос для отопления: принцип работы, виды, преимущества и цены

1.jpg

На рынке отопительной техники все популярней становится тепловой насос. Основная причина растущего спроса убедительна: в то время как газ, электричество, уголь, дизель и дрова стабильно поднимаются в цене, энергия земли, воды и воздуха остается бесплатной. По мнению ученых, продолжение такой тенденции неизбежно: за тепловыми насосами будущее, которое, кстати, уже стало настоящим в Швеции, Норвегии, Швейцарии, Германии.

Что такое тепловой насос: принцип работы

В воде, грунте и воздухе всегда присутствует огромное количество низкопотенциального тепла. Технологически его доступно извлечь, сконцентрировать и использовать для отопления и горячего водоснабжения самых разных объектов. Именно с помощью теплового насоса низкая температура энергоносителя трансформируется в высокую, после чего к радиаторам и смесителям поступает горячая вода. Более того, некоторые агрегаты не только обогревают помещения в стужу, обслуживают систему ГВС, а и в качестве кондиционера охлаждают комнаты в зной.

По законам термодинамики холодильник и теплонасос функционируют по аналогичному принципу, только с противоположными результатами. Если первый производит мороз и сбрасывает наружу избыточное тепло, то второй работает в обратном порядке. Чтобы отопление с помощью теплового насоса функционировало, используются 3 последовательно устроенные контуры: внешний, внутренний и центральный, оборудованный в самом агрегате.

  1. Двигаясь по внешнему контуру, теплоноситель проходит низкотемпературный источник и нагревается на несколько градусов. Добирается до испарителя, отдает часть энергии и после охлаждения возвращается обратно.
  2. Хладагент, пребывающий в испарителе центрального контура и обладающий низкой температурой кипения, превращается в газ. Поступает в компрессор, сжимается и, как следствие, сильно нагревается. Проходя конденсатор, отдает тепло и в жидком состоянии идет на повторный круг.
  3. Теплоноситель внутреннего кольца нагревается в конденсаторе и направляется в систему отопления. Отдав энергию, в охлажденном состоянии возвращается в теплообменник.

2.jpg

Тепловой насос для отопления дома состоит из компрессора, испарителя, конденсатора и дроссельного клапана: во избежание шума элементы изолируются. Рабочее кольцо наполняется преимущественно антифризом. Компрессоры обычно применяются роторные и спиральные (бытовые), а также винтовые (промышленные).

Виды тепловых насосов

В зависимости от источника энергии агрегаты подразделяются на геотермальные (грунтовые, водяные), воздушные и использующие вторичное (производственное) тепло. В их названиях в разных комбинациях фигурируют грунт, вода и воздух.

«Грунт-вода». Используется энергия, которая извлекается из земли ниже отметки промерзания. В некоторых местах достаточно вырыть траншеи (котлован) на глубину 1,2 м и уложить трубы с рассолом в горизонтальном положении. Такое устройство внешнего контура не всегда рационально, поскольку из сельскохозяйственного использования выводятся значительные площади: под 1 кВт энергии нужно до 50 м2 земли. Альтернативный вариант – бурение нескольких скважин на глубину до 150 м с последующим использованием глубинных зондов.

3.jpg

«Вода-вода». Принципиальные конструкционные отличия между тепловыми насосами этого вида и предыдущего отсутствуют. Горизонтальная укладка труб, собранных в кольцеобразную систему, осуществляется в озера, реки, пруды: погружение на непромерзаемую глубину выполняется с помощью груза. Важный момент: поверхностный источник воды должен быть рядом с объектом обогрева.

В противном случае высокой эффективности достичь не удастся. Для эксплуатации подземных вод используются колодцы и скважины.

«Воздух-вода». Универсальный тепловой насос для отопления, выполняющий по мере надобности 3 функции: обогревает, кондиционирует и обеспечивает систему ГВС горячей водой. Как правило, устанавливается на крыше, поэтому вторично (вентилятором) извлекает покидаемое дом тепло.

В отличие от вышеприведенных моделей не нуждается в дорогом монтаже: земляные работы для его установки не требуются. Слабое место – нестабильный КПД: со снижением температуры воздуха до –25 °С пропорционально падает мощность. Наиболее практичен в местах с мягким климатом.

«Воздух-воздух». В данном случае, в отличие от предыдущего варианта, оба контура – атмосферные. Принципиальная схема насоса все та же, а вот конструкция имеет свои особенности. Состоит агрегат из 2 блоков: внешнего и внутреннего. Первый может монтироваться на стену, второй – под потолком.

Большинство моделей при температуре воздуха за окном ниже –25 °С перестают производить тепло. Поэтому в местах с суровыми зимами теплонасос необходимо дублировать. Управляется пультом, внешне ничем не отличается от кондиционера.

4.jpg

«Вода-воздух». Отопление и кондиционирование осуществляется воздушными потоками: в отличие от внутреннего, внешний контур – водяной. Насосы выпускаются разных конструкций: их условно можно разделить на стандартные (вертикальные и горизонтальные), консольные и системы сплит. При их изготовлении используются вентиляторный блок и фреоновый контур.

В конструкции присутствуют спиральный либо роторный компрессор, коаксиальный теплообменник, реверсивный клапан. Предусмотрена шумоизоляция элементов.

У нас Вы всегда найдете нужный тепловой насос для отопления дома / коттеджа или коммерческого / промышленного объекта. В ассортименте компании Geopumps самые востребованные модели Mammoth, Chofu, Ecoforest.

Актуальные цены на тепловые насосы 2019 года

Вид теплового насоса

Мощность на нагрев

Отопление тепловым насосом: преимущества и недостатки

Обогревать частный или многоквартирный дом, промышленный либо коммерческий объект можно как централизовано, так и индивидуально – с помощью газа, мазута, электричества, угля, дизеля. На фоне этих способов, каждый из которых имеет свои слабые и сильные стороны, отопление с помощью теплового насоса выглядит предпочтительней по многим пунктам. Основное преимущество – минимальные расходы на эксплуатацию благодаря высокому КПД: при затрате 1 кВт электроэнергии производится от 3 до 6 кВт теплового эквивалента.

  • Многие станции универсальны в использовании. Им доступно отапливать и охлаждать помещения, а также нагревать воду для системы ГВС. Благодаря этому экономичность, пусть косвенно, становится еще выше.
  • Современные теплонасосы не нуждаются в обслуживании, поскольку работают в автономном режиме. Для автоматического функционирования достаточно подключить агрегат к электросети: одно- или трехфазной согласно инструкции по эксплуатации.
  • Теплонасосные установки абсолютно безопасны. Они, в отличие от многих котлов, не горят, не взрываются, не дымят, не выделяют ядовитых веществ. Кроме того, на работоспособность конструкции не влияют непредвиденные остановки: непрерывность цикла в данном случае технологически необходимой не является.

5.jpg

  • Агрегат не нуждается в специальном помещении. Причины: он не представляет опасности, благодаря тотальной изоляции почти бесшумен, не использует топливо, под которое необходимы складские площади. В спецпомещение может устанавливаться лишь по технологической необходимости.
  • Тепловой насос абсолютно экологичен. Более того, он пользуется только возобновляемыми ресурсами планеты: во времена глобального потепления, повышения уровня океана и других природных катаклизмов этот фактор немаловажен.
  • Тепловые насосы надежны и долговечны. Разные производители утверждают, что их продукт рассчитан на 20, 50 и даже 100 лет беспрерывной службы. Правда, компрессор нужно менять раз в 2 десятилетия.
  • Высокая комфортность пользования. Многие системы выполняют сразу 3 вышеприведенные функции. К тому же управляются они просто, причем очень редко, поскольку автономные.

Как подобрать тепловой насос для отопления дачи, дома, промышленного объекта

Способов отопления дачи, частного дома, гостиницы, промышленного объекта существует много. Прежде, чем остановиться на одном из них, нужно учесть множество факторов, например, оценить варианты с разными видами топлива. Самым привлекательным энергоносителем является газ: по сравнению с другими расходными материалами он самый дешевый.

Если возле дома не проложен газопровод, то оптимальная перспектива становится недоступной. Электрическое отопление очень дорогое. Определенной популярностью пользуются жидко- и твердотопливные котлы, но у них есть свои минусы: нужно устраивать специальное помещение, постоянно обслуживать оборудование, регулярно закупать новую партию угля, дров, брикет, солярки, дизеля.

6.jpg

Существует еще один вариант, стремительно набирающий популярность в высокоразвитых странах – отопление тепловым насосом. Вначале отпугивает цена, но надо понимать, что со временем вложения окупятся и дадут экономический эффект. Подбирать модель нужно из следующих соображений. Ели возле дома или промышленного сооружения присутствует море, речка, озеро, целесообразно остановиться на насосе «вода-вода». Когда возле жилища просторный газон, на котором не выращиваются с/х культуры, подходящее решение – агрегат «грунт-вода» с горизонтальной укладкой труб.

Если приусадебная территория небольшая, рекомендуются скважины: при глубоком сверлении необходимо официальное разрешение. Теплонасосы с воздушным забором больше подходят для теплых краев: на севере лучше устраивать бивалентную систему. Также можно использовать потенциал канализационных стоков и выбросов тепла предприятиями.

Вывод очевиден: устроить дома отопление с использованием теплонасоса, значит выгодно вложить средства. Желаете по доступным ценам купить тепловой насос для отопления? Обращайтесь к нам – в торговую компанию Geopumps.

Источник: www.sankt-peterburg.geopumps.ru

Тепловой насос для отопления дома: принцип работы и примеры расчета

Тепловой отопительный насос

Давно и весьма успешно тепловые насосы используются в бытовых и промышленных холодильниках и кондиционерах.

Сегодня эти устройства стали применять и для выполнения функции противоположного характера – обогрева жилища в период холодов.

Давайте же посмотрим, как используются тепловые насосы для отопления частных домов и что нужно знать, чтобы правильно рассчитать все его компоненты.

Тепловой насос. Конструкция обогрева дома

В системе отопления дома тепловой насос (ТН) играет ту же роль, что и котел, то есть является теплогенератором.

Разница состоит только в том, что котел сжигает топливо, а ТН «выкачивает» тепловую энергию из источников, которые, на первый взгляд, совсем ею не богаты.

Грунт и речная вода с температурой 5 – 7 градусов, или даже морозный зимний воздух, температура которого вообще оказалась ниже нуля.

Такие источники называются низкопотенциальными, и хотя с понятием тепла они никак не ассоциируются, ТН умудряется «выжать» из них внушительный объем живительной энергии. К этому следует добавить тепло, выделяемое электродвигателем компрессора ТН: здесь, в отличие от холодильника и кондиционера, оно не пропадает даром.

В остальном система отопления на базе ТН ничем не отличается от обычной: используется теплоноситель – вода или воздух, который нагревается, протекая через теплообменник, а затем разносит тепло по всему дому. Циркуляцию обеспечивает насос (для водяного отопления) или вентилятор (для воздушного). Точно также, как и традиционный теплогенератор, ТН можно одновременно подключить к контуру горячего водоснабжения (ГВС) как с накопительной емкостью (бойлером), так и без нее.

Геотермальное отопление - коллекторная система

Знаете ли вы, что можно обогревать жилище практически бесплатно? Геотермальное отопление: принцип работы, достоинства и недостатки технологии, читайте внимательно.

О том, как самостоятельно установить двухконтурный газовый котел для отопления частного дома, читайте тут.

В России паровое отопление появилось раньше водяного, однако сейчас такая система используется редко. Здесь https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/parovoe-otoplenie-v-chastnom-dome-sxema.html вы найдете обзор основных видов котлов и способов парового отопления.

Принцип работы тепловых насосов

В любом ТН имеется рабочая среда, именуемая хладагентом. Обычно в этом качестве выступает фреон, реже – аммиак. Само устройство состоит всего из трех компонентов:

  • испаритель;
  • компрессор;
  • конденсатор.

Испаритель и конденсатор – это два резервуара, имеющие вид длинных изогнутых трубок – змеевиков. Конденсатор одним концом присоединяется к выходному патрубку компрессора, а испаритель — ко входному. Концы змеевиков стыкуются и в месте соединения между ними устанавливается редукционный клапан. Испаритель контактирует – непосредственно или косвенно – со средой-источником, а конденсатор – с системой отопления или ГВС.

Насос тепловой - схема работа

Принцип работы теплового насоса

Работа ТН основана на взаимозависимости объема, давления и температуры газа. Вот что происходит внутри агрегата:

  1. Аммиак, фреон или другой хладагент, двигаясь по испарителю, нагревается от среды-источника, допустим, до температуры +5 градусов.
  2. Пройдя испаритель, газ достигает компрессора, который перекачивает его в конденсатор.
  3. Нагнетаемый компрессором хладагент удерживается в конденсаторе редукционным клапаном, поэтому его давление здесь выше, чем в испарителе. Как известно, с ростом давления температура любого газа увеличивается. Именно это происходит с хладагентом – он разогревается до 60 – 70 градусов. Поскольку конденсатор омывается циркулирующим в системе отопления теплоносителем, последний также нагревается.
  4. Через редукционный клапан хладагент небольшими порциями сбрасывается в испаритель, где его давление снова падает. Газ расширяется и остывает, а поскольку часть внутренней энергии была потеряна им в результате теплообмена на предыдущем этапе, его температура опускается ниже изначальных +5 градусов. Следуя по испарителю, он снова нагревается, далее закачивается в конденсатор компрессором – и так по кругу. По-научному этот процесс называется циклом Карно.

Главная особенность ТН состоит в том, что тепловая энергия берется из окружающей среды буквально даром. Правда, для ее добычи необходимо потратить некоторое количество электроэнергии (для компрессора и циркуляционного насоса/вентилятора).

Но ТН все-равно остается очень выгодным: за каждый потраченный кВт*ч электроэнергии удается получить от 3 до 5 кВт*ч тепла.

Виды конструкций тепловых насосов

Насос после монтажа

Тип ТН принято обозначать словосочетанием, указывающим на среду-источник и теплоноситель системы отопления.

Существуют следующие разновидности:

  • ТН «воздух — воздух»;
  • ТН «воздух — вода»;
  • ТН «грунт — вода»;
  • ТН «вода — вода».

Самый первый вариант – это обычная сплит-система, работающая в режиме обогрева. Испаритель монтируется на улице, а внутри дома устанавливается блок с конденсатором. Последний обдувается вентилятором, благодаря чему в помещение подается теплая воздушная масса.

Если такую систему оснастить специальным теплообменником с патрубками, получится ТН типа «воздух — вода». Он подключается к водяной системе отопления.

Испаритель ТН типа «воздух — воздух» или «воздух — вода» можно разместить не на улице, а в канале вытяжной вентиляции (она должна быть принудительной). В этом случае эффективность ТН будет увеличена в несколько раз.

Теплонасосы типа «вода — вода» и «грунт – вода» для отбора тепла используют так называемый наружный теплообменник или, как его еще называют, коллектор.

Схема работы теплового насоса

Принципиальная схема работы теплового насоса

Это длинная закольцованная труба, как правило, пластиковая, по которой циркулирует жидкая среда, омывающая испаритель. Обе разновидности ТН представляют собой одно и то же устройство: в одном случае коллектор погружается на дно поверхностного водоема, а во втором – в грунт. Конденсатор такого ТН расположен в теплообменнике, подключаемом к системе водяного отопления.

Подключение ТН по схеме «вода — вода» является гораздо менее трудоемким, чем «грунт — вода», поскольку отпадает необходимость в проведении земляных работ. На дно водоема труба укладывается в виде спирали. Разумеется, для данной схемы подойдет только такой водоем, который зимой не промерзает до дна.

Работа теплового насоса при работе по схеме «грунт-вода»

Укладку коллектора в грунт можно произвести тремя способами.

Горизонтальный вариант

Горизонтальный вариант укладки коллектора

Трубы укладываются в траншеи «змейкой» на глубину, превышающую глубину промерзания грунта (в среднем – от 1 до 1,5 м).

Для такого коллектора потребуется участок земли достаточно большой площади, но зато его может построить любой домовладелец – никаких навыков, кроме умения работать лопатой, не понадобится.

Следует, правда, учесть, что сооружение теплообменника ручным способом – довольно трудоемкий процесс.

Вертикальный вариант

Трубы коллектора в виде петель, имеющих форму литеры «U», погружаются в скважины глубиной от 20 до 100 м. При необходимости можно построить несколько таких скважин. После установки труб скважины заливают цементным раствором.

Достоинство вертикального коллектора состоит в том, что для его строительства нужен совсем небольшой участок. Однако, пробурить скважины глубиной более 20 м самостоятельно нет никакой возможности – придется нанимать бригаду бурильщиков.

Комбинированный вариант

Тепловой насос на улице

Этот коллектор можно считать разновидностью горизонтального, но для его строительства потребуется гораздо меньше места.

На участке выкапывается круглый колодец глубиной от 2-х м.

Трубы теплообменника укладываются спиралью, так что контур представляет собой как бы вертикально установленную пружину.

По завершении монтажных работ колодец засыпают. Как и в случае с горизонтальным теплообменником, весь необходимый объем работ можно произвести своими руками.

Коллектор заполняется антифризом – тосолом или раствором этиленгликоля. Для обеспечения его циркуляции в контур врезается специальный насос. Вобрав в себя тепло грунта, антифриз поступает к испарителю, где происходит теплообмен между ним и хладагентом.

Следует учесть, что неограниченный отбор тепла из грунта, особенно при вертикальном расположении коллектора, может привести к нежелательным последствиям для геологии и экологии участка. Поэтому в летний период ТН типа «грунт — вода» весьма желательно эксплуатировать в реверсивном режиме — кондиционирование.

Настенный газовый котел

Газовая система отопления имеет массу преимуществ и одно из главных — низкая стоимость газа. Как обустроить обогрев жилища газом, вам подскажет схема отопления частного дома с газовым котлом. Рассмотрим проект отопительной системы и требования к замещению.

Об особенностях выбора солнечных батарей для отопления дома читайте в этой теме.

Расчет горизонтального коллектора теплового насоса

Эффективность горизонтального коллектора зависит от температуры среды, в которую он погружен, ее теплопроводности, а также площади контакта с поверхностью трубы. Методика расчета достаточно сложна, поэтому в большинстве случаев пользуются усредненными данными.

Коллектор горизонтальный в грунте

Считается, что каждый метр теплообменника обеспечивает ТН следующую тепловую мощность:

  • 10 Вт – при заглублении в сухой песчаный или каменистый грунт;
  • 20 Вт – в сухом глинистом грунте;
  • 25 Вт – во влажном глинистом грунте;
  • 35 Вт – в очень сыром глинистом грунте.

Таким образом, для расчета длины коллектора (L) следует потребную тепловую мощность (Q) разделить на теплотворную способность грунта (p):

L = Q / p.

Приведенные значения можно считать действительными только при соблюдении следующих условий:

  • Участок земли над коллектором не застроен, не затенен и не засажен деревьями или кустами.
  • Расстояние между соседними витками спирали или участками «змейки» составляет не менее 0,7 м.

При расчете коллектора следует учитывать, что температура грунта после первого года эксплуатации понижается на несколько градусов.

Пример расчета теплового насоса

Подберем ТН для системы отопления одноэтажного дома общей площадью 70 кв. м со стандартной высотой потолка (2,5 м), рациональной архитектурой и теплоизоляцией ограждающих конструкций, соответствующей требованиям современных строительных норм. На обогрев 1-го кв. м такого объекта по общепринятым нормам приходится тратить 100 Вт тепла. Таким образом, для отопления всего дома понадобится:

Q = 70 х 100 = 7000 Вт = 7 кВт тепловой энергии.

Выбираем тепловой насос марки «ТеплоДаром» (модель L-024-WLC) с тепловой мощностью W = 7,7 кВт. Компрессор агрегата потребляет N = 2,5 кВт электроэнергии.

Расчет коллектора

Грунт на отведенном под строительство коллектора участке – глинистый, уровень грунтовых вод высокий (принимаем теплотворную способность p = 35 Вт/м).

Мощность коллектора определяем по формуле:

Qk = W – N = 7,7 – 2,5 = 5,2 кВт.

Определяем длину трубы коллектора:

L = 5200 / 35 = 148.5 м (приблизительно).

Исходя из того факта, что укладывать контур длиной более 100 м нерационально из-за чрезмерно высокого гидравлического сопротивления, принимаем следующее: коллектор теплового насоса будет состоять из двух контуров — длиной 100 м и 50 м.

Площадь участка, который необходимо будет отвести под коллектор, определим по формуле:

S = L x A,

Где А – шаг между соседними участками контура. Принимаем: А = 0,8 м.

Тогда S = 150 x 0.8 = 120 кв. м.

Расчет вертикального коллектора

На глубине свыше 15 м температура грунта стабильно держится на отметке +10 градусов круглый год. Поэтому эффективность вертикального коллектора является более высокой – в среднем с метрового участка удается снимать до 50 Вт тепла. Для расчета длины теплообменника также необходимо учитывать тип среды. Так, с 1-го метра трубы удается получить такую тепловую мощность:

  • 20 Вт – при погружении в осадочный грунт (сухой);
  • 50 Вт – в каменистом либо влажном осадочном грунте;
  • 70 Вт – твердые породы (камень);
  • 80 Вт – подземные воды.

Вертикальный коллектор

Применение вертикального зонда для теплового насоса

При строительстве скважин следует соблюдать условие: расстояние между ними должно составлять не менее 5 м.

Для работы теплового насоса из вышеприведенного примера понадобится коллектор длиной L = 5200 / 50 = 140 м.

Следовательно, для обустройства коллектора потребуется пробурить две скважины глубиной 70 м. В каждой из них нужно будет установить по две U-образные петли, для чего необходимо будет закупить 4х140 = 560 м труб.

  • Предыдущая запись Газогенератор своими руками: пошаговое изготовление агрегата и монтаж оборудования
  • Следующая запись Байпас в системе отопления: что это такое? Конструкция и функции механизма

Источник: microklimat.pro

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Vremya-stroiki.net Vremya-stroiki.net

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Воздушные тепловые насосы относятся к категории современного оборудования, использующего в работе альтернативные источники энергии. Источником тепла для них является окружающая нас атмосфера. Расходуя 1 кВт электроэнергии при помощи этих установок можно получить 4 кВт тепловой энергии. При этом они абсолютно безопасны экологически и не требуют сжигания топлива.

Важно! Если Вы хотите использовать эту систему в качестве альтернативы газовому отоплению, учтите, что теплотворность 1 кВт электроэнергии равна теплу, вырабатываемому 0.11 м 3 природного газа. Более подробно о количестве энергии, выделяемой различными материалами, можно посмотреть в этой таблице.

Виды тепловых насосов

Существуют два вида установок. В одном тепловая энергия атмосферного воздуха передается для нагрева жидкого теплоносителя в системе отопления и горячей воды для хозяйственных нужд. В другом случае нагревается непосредственно воздух внутри помещения, без возможности нагрева горячей воды, это принцип называется воздух-воздух.

Кроме атмосферных существуют геотермальные и гидротермальные тепловые насосы. В их работе тепло отбирается из пробуренной скважины или водоема. Однако дополнительные расходы, связанные с бурением, защитой от коррозии, обеспечением электробезопасности и заиливанием, существенно усложняют монтаж и увеличивают сумму капитальных затрат.

Системы тепловых насосов воздух-вода являются самым оптимальным вариантом по надежности, уровню комфорта и стоимости. При этом имеют большой эксплуатационный срок.

Принцип работы насоса воздух-вода

Как уже было сказано, основным источником тепловой энергии для установок этого типа является атмосферный воздух. В принципиальной основе работы воздушных насосов лежит физическое свойство жидкостей к поглощению и отдаче тепла во время фазового перехода из жидкого состояния в газообразное, и обратно. В результате смены состояния выделяется температура. Система работает по принципу холодильника наоборот.

Для эффективного использования этих свойств жидкости легкокипящий хладагент (фреон, хладон) циркулирует по замкнутому контуру в конструкцию которого входят:

  • компрессор с электроприводом;
  • обдуваемый вентилятором испаритель;
  • дроссельный (расширительный) клапан;
  • пластинчатый теплообменник;
  • медные или металлопластиковые циркуляционные трубки, соединяющие основные элементы схемы.

Движение хладагента по контуру осуществляется благодаря давлению, развиваемому компрессором. Для снижения тепловых потерь трубы покрываются теплоизоляционным слоем из искусственного каучука или вспененного полиэтилена с защитным металлизированным покрытием. В качестве хладагента используют хладон или фреон, способный закипать при отрицательной температуре и не замерзающий до -40°C.

Теплоаккумулятор для котлов отопления, принцип работы

Весь процесс работы состоит из следующих последовательных циклов:

  1. В радиаторе испарителя находится жидкий хладагент, температура которого ниже, чем у наружного воздуха. Во время активного обдува радиатора тепловая энергия от низко потенциального воздуха передается хладону, который закипает и переходит в газообразное состояние. При этом его температура повышается.
  2. Подогретый газ поступает в компрессор, где в процессе сжатия еще более нагревается.
  3. В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются в пластинчатый теплообменник, где по второму контуру циркулирует теплоноситель системы отопления. Поскольку температура теплоносителя значительно ниже, чем у разогретого газа, фреон активно конденсируется на пластинах теплообменника, отдавая тепло в систему отопления.
  4. Охлажденная парожидкостная смесь поступает на дроссельный клапан, который пропускает к испарителю только охлажденный жидкий хладагент с низким давлением. После чего весь цикл повторяется.

Для увеличения эффективности теплоотдачи трубки на испарителя навито спиральное оребрение. Расчет системы отопления, выбор циркуляционных насосов и другого оборудования должен учитывать гидравлическое сопротивление и коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника установки.

Видео обзор устройства системы и ее работы

Инверторные тепловые насосы

Наличие инвертора в составе установки позволяет обеспечить плавный пуск оборудования и автоматическое регулирование режимов в зависимости от температуры наружного воздуха. Это позволяет максимально повысить эффективность работы теплового насоса за счет:

  • достижения КПД на уровне 95-98%;
  • снижения потребления энергии на 20-25%;
  • минимизации нагрузок на электрическую сеть;
  • увеличения сроков эксплуатации установки.

В результате температура внутри помещений стабильно поддерживается на одном уровне, не зависимо от изменения погоды. При этом наличие инвертора в комплекте с автоматизированным блоком управления обеспечит не только зимний обогрев, но и подачу охлажденного воздуха летом при жаркой погоде.

В то же время следует учесть, что наличие дополнительного оборудования всегда влечет за собой его удорожание и увеличение срока окупаемости.

Работа системы отопления от такого насоса

Принцип работы самой установки был описан выше. В результате ее происходит нагрев теплоносителя во втором контуре теплообменника, который и будет служить в дальнейшем источником тепла для обогрева здания или отдельных помещений.

Классическим вариантом распределения нагретого теплоносителя является соединение теплообменника двумя отдельными линиями к распределительной гребенке и водонагревательному бойлеру. К гребенке в свою очередь подключаются отопительные приборы, теплые полы и другое оборудование. Такое распределение необходимо из-за различных режимов работы систем горячего водоснабжения и отопления.

Ветрогенератор для дома, как выбрать и что нужно знать

Линейка тепловых насосов воздух-вода определяет мощности установок от 2 до 120 кВт, что позволяет выбрать оборудование для отопления и горячего водоснабжения жилого дома любой площади.

Режим подачи холодного воздуха

Конструкция тепловых насосов позволяет не только обогревать дом зимой, но и обеспечить подачу охлажденного воздуха в жаркие дни летом. Для этого циркуляция хладагента запускается по обратному циклу. Однако, охлаждение отопительных приборов не обеспечит необходимый эффект поскольку опускающийся вниз холодный воздух не сможет создать комфортных условий по всему объему помещения. Поэтому для того чтобы использовать установку воздух-вода для кондиционирования потребуется наличие обдуваемого вентилятором конвектора.

Кроме этого в циркуляционный контур дополнительно устанавливают 4-ходовой клапан, второй дроссельный клапан и 2 линии труб. При переключении клапана закрывается линия в направлении «зимнего» дросселя и открывается в сторону «летнего», и охлажденный теплоноситель подается на конвектор. Подогрев горячей воды так же будет отключен.

Стоимость такого усовершенствования с учетом дополнительного оборудования, материалов и работ может быть вполне сравнима со стоимостью кондиционера. Поэтому в большинстве случаев будет вполне разумным отказаться от эксплуатации в сплит-режиме, а просто купить климатическую установку.

Преимущества и недостатки

зависимость от стабильного электроснабжения.

Большинство моделей прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента. Для наиболее распространенных марок она находится в пределах от -20°C до -35°C.

При меньшей температуре воздуха хладагент перестает закипать в испарителе и работа системы прекращается. Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Монтаж оборудования

Подключение солнечных панелей, схемы соединения

Блок испарителя может быть установлен на опорах возле земли или на стене здания. Для защиты от шума работающего компрессора второй блок рекомендуется устанавливать в отдельном помещении, в подвале или на чердаке. При этом необходимо принимать рекомендуемое изготовителями расстояние между блоками не более 10 метров.

После этого блоки соединяются между собой металлопластиковыми или медными трубками в усиленной тепловой изоляции с фольгированной защитой. На последнем этапе монтажа ко второму контуру пластинчатого теплообменника подключают трубы системы отопления и подводят линию электроснабжения.

Популярные изготовители, обзор цен

Тепловые насосы воздух-вода на российском рынке продает более 20 различных компаний из Европы, Японии, Южной Кореи и Китая. В числе наиболее популярных можно назвать:

  • Mitsubishi Electric;
  • Cooper&Hunter;
  • Hitachi;
  • Panasonic.

Простые и доступные по цене, но менее комфортные и надежные бюджетные модели изготавливают Neoclima и Tosot.

Тепловые насосы концерна Mitsubishi Electric отличаются самым оптимальным соотношением цены, качества и удобного пользования. Внешние блоки работают без потери тепловой мощности до температуры -15°C и компания гарантирует подачу тепла при похолодании до -28°C. Стоимость данного оборудования начинается от 10000 долларов.

Бытовая серия Zubadan этого же производителя и полупромышленная Mr.Slim включают широкий ряд моделей мощностью от 2,8 до 34,6 кВт. Варианты установки: подвесной, настенный или напольный. Используются для отопления жилых домов, офисов, небольших магазинов и мастерских.

Торговый бренд Cooper

  • специально адаптированы для использования в северных странах Европы;
  • имеют специальную защиту от обмерзания;
  • нечувствительны к перепадам напряжения в диапазоне 110-260 Вольт;
  • отличаются малым уровнем шума во время работы;
  • При выборе теплового насоса не следует искать самый дешевый вариант, поскольку обычно такие установки имеют низкое качество изготовления слабые технические характеристики и непродолжительный срок эксплуатации. Однако и слишком высокая стоимость зачастую бывает не оправдана. Лучшее решение всегда где-то посередине.

    Источник: vremya-stroiki.net

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...