Тепловой насос для отопления принцип работы

Тепловые насосы для отопления вашего дома Тепловой насос использует энергию возобновляемых источников - нагретого воздуха, земли, скальных пород или воды...

Тепловые насосы для отопления вашего дома

Тепловой насос использует энергию возобновляемых источников — нагретого воздуха, земли, скальных пород или воды — для производства тепловой энергии. Это преобразование осуществляется с помощью особых веществ — хладагентов.

Принцип действия теплового насоса

Конструктивно любой тепловой насос состоит из двух частей: наружной, которая «забирает» тепло возобновляемых источников, и внутренней, которая отдает это тепло в систему отопления или кондиционирования вашего дома. Современные тепловые насосы отличаются высокой энергоэффективностью, что в практическом плане означает следующее — потребитель, т.е. владелец дома, используя тепловой насос, тратит на обогрев или охлаждение своего жилища, в среднем, всего четверть тех денег, которые он потратил бы, если теплового насоса не было.

Иначе говоря, в системе с тепловым насосом 75% полезного тепла (или холода) обеспечивается за счет бесплатных источников — тепла земли, грунтовых вод или нагретого в помещениях и выбрасываемого на улицу использованного воздуха.

Тепловой насос: устройство и принцип работы

Схема работы теплового насоса

Схема работы теплового насоса

Рассмотрим, как действует, пожалуй, самый популярный в быту тепловой насос, работающий за счет тепла земли. Работа теплонасоса происходит в несколько циклов.

Цикл 1, испарение

Наружная часть «земляного» теплового насоса представляет собой замкнутую систему труб, зарытых в землю на определенную глубину, где температура круглый год стабильна и составляет 7-12°C. Чтобы «собрать» достаточное количество энергии земли, требуется, чтобы общая площадь, занимаемая системой подземных труб, была в 1,5-2 раза больше всей отапливаемой площади дома. Эти трубы заполнены хладагентом, который нагревается до температуры земли.

Хладагент имеет очень низкую температуру кипения, поэтому способен прейти в газообразное состояние уже при температуре грунта. Далее этот газ поступает в компрессор.

Популярные модели

Daikin

Цикл 2, сжатие

Именно этот компрессор и расходует всю необходимую для работы теплового насоса энергию, но по сравнению, к примеру, с отоплением от газового котла, эти затраты заметно ниже. К сравнению затрат мы вернемся позже.

Итак, нагретый до температуры 7-12°C газообразный хладагент из подземных труб в камере компрессора сильно сжимается, что приводит к его резкому нагреву. Чтобы понять это просто вспомните, как нагревается обычный велосипедный насос, когда вы накачиваете шины. Принцип тот же самый.

Хозяину на заметку

«Тепловой насос — современное отопление. Но реальные значения эффективности теплонасосов зависят от температурных условий, т.е. в холодные дни их эффективность падает. Она составляет порядка 150% при температуре −20 °C, и порядка 300% при температуре источника +7 °C».

Цикл 3, конденсация

После цикла сжатия, мы получили горячий пар под высоким давлением, который подается уже во внутреннюю, «домашнюю» часть теплового насоса. Теперь этот газ может быть использован для системы воздушного отопления или для нагрева воды в системе водяного отопления и горячего водоснабжения. Также этот горячий пар может применяться с системой «теплый пол».

Отдавая тепло в систему отопления, горячий газ охлаждается, конденсируется и превращается в жидкость.

Цикл 4, расширение

Эта жидкость поступает в расширительный клапан, где ее давление понижается. Теперь жидкий хладагент низкого давления снова направляется в подземную часть для нагрева до температуры земли. И все циклы повторяются.

Эффективность использования тепловых насосов

На каждый 1 кВт электроэнергии, потребляемой тепловым насосом для работы его компрессора, в среднем, вырабатывается около 4 кВт полезной тепловой энергии. Это соответствует 300% эффективности.

Сравнение отопления с помощью теплового насоса с другими способами.

Данные представлены Европейской ассоциацией тепловых насосов (EHPA)

Следует понимать, что показатели эффективности тепловых насосов отличаются, в зависимости от конкретных условий, в которых действует ваше устройство. Так, если вы используете «земляной» тепловой насос, и у вас на участке глинистая почва, то эффективность теплонасоса будет примерно вдвое выше, чем если бы трубы теплового насоса лежали в песчаном грунте.

Также следует помнить, что укладка подземной части должна осуществляться ниже отметки промерзания грунта. Иначе тепловой насос работать вообще не будет.

Зимой тепловой насос работает на нагрев, летом - на охлаждение

Зимой тепловой насос работает на нагрев, летом — на охлаждение

Реальные значения эффективности тепловых насосов зависят от температурных условий, т.е. в холодные дни их эффективность падает. Она составляет порядка 150% при температуре −20 °C, и порядка 300% при температуре источника +7 °C. Но технологии не стоят на месте — современные модели отличается большей энергоэффективностью, причем эта тенденция сохраняется.

Тепловые насосы для охлаждения дома

По своему принципу действия тепловой насос аналогичен холодильным агрегатам или чиллерам. Поэтому в летнее время он может применяться не для обогрева дома, а для его охлаждения или кондиционирования. Вспомним, что, если речь идет о «земляном» теплонасосе, то температура грунта стабильна в пределах 7-12°C круглогодично. И с помощью теплового насоса она может передаваться в помещения дома.

Принцип работы системы охлаждения с помощью теплового насоса аналогичен системе отопления, только вместо радиаторов используются фанкойлы. При пассивном охлаждении теплоноситель просто циркулирует между фанкойлами и скважиной, т.е. холод из скважины напрямую поступает в систему кондиционирования, но сам компрессор при этом не работает. Если пассивного охлаждения недостаточно, включается компрессор теплового насоса, который дополнительно охлаждает теплоноситель.

Тепловой насос «воздух-вода» Nibe Split (HBS 12)

Типы тепловых насосов

Бытовые тепловые насосы бывают 3-х основных типов, различающихся по внешнему источнику тепла:

  • «земляные» или «грунт-вода», «грунт-воздух»;
  • «водяные» или «вода-вода», «вода-воздух»;
  • «воздушные» или «воздух-вода», «воздух-воздух».

«Земляные» тепловые насосы

Самые популярные — это тепловые насосы, использующие тепло земли. О них уже шла речь выше. Это самые эффективные, но и самые дорогие из всех типов. Трубы, уходящие под землю, могут располагаться вертикально или горизонтально. В зависимости от этого, «земляные» тепловые насосы делятся на вертикальные и горизонтальные.

Другие публикации TopClimat.ru по теме
Что такое тепловой насос
Конвектор + тепловой насос = новые возможности Конвектор + тепловой насос = новые возможности

Вертикальные тепловые насосы требуют погружения труб, по которым циркулирует хладагент на значительную глубину: 50-200 м. Правда, есть альтернатива — сделать не одну такую скважину, а несколько, но более «мелких». Расстояние между такими скважинами должно быть не менее 10 м. Чтобы рассчитать глубину бурения, можно грубо прикинуть, что тепловой насос мощностью 10 кВт потребует скважины (одну или несколько) общей глубиной около 170 м. Следует также помнить, что бесполезно бурить очень мелкие — менее 50 м — скважины.

При горизонтальной укладке дорогостоящее бурение на большую глубину не требуется. Глубина заложения трубопроводов при этом способе — около 1 м, в зависимости от региона установки эта величина может как уменьшаться, так и увеличиваться. Труба с хладагентом при этом способе укладывается так, чтобы расстояние между соседними участками было не менее полутора метров, иначе сбор тепла не эффективен.

Хозяину на заметку

«Если вы живете в зоне умеренного климата — например, на Северо-Западе — то наиболее эффективный вариант для вас — тепловой насос, использующий тепло земли. Причем, лучше установить вертикальный вариант теплонасоса — особенно, если ваш дом находится на скальных породах».

Для установки теплового насоса мощностью 10 кВт необходима общая длина зарытой трубы порядка 350-450 м. Если принять во внимание ограничения, связанные с соседством разных участков между собой, то вам понадобится участок земли с размерами 20 на 20 метров. Есть ли такой свободный участок в наличии — большой вопрос.

Как выбрать нужный тепловой насос

Если вы живете в зоне умеренного климата — например, на Северо-Западе — то наиболее эффективный вариант для вас — тепловой насос, использующий тепло земли. Причем, лучше установить вертикальный вариант теплонасоса — особенно, если ваш дом находится на скальных породах, где найти свободный обширный участок земли проблематично. Но такой тип теплового насоса наиболее дорог по сумме капитальных затрат.

В зоне с мягким климатом — например, в Сочи — можно установить тепловой насос «воздух-вода», который не требует чрезмерных капитальных затрат и особенно эффективен в местности, где сезонные колебания температур сравнительно невелики.

В зависимости от принципа действия, бывают электрические тепловые насосы и газовые тепловые насосы. Более популярны модели, работающие от электричества.

Горизонтальный тепловой насос

Горизонтальный тепловой насос

Еще одно важное замечание. Хорошей идеей являются комбинированные модели тепловых насосов, которые совмещают классический вариант теплонасоса с газовым или электрическим нагревателем. Такие нагреватели могут применяться при неблагоприятных погодных условиях, когда эффективность теплового насоса снижается. Как уже говорилось, особенно снижение эффективности свойственно тепловым насосам «воздух-вода» и «воздух-воздух».

Комбинация этих двух источников тепла позволяет снизить стоимость капитальных затрат и увеличить срок окупаемости теплонасосной установки.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Главным достоинством тепловых насосов являются их низкие эксплуатационные расходы. Т.е. стоимость произведенного тепла или охлаждения для конечного потребителя является самой низкой по сравнению с другими способами отопления/кондиционирования. Кроме этого, система с тепловым насосом практически безопасна для дома. Следовательно, упрощаются требования к системам вентиляции его помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Что также положительно влияет на стоимость установки этих систем.

Тепловые насосы просты в эксплуатации и весьма надежны, а еще — практически бесшумны.

Еще один плюс — вы легко можете переключить тепловой насос с отопления на охлаждение в случае необходимости. Нужно лишь иметь дома не только отопительные радиаторы, но и фанкойлы.

Что такое тепловой насос для дома ✮Большой выбор тепловых насосов на портале TopClimat.ru

Но есть у них и минусы, главный из которых является оборотной стороной главного плюса — капитальные затраты на их установку весьма существенны. Еще одним недостатком тепловых насосов до недавнего времени была сравнительно низкая температура теплоносителя — не более 60 C. Но последние разработки дали возможность устранить этот недостаток. Правда, и цена на такие модели выше, чем на стандартные.

Популярные модели

Daikin

Daikin

Daikin

Источник: TopClimat.ru

Материалы по теме:

  • Климатическая техника
  • Климатические решения
  • Компании и бренды
  • Прочее
  • Строительство
  • Техническая документация
  • Мы в сми

Лучшее в сообществах

  • Новости и анонсы
    Официальное открытие сообщества HVAC-профессионалов
  • Блог TopClimat.ru
    Фотоотчет с празднования Дня рождения портала TopClimat.ru
  • Новости и анонсы
    Датчики температуры ELECTROTEST
  • Техническая документация
    Можно ли списать в бухгалтерии увлажнители воздуха для офиса?
  • Блог TopClimat.ru
    Виртуальный корпоратив

Топ каталога

  • 01. НЕО Стиль
  • 02. Эван
  • 03. iClim — Умный климат
  • 04. Daichi
  • 05. Саратов-Аналит
  • 06. Московская Тепловая Компания (МТК Групп)
  • 07. ПромВентХолод
  • 08. Кемикс
  • 09. Бриз — Климатические системы
  • 10. Фрамосс-Волга
  • 11. United Elements
  • 12. ИК Град
  • 13. Маммут Климат
  • 14. Галмет-Рус (Galmet)
  • 15. Аэрохит64
  • 16. Вольф Энергосберегающие системы (Wolf)
  • 17. Климатические инновационные системы
  • 18. United Elements — Москва
  • 19. Максхол Технолоджиз
  • 20. Кемикс Москва

Все компании

  • 01. Nibe
  • 02. Buderus
  • 03. Wolf
  • 04. Galmet
  • 05. Viessmann
  • 06. Mammoth
  • 07. Daikin
  • 08. Robur
  • 09. Mitsubishi Electric
  • 10. Dantherm
  • 11. Thermocold
  • 12. Thermia
  • 13. Fhp
  • 14. Trane
  • 15. Midea
  • 16. Chofu

Все бренды

  • 01. Тепловой насос с электроприводом Viessmann 300 BW 104
  • 02. Тепловой насос с инвертором Mitsubishi Electric MSZ-FD35VA/MUZ-FD35VABH
  • 03. Тепловой насос Fhp 9
  • 04. Газовый абсорбционный котёл Robur
  • 05. Тепловой насос вода-вода Mammoth 030WHC
  • 06. Тепловой насос вода-воздух Mammoth 030H-SPI/SPE
  • 07. Геотермальный тепловой насос Nibe 24
  • 08. Тепловой насос Thermia 16 RF
  • 09. Тепловой насос Thermia 8 ES
  • 10. Тепловой насос воздух/вода Nibe 12 1x230V

Все товары

Источник: www.topclimat.ru

Принцип работы теплового насоса

Постоянный рост цен на энергетические ресурсы заставляет владельцев загородных домов задумываться об использовании альтернативных систем. Сегодня уже очевидно каждому, что таким традиционным видам топлива для отопления, как природный газ, солярка, мазут, уголь, дрова, торфобрикеты или пеллеты нужно искать замену среди альтернативных источников. Одним из таких достаточно эффективных способов получения тепла является тепловой насос, принцип работы которого основан на отборе тепла от естественных низкопотенциальных источников возобновляемой энергии окружающей среды: грунт, термальные и артезианские грунтовые воды, водоёмы, наружный воздух.

Принцип работы теплового насоса

5 минут общения даст больше эффекта чем изучение всего сайта
Бесплатная консультация: +7 (495) 229-85-86

Схема тепловых насосов

Схема тепловых насосов

В общем, система отопления с использованием такого альтернативного агрегата в своём составе имеет:

  • зонд, представляющий собой, по сути, систему трубопроводов, которая находится в грунте или другой среде и служит для сбора и передачи тепла;
  • собственно сам насос, состоящий из четырёх основных конструктивных элементов: испаритель, компрессор, конденсатор и дроссельный вентиль, объединённых трубопроводами в замкнутую систему;
  • контур отопления.

На первый взгляд может показаться, что схема тепловых насосов довольно сложная, а принцип работы теплового насоса доступен для понимания только специалисту. Однако на самом деле всё гораздо проще. Чтобы понять принцип теплового насоса достаточно посмотреть на обычный холодильник, который забирает тепло от продуктов, лежащих внутри, и отводит его через решётку на задней стенке. Только схема тепловых насосов работает с точностью до наоборот – получает тепло из внешнего источника и передаёт его внутрь.

Работа теплового насоса

Итак, замкнутая система с циркулирующим хладагентом, например, фреоном, температура кипения которого всего порядка 4°С. Как осуществляется работа теплового насоса?

1. Холодный фреон начинает нагреваться в результате получаемого тепла от первичного контура в виде зонда, который в зависимости от используемого источника низкопотенциального тепла помещён в грунт, воду или находится на улице. Если говорить о грунте, то, как правило, его температура в течение года колеблется в пределах 8°С. Естественно, что при растущей температуре фреон начинает закипать и переходит в газообразное состояние.

2. На втором этапе фреон всасывается компрессором, где происходит его резкое сжатие с выделением большого количества тепла – температура фреона может достигать 90°С.

3. Далее перегретый газ подаётся в конденсатор. Этой температуры вполне достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения загородного дома тепловым насосом. В конденсаторе температура хладагента падает, при этом выделяемое тепло передаётся системе отопления. Фреон конденсируется, превращаясь газожидкостную смесь.

4. В этом состоянии смесь поступает на дроссельный вентиль – специальный клапан, где происходит резкое снижение давления и температуры фреона, которая достигает 0°С, после чего превращённый в жидкость хладагент снова поступает с испаритель для получения тепла от возобновляемого природного источника – цикл замыкается.

Управление работой теплового насоса осуществляется терморегулятором. При достижении в помещении заранее заданной температуры он прекращает подачу электроэнергии на компрессор, останавливая работу системы, а при понижении температуры, включает его.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили геотермальные агрегаты, принцип работы которых основан на получения тепла от грунта. Они наиболее эффективны, надёжны, долговечны и обеспечивают стабильные характеристики независимо от погодных условий и времени года.

Источник: www.pea.ru

Тепловые насосы для отопления дома: виды и принцип работы

Среди вариантов альтернативного отопления можно отметить растущую популярность тепловых насосов. Высокая стоимость оборудования и монтажа такой конструкции не позволяет некоторым владельцам частных домов минимизировать затраты на отопление. Им обязательно стоит рассмотреть возможность сделать тепловой насос своими руками.

Устройство и принцип работы

Некоторым количеством тепловой энергии обладает практически любая среда, которая нас окружает, если только ее температура превышает 1 °C. Почему бы не использовать часть этой энергии для обогрева собственного дома? Делается это с помощью теплового насоса.

Основан принцип работы теплового насоса на передаче тепла от источника с низким потенциалом тепловой энергии к теплоносителю, который имеет более высокую температуру. На практике выглядит это таким образом:

  1. Теплоноситель поступает в трубопровод, расположенный, например, в грунте, и нагревается на несколько градусов.
  2. Затем теплоноситель попадает в теплообменник (или испаритель) и передаёт собранную тепловую энергию на внутренний контур.
  3. Хладагент (вещество с низкой температурой кипения, находящееся под низким давлением), который находится во внешнем контуре, нагревается в испарителе и превращается в газ.
  4. Затем газообразный хладагент попадает в компрессор, где сжимается под воздействием высокого давления. При этом температура хладагента становится ещё выше.
  5. Горячий газ поступает в конденсатор, где передаёт тепловую энергию теплоносителю внутренней системы отопления дома.
  6. После этого хладагент, потерявший тепло, возвращается в систему в жидком состоянии.

Работа холодильных установок основана на таком же принципе, поэтому некоторые виды тепловых насосов в летнее время можно вполне успешно использовать в качестве кондиционеров, т. е. для охлаждения помещения.

Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос позволяет обогревать дом, используя низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды

Видео: устройство и работа тепловых агрегатов

Виды агрегатов

Наглядное представление о вариантах устройства тепловых насосов представляет их классификация по виду теплоносителя на внешнем и внутреннем контурах конструкции. Получать энергию устройство может из:

  • грунта;
  • воды (водоём или источник);
  • воздуха.

Внутри дома полученная тепловая энергия может использоваться в системе отопления, а также для подогрева воды или для кондиционирования воздуха. Поэтому различают несколько видов тепловых насосов в зависимости от сочетания этих элементов и функций.

Система «грунт-вода»

Получение тепла из грунта считается одним из самых эффективных для этого типа альтернативного отопления, поскольку уже примерно в пяти метрах от поверхности температура грунта остаётся достаточно постоянной, мало подвержена изменениям погодных условий.

Геотермальный тепловой насос

В геотермальном тепловом насосе используют специальные теплопроводящие зонды

В качестве теплоносителя на внешнем контуре используется специальная жидкость, которую принято называть рассолом. Это экологически безопасный состав.

Наружный контур теплового насоса типа «грунт-вода» выполняют из пластиковых труб. Разместить их в грунте можно горизонтально или вертикально. В первом случае могут понадобиться работы на значительной площади, от 25 до 50 кв. м на каждый киловатт мощности насоса. Площади, отведённые под устройство горизонтального коллектора, нельзя использовать для сельскохозяйственных нужд. Здесь допустима только разбивка газона или высадка однолетних цветущих растений.

Для сооружения вертикального коллектора понадобится ряд скважин глубиной 50-150 метров. Поскольку температура грунта на такой глубине выше и устойчивее, такой геотермальный тепловой насос считается более эффективным. Для передачи тепла в этом случае используются специальные глубинные зонды.

Насос «вода-вода»

Не менее эффективным выбором может стать тепловой насос вода вода, поскольку на большой глубине температура воды остается достаточно высокой и постоянной. В качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии могут использоваться:

  • открытые водоёмы (озёра, реки);
  • грунтовые воды (скважины, колодцы);
  • сточные воды промышленных технологических циклов (обратное водоснабжение).

Принципиальных отличий в конструкции теплонасосов «грунт-вода» или «вода-вода» не имеется. Наименьших затрат потребует сооружение теплонасоса, использующего энергию открытого водоёма: трубы с теплоносителем нужно снабдить грузом и погрузить в воду. При использовании потенциала грунтовых вод понадобится более сложная конструкция. Может потребоваться сооружение дополнительного колодца для сброса воды, которая проходит через теплообменник.

Тепловой насос вода-вода

Использование теплового насоса вода-вода в открытом водоеме может быть очень выгодным

Универсальный вариант «воздух-вода»

По эффективности тепловой насос воздух вода уступает другим моделям, поскольку в холодное время года мощность его ощутимо снижается. Однако для его монтажа не требуется сложных работ по выемке грунта или по сооружению глубоких скважин. Нужно только выбрать и установить подходящее оборудование, например, прямо на крыше дома.

Тепловой насос воздух-вода

Тепловой насос воздух-вода можно установить без масштабных монтажных работ

Несомненным преимуществом этой конструкции является способность повторно использовать тепло, которое покидает обогреваемые теплонасосом помещения с отработанным воздухом или водой, а также в виде дыма, газа и т. п. Чтобы компенсировать недостаток мощности воздушного теплонасоса в зимний период, следует предусмотреть варианты альтернативного отопления.

Наименее затратным вариантом может стать тепловой насос воздух-воздух, для сооружения которого не нужны сложные работы по созданию традиционной системы водяного отопления в помещениях.

Преимущества и недостатки системы

Установка теплового насоса дома и включение его в систему отопления или создание полноценной отопительной станции решит ряд насущных проблем и имеет следующие преимущества:

  • это автономная система отопления, единственным централизованным элементом которой является подключение к электросети;
  • этот способ позволяет значительно сэкономить на дорогостоящих энергетических носителях, которые традиционно применяются для отопления и существенно снизить затраты на коммунальные услуги. Средний Коэффициент преобразования теплоты равен 3,5 – 4,5. Из 1 кВт электроэнергии насос вырабатывает от 3 до 7 кВт тепла. Это самые высокие показатели среди всех видов котлов, работающих на любом топливе;
  • система безопасна для здоровья человека и для экологии. Она помогает сберечь невозобновляемые энергоресурсы планеты;
  • пожарная безопасность и невоспламеняемость деталей. Этот котёл не перегревается, не взрывается, не горит, не выделяет угарный газ;
  • один насос может вырабатывать как тепло, так и холод, обеспечивая нужный микроклимат в доме, а также нагревать воду для бытовых нужд;
  • долговечность – по опыту европейских жителей срок службы оборудования составляет 20-50 лет;
  • комфорт и бесшумная работа. Управление системой осуществляется с помощью автоматики;
  • установка насоса не требует согласований, которые нужны при монтаже, например, газового оборудования.

В Норвегии и Швеции 95% всех домов отапливаются тепловыми насосами.

Бойлерная в доме

Преимуществ у такой системы гораздо больше, чем недостатков

К недостаткам можно отнести:

  • относительно высокую стоимость установки и самого насоса, окупаемость такой системы напрямую зависит от интенсивности её эксплуатации;
  • необходимость привлечения специалистов и применения специальной бурильной и иной техники для обустройства геотермального насоса с вертикальным контуром, глубина которого может достигать 200 м.

Как сделать тепловой насос своими руками

Использовать тепловые насосы для отопления дома выгодно и удобно. Имеющийся опыт показывает, что в частных домах жилой площадью более 400 кв. м такая конструкция окупится в течение нескольких лет эксплуатации, несмотря на высокую стоимость. Владельцы домов с более скромными размерами успешно разрабатывают и устанавливают теплонасосы собственной конструкции. Вот некоторые принципы создания этих полезных устройств:

  • для начала нужно позаботиться о приобретении компрессора, например, предназначенного для кондиционера. Обычно его закрепляют на стене.
  • другую важную часть конструкции — конденсатор — можно сделать самостоятельно. Для этого понадобится сделать змеевик из медной трубы (толщина не менее 1 мм), который помещают в корпус из металла или пластика. В качестве корпуса подойдёт бак подходящего размера. После того как змеевик установлен, половинки бака сваривают, монтируя необходимые резьбовые соединения. Испаритель тоже обычно монтируют на стене. Чтобы сделать качественный змеевик, можно намотать медную сантехническую трубу вокруг предмета подходящего диаметра, вполне подойдет газовый баллон. Чтобы расстояние между витками было одинаковым, используют перфорированный алюминиевый уголок, на котором закрепляют витки змеевика.
  • окончательный монтаж этого оборудования: пайку медной трубы, закачку фреона и т. п. — должен выполнять только квалифицированный специалист. Неумелые действия могут повредить оборудование, кроме того, они связаны с высокой вероятностью получения бытовых травм.
  • после этого конструкцию подключают к внутренней системе отопления дома.
  • затем производится монтаж и подключение наружного контура, особенности этого процесса зависят от вида теплового насоса.

Перед пуском теплонасоса не помешает диагностировать состояние домовой электропроводки и счетчика. Ветхое и устаревшее оборудование необходимо заменить. Приемлемая мощность электросчётчика составляет не менее 40 ампер.

К сожалению, не всякий тепловой насос для отопления дома оправдывает ожидания владельцев. Чаще всего это связано с отсутствием правильных термодинамических расчётов. В результате получается система с недостаточной мощностью или неоправданно растут затраты на чрезмерно мощное оборудование. Чтобы подобрать систему с подходящей мощностью, следует учесть теплопотери здания, а также множество других характеристик. Поручать такие расчёты следует инженеру-проектировщику.

Рентабельность и целесообразность использования тепловых насосов

Чтобы достигнуть существенной экономии на отопительном бюджете на долгие годы, необходимо затратить значительные средства на этапе проектирования и установки. Окупаемость такой отопительной системы отложена во времени, она зависит от условий эксплуатации.

Энергия, взятая из окружающей среды, не требует оплаты и не заканчивается.

Если в доме пол и стены утеплены правильно, то тепловой насос будет работать максимально эффективно. Потери тепла не должны превышать 100 Вт на 1 кв. метр.

Ниже представлено сравнение затрат на отопление при использовании различных энергоносителей.

Диаграмма расходов на отопление

Чтобы экономить на отоплении, придётся потратить немалую сумму на установку теплового насоса

Очень выгодно включать насос в систему теплых полов или стен, где рабочая температура составляет примерно 40 градусов. Показателем экономии можно считать отсутствие перегрева отопительного контура и замерзания теплоносителя при отключении насоса, что позволяет повысить надежность системы и снизить риск аварии и частоту профилактических и ремонтных работ.

Стоимость установки такой системы, зависит от нескольких факторов:

  • площадь отапливаемых помещений дома;
  • разновидность конструкции насоса;
  • системы отопления и трубы, проложенные в доме;
  • показатели потерь тепла.

Для небольшого дома площадью 130 кв. м при установке насоса с грунтовым забором тепла, стоимость оборудования составит 450 000 р., а монтаж потянет на 300 000 р.

Насос «воздух-вода» будет стоить 300 00 р., установка составит 80 000 р., это самый недорогой вариант.

Внешний блок тепловой системы

Стоимость установок начинается от 450 тыс. руб.

Максимальные затраты потребуются при глубоком бурении с низкой точкой промерзания и при большой площади дома, например, 400 кв. м. Оборудование обойдется в 800 000 р., а установка – в 360 000 р. Затраты включают в себя все проектные и земляные, наземные работы и все элементы насоса и отопительной системы.

Материал актуализирован 29.03.2018

Источник: aqua-rmnt.com

Тепловой насос: особенности системы отопления для дома, нюансы выбора

Отопление зданий тепловыми насосами в США, Германии и многих других станах Европы давно является обычным делом. А вот на российский рынок эти агрегаты пришли относительно недавно, хотя с каждым годом доля их продаж неуклонно растет. С учетом постоянного повышения цен на электроэнергию, увеличения технической грамотности российского потребителя, а также общемирового тренда на энергоэффективность и энергосбережение, можно ожидать, что в ближайшем будущем данные системы займут достойное место среди альтернативных систем отопления. В нашей статье мы расскажем о том, что такое тепловые насосы и какие существуют виды этих систем отопления.

Виды тепловых насосов для отопления

Итак, что же такое тепловой насос? Это устройство сбора и переноса тепловой энергии от низкопотенциального источника тепла к потребителю. Главное отличие теплового насоса от традиционных нагревателей состоит в том, что первый способен передавать тепло в обратном направлении — от менее нагретого объекта к более нагретому, эффективно увеличивая температуру теплоносителя. Тепловой насос сам не производит тепло, он просто «забирает» тепловую энергию из воды, грунта или воздуха, а затем переносит ее в помещение. Физический принцип работы теплового насоса основан на том, что каждое тело с температурой выше абсолютного нуля (–273,15°C) имеет определенный запас тепловой энергии, причем этот запас прямо пропорционален удельной теплоемкости и массе самого тела.

Это интересно
Концепция теплового насоса возникла в Англии в середине XIX века и немного позднее была усовершенствована австрийцем Петером фон Риттингером. Однако практическое применение агрегату нашлось лишь в 40-х годах ХХ века: Роберт Вебер первым догадался поместить выходную трубу морозильной камеры в бойлер водонагревателя, а затем прогнал горячую воду через змеевик и с помощью вентилятора распространил тепло по помещению.

Современное семейство тепловых насосов весьма многочисленно, его представители делятся на несколько видов в зависимости от следующих признаков:

  1. По типу теплоносителя и системы теплообмена:
    • «Воздух-воздух». В этом случае тепло к хладагенту, циркулирующему в замкнутом контуре насоса, передается от наружного воздуха, который при этом физически охлаждается. Затем оно поступает в отапливаемое помещение через внутренние блоки, которые могут быть любого вида, например настенными или напольными. Такие насосы быстро прогревают помещение и при этом относительно недорогие. Классическим примером подобного теплового насоса являются современные кондиционеры с функцией обогрева или реверсивные кондиционеры. В случае использования для обогрева воздушного теплого насоса нет необходимости иметь дополнительный источник энергии — водоем, грунтовые воды и так далее. У насоса «воздух-воздух» самая низкая стоимость монтажа и быстрая окупаемость, к тому же его можно использовать летом в качестве кондиционера для работы на охлаждение воздуха. Однако подобная технология имеет и свои минусы: такой насос достаточно энергозатратен, его производительность зависит от наружной температуры — по мере ее снижения эффективность работы агрегата падает. К тому же для подогрева воды ему нужны дополнительные модули и его невозможно интегрировать в схемы с другими источниками тепла.
    • «Вода-вода». Используется тепловая энергия водоема или грунтовых вод — оптимальный вариант в том случае, если рядом есть неглубоко залегающие водные горизонты или непромерзающий полностью зимой водоем, который можно использовать. Технология состоит в следующем: из скважины вода направляется с помощью насосов на контур нагревателя — тепло идет в дом, а охлажденная вода сбрасывается через специальную скважину. Если вода поступает из открытого водоема, то ее можно возвращать в этот же водоем в другом месте. Для работы такого насоса нужен достаточный объем воды и мощные циркуляционные насосы, которые также потребляют электроэнергию. При этом энергоэффективность подобных тепловых насосов велика и с лихвой окупает перерасход энергии на транспортировку воды от источника к потребителю.
    • «Воздух-вода». Тепло наружного воздуха используется для нагрева воды, которая затем подается в систему отопления. Как и для насоса типа «воздух-воздух», в этом случае эффективность теплового насоса также зависит от наружной температуры — чем она ниже, тем больше энергии потребуется для получения необходимого количества тепла. Так что при выборе насоса обязательно нужно учитывать среднегодовые температуры и количество морозных дней. Преимуществом теплового насоса «воздух-вода» является возможность дополнительного догрева воды с помощью альтернативных источников энергии (гелиоколлекторов, солнечных панелей), их можно использовать в летнее время и межсезонье. Для преодоления пиковых отрицательных температур зимой, когда мощность теплового переноса существенно снижается, используют встроенные или отдельные водяные электронагреватели. Применяются эти насосы, как правило, в частных и многоквартирных домах, таунхаусах и гостиницах. У такой системы теплообмена довольно низкая стоимость монтажа и быстрая окупаемость, она без труда интегрируется в существующую систему отопления.
    • «Вода-воздух» — принцип работы базируется на использовании энергии воды в скважине или водоеме и передаче ее в воздушную систему отопления. Данная схема схожа с концепцией «вода-вода» и реализуема лишь при наличии или организации возможных источников получения тепла (водоем, скважина).
    • «Лед-вода» — для нагревания воды в отопительной системе используется тепловая энергия, высвобождающаяся при генерации льда. В процессе замораживания 200 литров воды можно получить тепловую энергию достаточную для того, чтобы обогревать небольшой дом в течение часа. На сегодняшний день это не слишком востребованный тип теплового насоса, поскольку процесс аккумуляции льда связан со специальной технологией, которую невозможно применить в большинстве коммерческих и жилых объектов.
    • «Грунт-вода» — тепло извлекается непосредственно из грунта через горизонтальный коллектор или вертикальные скважины, а затем направляется в контур отопления и/или ГВС. Поскольку температура грунтовых слоев на глубине ниже температуры промерзания и всегда положительная, такой тип насоса является практически идеальным для круглогодичного использования. Он имеет высокий тепловой коэффициент, легкое управление и способен бесперебойно работать в течение многих лет, однако возведение инженерных коммуникаций для его подключения и функционирования требует больших капитальных затрат, участия высококвалифицированных специалистов, а совокупная стоимость работ и оборудования будет выше, чем для тепловых насосов всех других типов.
    • По виду источника тепла:
      • Геотермальные насосы — получают тепловую энергию из воды или грунта. Могут быть замкнутого или открытого типа.
      • Воздушные насосы — источником тепла здесь является воздух, причем не только наружный, но и воздух из вытяжной вентиляции здания.
      • Использующие вторичное тепло , например тепло трубопровода центрального отопления. Такой вариант целесообразен для промышленных объектов, где имеются источники тепла, требующие утилизации.
      • По способу передачи энергии:
        • Компрессионные насосы состоят их компрессора, расширителя, конденсатора и испарителя, а их работа базируется на циклах сжатия-расширения теплоносителя ― в результате выделяется тепло (см. рис. 1). Такой тип насосов является самым востребованным на рынке, он достаточно эффективен, прост в работе и популярен среди потребителей благодаря наименьшей стоимости. Рис. 1. Принцип работы компрессионного теплового насоса.
        • Абсорбционные насосы (см. рис. 2) используют в качестве источника энергии пару абсорбент – рабочее вещество. Применение абсорбента существенно повышает эффективность работы агрегата. В качестве таких пар могут использоваться вода и лития бромид (абсорбент) или аммиак и вода (абсорбент). Рис. 2. Принцип работы абсорбционного теплового насоса.

        Выбор максимально подходящего теплового насоса для отопления того или иного объекта напрямую зависит от нескольких факторов. О них мы и поговорим далее.

        По каким принципам можно выбрать систему

        Тепловой насос может быть целесообразен в том случае, если установка, подключение или окупаемость прочих систем отопления по расчетам оказываются экономически нерентабельными, как в случае с энергозатратными электрическими котлами. Перед покупкой и установкой оборудования следует внимательно рассмотреть ситуацию с самых разных ракурсов.

        1. Назначение помещения. Поскольку эффективность у разных типов насосов разная, значительную роль в выборе агрегата должен играть объект, для которого предназначено оборудование. Если это большой жилой дом, в котором люди находятся постоянно, тепловой насос должен обеспечивать надежное и качественное отопление дома и горячее водоснабжение круглый год. В этом случае подойдут насосы, например, типа «воздух-вода» или геотермальный насос (при возможности его применения на объекте). В случаях когда требуется лишь эпизодическое применение теплового насоса для обогрева помещений, оптимальным будет высокоэффективный тепловой насос «воздух-воздух».
        2. Наличие/отсутствие центральной системы отопления и ГВС. Если такая система существует, а насос используется только в качестве «доводчика» в отдельных помещениях, то необходимо оценивать эффективность взаимодействия систем — она будет тем больше, чем меньше температурных различий между нагревом элементов и источником тепла. Например, более разумным будет использование теплового насоса в тандеме с теплыми водяными полами, чем с обычными радиаторами отопления (температура теплоносителя в полах всегда ниже).
        3. Регион использования. Здесь необходимо принимать во внимание и температурные значения, и особенности почвы, и наличие водоемов, и прочие геоклиматические условия. Например, при слишком низких среднегодовых температурах использование насоса типа «воздух-воздух» будет неэффективным, поскольку в этом случае его работа будет слишком энергозатратна и малоэффективна. Если на участке невозможно провести буровые работы или недостаточно площади для размещения горизонтального коллектора, то, соответственно, невозможно будет и установить насос «грунт-вода». Решением в этом случае может стать установка насоса «воздух-вода». Для зданий, расположенных недалеко от водоемов или там, где есть необходимый дебет подземных вод, можно использовать насос «вода-вода».
        4. Площадь дома. Если отапливаемая площадь превышает 250 м 2 и есть возможность бурения скважин, то оптимальным будет насос «грунт-вода». Для домов менее 200 м 2 идеально подойдет насос типа «воздух-вода». Для небольших квартир, офисов или торговых помещений можно использовать насос «воздух-воздух».
        5. Использование в качестве кондиционера. В этом случае можно применить тепловые насосы «вода-вода» или «грунт-вода», у которых есть возможность пассивного охлаждения (без использования компрессора). Все остальные типы насосов будут охлаждать помещение в активном режиме, поэтому затраты на эксплуатацию в теплый период года могут оказаться выше.
        6. Наличие вентиляционной системы. Если она имеется, то с помощью интеграции в нее теплового насоса, систему можно эффективно использовать для воздушного отопления. Данная схема установки, как правило, подходит для административных и офисных зданий, а также спортивных комплексов, где система вентиляции с механическим побуждением является обязательным атрибутом.

        Еще один важный фактор выбора — стоимость оборудования. Она может варьироваться в зависимости от типа теплового насоса, торговой марки, страны-производителя и многих других факторов.

        Стоимость систем отопления с тепловым насосом

        При выборе теплового насоса в качестве основного элемента системы отопления следует помнить, что итоговая стоимость будет включать не только цену самого насоса (оборудования), но и затраты на дополнительные инженерные системы, расходные материалы и монтажные работы.

        Как уже говорилось, самыми недорогими являются насосы «воздух-воздух». Цена оборудования здесь начинается от 35 000 рублей за высокоэффективный агрегат для помещения до 20–30 м 2 : данную стоимость можно экстраполировать и на большие площади.

        Однако как полноценная система обогрева данные тепловые насосы могут применяться исключительно в южных регионах, в России это актуально для климатических зон Черноморского побережья Кавказа и Крыма с расчетными зимними температурами в диапазоне от –5ºС до –7ºС. Как правило, цена монтажа подобного теплового насоса не превышает стоимость монтажа кондиционера сплит-системы и варьируется от 7500 до 16 000 рублей. Также следует понимать, что согласно требованиям СНиП (строительных норм и правил), действующих в РФ, применение системы воздушного отопления в жилых и административных помещениях требует обязательного наличия 100% резервирования мощности воздушного обогрева. Поэтому тепловые насосы «воздух-воздух», как правило, используются в частном секторе.

        Обогрев и система ГВС дома с площадью около 100–150 м 2 с помощью теплового насоса «воздух-вода» потребуют более серьезных затрат. Во-первых, кроме насоса необходимо приобрести дополнительное оборудование: расширительные баки, циркуляционный насос, бак косвенного нагрева (бойлер), а также оснастить обогреваемые зоны высокоэффективными доводчиками — тепловыми конвекторами/радиаторами и/или обустроить в них систему теплых (водяных) полов. Элементы теплового насоса, а также потребители подключаются между собой посредством водяных трубопроводов, а значит, установка данной системы должна быть совмещена со строительством или реконструкцией объекта. Кроме того, придется немало заплатить за монтаж и пусконаладочные работы. В среднем итоговая цена решения для дома с площадью около 100 м 2 составит от 500 000 рублей при весьма скромном бюджете.

        Самыми дорогими являются геотермальные насосы. В этом случае придется потратиться и на само оборудование, и на монтаж, в который входят земляные работы, обустройство скважин и коллекторов, ввод трубопроводов в дом, установка и обвязка самого насоса, монтаж вспомогательного оборудования (радиаторы, конвекторы, теплые полы), плюс подключение всего комплекса устройств и пусконаладка.

        В среднем оборудование и его установка для дома площадью 100 м 2 будет стоить от 700 000 рублей, для дома в 200 м 2 — от 1 млн рублей.

        Тепловые насосы — современный, экономичный и экологичный способ получения тепловой энергии. Окупаемость тепловых насосов весьма высока, и при правильной организации системы отопления объекта, а также при должном утеплении стен и перекрытий здания это может стать замечательной альтернативой традиционным для России электрическим и дизельным котлам, а также котлам на сжиженном газе и пеллетном топливе. В случае установки теплового насоса для потребителя более актуальным становится вопрос обеспечения стабильного основного электроснабжения объекта, а также наличия аварийного источника электричества: при длительном отключении электроэнергии работа теплового насоса должна поддерживаться с помощью автономного генератора.

        Пармон Анна Сергеевна Ответственный редактор

        Теп­ло­вые на­со­сы, вне вся­ко­го со­мне­ния, очень пер­спек­тив­ны, а их кон­струк­ция по­сто­ян­но со­вер­шенст­ву­ет­ся. В не­ко­то­рых стра­нах За­пад­ной Ев­ро­пы, на­при­мер в Гер­ма­нии, Шве­ции и Нор­ве­гии, для то­го что­бы сти­му­ли­ро­вать на­се­ле­ние к пе­ре­хо­ду на эко­ло­гич­ные и энер­го­эф­фек­тив­ные сис­те­мы отоп­ле­ния, пра­ви­тельст­ва час­тич­но до­ти­ру­ют по­куп­ку и уста­нов­ку по­доб­ных сис­тем.

        Производители кондиционеров

        Понедельник, 08.06.2020

        Производители кондиционеров: разбираемся в ассортименте климатического оборудования

        Настенные кондиционеры

        Пятница, 08.05.2020

        Настенные кондиционеры: как выбрать климатическое оборудование и на какую сумму рассчитывать?

        VRF-системы

        Воскресенье, 05.04.2020

        VRF-системы: в чем особенности мультизональных систем кондиционирования и какова их стоимость

        СМИ «aif.ru» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (РОСКОМНАДЗОР), регистрационный номер Эл № ФС 77-78200 от 06 апреля 2020 г. Учредитель: АО «Аргументы и факты». Интернет-сайт «aif.ru» функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

        Все права защищены. Копирование и использование полных материалов запрещено, частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на сайт aif.ru.

        Источник: aif.ru

        Рейтинг
        ( Пока оценок нет )
        Загрузка ...