Тепловой нанос для отопления: принцип работы, разновидности, установка с фото и видео

Содержание

Описание и назначение тепловых насосов


Тепловой насос — это конструкция, способная поглощать тепло, рассеиваемое землей, водой и воздухом, и передавать его в отопительный контур здания. Ключевым отличием от других вариантов является способность теплового двигателя передавать тепло от низкотемпературного источника в высокотемпературную систему.

Земля постоянно получает тепло от солнца. Часть его поглощает воздух, но большая часть — это вода и почва. В результате даже в самые сильные морозы температура на глубине водоемов остается в пределах + 4– + 6 °, а на глубине ниже уровня промерзания почвы — + 8 ° С. Насос передает это некачественное тепло в отопительный контур, где нагревает теплоноситель до необходимых + 35– + 80.

Конструкция и принцип работы

Работа теплового насоса в чем-то похожа на работу холодильника. Передача тепла становится возможной благодаря использованию фреона — веществ, которые после испарения поглощают тепло от охлаждаемого объекта, а после конденсации отдают его воде или воздуху. Хладагенты закипают при низкой температуре, что делает возможным такой, казалось бы, необычный процесс.

Что вы думаете о тепловых насосах? Положительно 59.23% Сомневаюсь 33.85% Предпочитаю традиционные источники тепла 6.92% Голосов: 130


В конструкцию теплового насоса входят 4 основных элемента:

  • Компрессор — здесь хладагент сжимается, что приводит к увеличению давления и температуры.
  • Расширительный клапан — это терморегулирующий клапан, который быстро снижает давление.
  • Испаритель — теплообменник. Здесь фреон поглощает тепло, забирая его из окружающей среды.
  • Конденсатор — это второй теплообменник, в котором хладагент конденсируется и сжимается, отдавая тепло рабочему телу отопительного контура.

В основе работы любого теплогенератора лежит обратный цикл Карно. Теплообмен происходит в несколько этапов.

Фреон поступает в испаритель в жидком состоянии, то есть при низком давлении. Согласно второму закону термодинамики, тепло передается от объекта с высокой температурой к объекту с низкой температурой. В случае теплового насоса низкотемпературным объектом является фреон, а высокотемпературным объектом — рассол, горячая жидкость, которая поднимается из колодцев. Поскольку температура выше + 8 ° С остается ниже уровня промерзания в грунте, теплоноситель в колодцах, а точнее в вертикальных зондах, нагревается. А при встрече с холодной охлаждающей жидкостью отдает тепло.

В результате нагрева теплоноситель переходит из жидкого состояния в газообразное. В таком виде он поступает в компрессор, где сжимается газ. В этом случае фреон сильно нагревается. Сжатый, но не сжиженный газ направляется в испаритель, где передает тепло второму теплообменнику. Сам фреон, отдавая тепло, снова переходит в жидкую фазу.

Затем хладагент проходит через термостатический вентиль, буквально «выдавливается» через ускоритель. Впоследствии жидкость расширяется, а ее давление и температура уменьшаются. Фреон возвращается в испаритель, и цикл повторяется.

Все контуры теплового насоса замкнуты: контур охлаждения, контур с вертикальными зондами в земле и сама линия отопления. Движение жидкостей обеспечивается циркуляционным насосом.

Сфера применения


Тепловые насосы наиболее эффективно работают в южных широтах

Тепловые агрегаты можно использовать для отопления частных домов и офисов. Этой практике в Европе придерживаются более 30 лет. Сегодня лидерами по использованию ТНУ являются Швеция и США.

В России использование тепловых насосов ограничивается следующим.

  • Высокие начальные вложения: на рынке доступно только импортное оборудование, обычно немецкое. Установка теплообменников требует бурения скважин на глубину 50–100 м, что неэкономично. Как показала практика, использование горизонтальных коллекторов нерационально, так как участок над трубами выходит из хозяйственного оборота. Установка вертикальных датчиков обходится дороже.
  • Неоднородность теплового потенциала — в южных регионах он намного выше, чем в северных, поэтому КВУ более эффективны в южной и центральной зоне. В северных регионах система отопления загородного дома дополняется традиционными источниками.
  • Ограничения по температуре на выходе — ТНУ выдает воду температурой + 60– + 65 ° С. Чтобы такая схема была эффективной, ее площадь должна быть значительно больше площади нагревателей, работающих с водой с температурой + 70– + 95 ° С.
  • К концу отопительного сезона откачка тепла из почвы приводит к снижению температуры почвы. В северных регионах его тепловой потенциал не успевает восстановиться за лето.

По расчетам, установка ТНУ в 2,4-2,8 раза дороже, чем установка газового или электрического котла.

Плюсы и минусы теплового насоса. Бесплатный источник тепла. Автономность. Минимальный уровень шума. Длительный срок

Откуда насос берет тепло?

Тепловой насос работает за счет использования природных источников низкопотенциальной тепловой энергии, в том числе:

  • окружающий воздух;
  • водоемы (реки, озера, моря);
  • почвенные и артезианские и подземные термальные воды.

Теплоноситель, отводящий тепло из окружающей среды, циркулирует по внешнему контуру. Он поступает в насос-испаритель и выпускает хладагент с температурой около 4-7 ° C, а его температура кипения составляет -10 ° C. В результате теплоноситель закипает, а затем переходит в газообразное состояние. Уже остывший теплоноситель во внешнем контуре направляется в следующий контур для повышения температуры.

Функциональная схема теплового насоса состоит из:

  • испаритель;
  • хладагент;
  • электрический компрессор;
  • конденсатор;
  • капиллярный;
  • устройство термостатического контроля.

Процесс работы теплового насоса выглядит так:

  • после закипания хладагент, двигаясь по трубопроводу, попадает в компрессор, работающий от электричества. Это устройство сжимает газообразный хладагент под высоким давлением, что приводит к повышению его температуры;
  • горячий газ поступает в другой теплообменник (конденсатор), в котором тепло хладагента передается хладагенту, циркулирующему по внутреннему контуру системы отопления, или окружающему воздуху;
  • при охлаждении хладагент переходит в жидкое состояние, после чего проходит через капиллярный редукционный клапан, теряя давление, и затем снова появляется в испарителе;
  • так что цикл завершен, и процесс готов повториться.

Конструктивное исполнение

Промышленность выпускает модели с различными эксплуатационными характеристиками, но в их состав входит оборудование, которое выполняет типовые задачи, описанные выше.

Как вариант на рисунке показан тепловой насос для отопления дома.

Состав теплового насоса.

Здесь тепло от геотермальных источников поступает через подводящие трубы и по выходным передается в систему отопления дома.

Тепловой насос питается от:

  • система мониторинга и контроля параметров схемы, в том числе удаленными методами через Интернет;
  • дополнительное оборудование (промывочно-заправочные агрегаты, расширительные баки, группы безопасности, насосные станции).

Грунтовые конструкции

Они используют три схемы устройства теплообменников для отбора энергии от источника:

  1. поверхностное расположение;
  2. установка вертикальных зондов грунта;
  3. углубление горизонтальных конструкций.

Первый способ наименее эффективен. Поэтому для обогрева дома его применяют редко.

Установка зондов в скважинах

Этот способ самый эффективный. Он предполагает строительство колодцев на глубине около 50 ÷ 150 метров и более для размещения U-образного трубопровода из пластмассовых материалов диаметром от 25 до 40 мм.

Увеличение площади поперечного сечения трубы, например углубление колодца, создает лучший отвод тепла, но увеличивает стоимость конструкции.

Тепловой насос с питанием от датчиков энергии, помещенных в колодец.

Горизонтальные коллекторы

Бурение скважин под зонды — дорогое удовольствие. Поэтому этот способ часто выбирают как самый дешевый. Позволяет рыть траншеи ниже глубины промерзания почвы.

При проектировании горизонтального коллектора следует учитывать:

  1. теплопроводность почвы;
  2. средняя влажность почвы;
  3. геометрия текстуры.

Они влияют на размер и конфигурацию коллектора. Трубы можно укладывать:

  • петля;
  • зигзаг;
  • змея;
  • плоские геометрические формы;
  • винтовые спирали.

важно понимать, что площадь участка, отведенного под такой коллектор, обычно превышает размер фундамента дома в 2 ÷ 3 раза. Это главный недостаток этого метода.

Тепловой насос: как это работает.

Водные коллекторы

Это самый дешевый метод, но он требует наличия глубокого водоема возле здания. В нижней части размещаются собранные трубы и закрепляются грузами. Для эффективной работы теплового насоса необходимо рассчитать минимальную глубину заполнения коллектора и объем бака, способный обеспечить отвод тепла.

принцип работы теплового насоса вода-воздух.

Размеры этого сооружения определены тепловыми расчетами и могут достигать длины более 300 метров.

На следующем рисунке показана подготовка линий для установки на лед родникового озера. Позволяет наглядно оценить объем выполняемых работ.

Подготовка трасс к выходу на лед родникового озера.

Воздушный метод

Внешний или встроенный вентилятор направляет воздух с улицы прямо в испаритель фреона, как в кондиционере. В этом случае нет необходимости делать громоздкие конструкции из труб и размещать их в земле или водоеме.

Тепловой насос для отопления дома, работающий по такому принципу, дешевле, но его рекомендуется использовать в относительно теплом климате: морозный воздух не позволит системе работать.

Такие устройства широко используются для нагрева воды в плавательных бассейнах или помещениях, расположенных рядом с промышленными устройствами, которые постоянно участвуют в технологическом процессе и выделяют тепло в атмосферу с помощью мощных систем охлаждения. Например, силовые автотрансформаторы энергетики, дизельные станции, котельные.

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух.

Тепловой насос для отопления – принцип действия

Из школьного курса физики, вспоминая второй закон термодинамики, точно известно, что тепло от горячего тела передается холодному без какого-либо механизма. Уловка в том, как передать тепло в обратном направлении? Для этого нам понадобится охлаждающая жидкость и ряд действий, обеспечивающих результат.

Именно эти действия нам поможет выполнить тепловой насос. Стоимость электроэнергии для работы теплового насоса пропорционально зависит от разницы значений температуры между средствами, задействованными в этом процессе.

Вы когда-нибудь прикасались к черной решетке холодильника сзади? Любой желающий может убедиться, что задняя стенка очень горячая. Направив лазерный пирометр на черную решетку, можно увидеть, что температура его поверхности составляет около 40 ° C. Таким образом, инженеры по холодильному оборудованию рециркулируют ненужное тепло изнутри морозильной камеры.

известно, что в конце сороковых годов прошлого века изобретатель Роберт Вебер обратил внимание на ненужный нагрев воздуха радиатором холодильника. Изобретатель задумался и подключил к нему бойлер косвенного нагрева. В результате Роберт обеспечил семью горячей водой в необходимом объеме. Именно тогда энтузиаст задумал, как перевернуть холодильник вверх дном и превратить кулер в нагревательный прибор. Я должен признать, что он это сделал.

Как работает тепловой насос?

тепловой носос
Принцип работы теплового насоса основан на том, что недра в любое время года, опустившись ниже нуля, мы столкнемся с температурами выше нуля. Получается, что незамерзающий слой почвы у нас прямо под ногами. Что, если вы используете его в качестве задней части морозильной камеры?

Поэтому окружающую атмосферу можно рассматривать как морозильную камеру. Разница температур между ними используется геотермальными насосами, преобразуя их в энергию для отопления дома.

Следуя принципу работы холодильного оборудования, система труб, по которым циркулирует хладагент, используется для передачи тепла из подполья в жилое пространство. Фреоновые фреоны нагреваются подземным теплом и начинают испаряться. Холодный наружный воздух охлаждает его, вызывая конденсацию фреона.

тепловой носос

Нагревая тепло путем чередования циклов испарения и нагрева, тепловой насос обеспечивает циркуляцию хладагента. Компрессор создает давление, заставляя фреон перемещаться по трубкам двух теплообменников.

В первом теплообменнике фреон испаряется при низком давлении, при этом тепло поглощается из окружающей атмосферы. Затем тот же хладагент сжимается компрессором под высоким давлением и передается во второй змеевик, где он конденсируется. Затем он выделяет тепло, которое было поглощено ранее в цикле.

Повышающий компрессор играет главную роль в этом процессе. Увеличивая давление, фреон конденсирует больше тепла, чем получено от теплой земли. Таким образом, положительные значения почвы равны + 7 ° и переводятся в комфортные домашние условия + 24 ° С.

Применяя тепловой насос для отопления, получаем высокую эффективность.

тепловой носос
Хочу уточнить, что вся конструкция не требует выделенной линии электропроводки. Энергопотребление сравнимо с бытовым электрическим чайником. Хитрость в том, что тепловой насос «производит» в четыре раза больше тепловой энергии, чем потребляет электроэнергии. На обогрев коттеджа площадью 300 м2, в сильный мороз 30 ° C уйдет не более 3 кВт.

Однако владельцу геотермального насоса вначале придется немало выложиться. Стоимость подключения оборудования и материалов не менее 4500 долларов США. Добавьте к этому монтажные работы и сверление, и на столько же получится, что самая простая система будет стоить 10 тысяч долларов.

понятно, что электрический котел обойдется на порядок дешевле. Но в любом случае платить придется ежемесячно из расчета 1 кВт на 10 м2. Получается, что на 300 квадратных метров дома уйдет 30 кВт — в 10 раз больше, чем уйдет на тепловой насос.

Расчеты на газовое отопление с помощью газового котла дают примерно такой же порядок цифр — 2000 рублей в месяц, что сопоставимо с работой теплового насоса. К сожалению, не все живут в газифицированном районе.

тепловой носос
У теплового насоса есть неоспоримое преимущество. Летом такую ​​«обратную морозильную камеру» можно перевернуть и легким движением руки — тепловой насос превращается в кондиционер. В жаркие дни на улице + 30 ° С, а в недрах прохладно. Используя трубы, наполненные теплоносителем, насос будет передавать холод из недр в дом. Затем включается вентилятор, и мы получаем дешевую систему охлаждения.

Практика показывает, что срок амортизации составляет от 3 до 7 лет. Скандинавские страны давно подсчитывают прибыль и разогреваются этим методом. Ярким примером является гигантский тепловой насос Стокгольма, геотермальное оборудование. Источником тепловой энергии зимой и прохлады летом являются воды Балтийского моря. Девиз в полной мере относится и к тепловому насосу: плати сейчас — экономь потом! Экономия становится все больше за счет того, что энергоресурсы становятся все дороже.

Тепловой насос. Правда о его эффективности.

К сожалению, с эффективностью сегодня не все так радужно. Остается один из главных вопросов, который мучает потребителя: покупать или не покупать тепловой насос. Наш совет, внимательно взвесьте все за и против, скорее всего вариант покупки обычного электрокотла будет дешевле по результатам эксплуатации, а установка проще.

тепловой носос

Если рассматривать тепловой насос как концепцию будущего, как новую идею производства тепла, инженерное мышление, безусловно, заслуживает уважения. Геотермальное оборудование работает, его можно потрогать рукой, с каждым годом оно становится все эффективнее. Однако, если мы посчитаем, сколько денег мы потратим на его эксплуатацию, добавив первоначальные затраты на покупку и установку, мы, скорее всего, получим сумму, которая показывает, что мы будем тратить на него намного больше денег, чем на любой другой тип тепла устройство генерации.

тепловой носос

Рассматривая тепловой насос как экономичную систему, когда, потратив на его работу 100 рублей, вы получаете тепловую энергию на 300 рублей, не забывайте, что вы заплатили большие деньги за право получить сверхприбыль в размере 200 рублей. Кстати, в самом Евросоюзе продажи тепловых насосов поддерживаются госпрограммами.

Например, в Финляндии ежегодно продается более 60 000 тепловых насосов, и количество продаж растет на 5%. Но во-первых, экономический эффект от использования такого оборудования больше за счет дорогой электроэнергии. Стоимость электроэнергии в Финляндии составляет 35 евроцентов, по сравнению с Россией — 7 евроцентов. Во-вторых, грантовая программа предусматривает плату за покупку теплового насоса в размере 3000 евро.

Пока цены на газ и электроэнергию низкие, внедрение теплового насоса в качестве основного конкурента остается сложной задачей. Массовое потребление будет возможно только в случае кризиса с добычей углеводородов или кризиса с производством электроэнергии.

Как правильно выбрать тепловой насос

Первый этап.

Расчет тепла, необходимого для отопления дома. Чтобы выбрать тепловой насос (ТН), включенный в систему отопления дома, важно рассчитать потребность в тепле. Точный расчет позволит избежать ненужного перерасхода средств, так как это приведет к ненужным расходам.

Второй этап.

Какой источник тепла выбрать для теплового насоса. Это решение зависит от многих компонентов, основными из которых являются:

  • Финансовая составляющая. Сюда напрямую входит стоимость самого оборудования, а также работы по установке геотермального зонда или прокладке подземного контура отопления. Это зависит от расположения самого участка, а также окружающей среды (водоемы, постройки, коммуникации) и геологии.
  • Операционная составляющая. Основная часть стоимости — это работа теплового насоса. Этот показатель зависит от режима отопления здания и выбранного источника тепла.

Третий этап.

Анализ исходных данных для выбора теплового насоса:

  1. Бюджет предлагаемой системы.
  2. Система отопления: радиаторы, воздушное отопление, теплые полы.
  3. Площадь участка, которую можно выделить под прокладку коллектора тепла.
  4. возможна бурение на участке.
  5. Геология участка для определения глубины геотермального зонда, если такое решение будет принято.
  6. летом требуется кондиционер.
  7. Есть ли воздушное отопление или планируется в будущем.
  8. Капитальные затраты на приобретение и установку теплового насоса со всеми работами (предварительная приблизительная оценка).

Устраиваем все по порядку

Бюджет на предполагаемую систему

При создании системы отопления на тепловом насосе возможно создание воздушно-водяного контура. Капитальные вложения будут минимальными, так как не потребуются дорогостоящие земляные работы. Но будут большие затраты на этапе эксплуатации этой отопительной системы из-за низкой эффективности работы.

Если вы хотите значительно снизить эксплуатационные расходы, установка геотермального насоса — это то, что вам нужно. Правда, для прокладки теплового контура необходимо будет провести земляные работы. Также эта система позволит получить пассивный «холод.

тепловой носос

Отопительная система: радиаторы, воздушное отопление, теплый пол

Для повышения эффективности системы ВД желательно уменьшить разницу между температурой нагреваемой среды и температурой источника тепла.
Если вы еще не выбрали систему отопления, рекомендуется выбрать пол с подогревом, который позволяет более эффективно использовать систему теплового насоса.

Площадь участка, которую возможно выделить для укладки теплового коллектора

Площадка для установки коллектора имеет решающее значение, если бурение и установка геотермального зонда невозможны. Тогда придется уложить коллектор горизонтально, а это займет примерно в 2 раза больше места, чем площадь отапливаемого дома. При этом следует учитывать, что этот участок нельзя использовать для строительства, а только в виде газона или газона, чтобы не загораживать поток солнечных лучей.

Возможно ли бурение на участке

Если есть возможность бурения на площадке (хорошая геология, доступность, отсутствие подземных коммуникаций), лучшим решением будет установка геотермального зонда. Обеспечивает стабильный долгосрочный источник тепла.

Геология участка для определения глубины геотермального зонда, если такое решение будет принято

Рассчитав общую глубину бурения, необходимо изучить план участка и определить, как обеспечить глубину бурения. На практике глубина колодца обычно не превышает 150 м.

тепловой носос

Следовательно, если, например, расчетная глубина бурения составляет 360 м, то исходя из характеристик площадки, ее можно разделить на 4 скважины по 90 м, или 3 по 120 м, или 6 по 60 м с учетом что расстояние между ближайшими колодцами не должно быть менее 6 м.
Стоимость буровых работ прямо пропорциональна глубине бурения.

Требуется ли кондиционирование воздуха в летний период

Если летом требуется кондиционер, выбор тепловых насосов типа «вода-вода» или «земля-вода» очевиден, остальные тепловые насосы не готовы быть эффективными и экономичными для выполнения функции кондиционирования.

Имеется ли воздушное отопление или предполагается ли в будущем

возможна интеграция теплового насоса в единую систему воздушного отопления. Это решение позволит объединить инженерные сети.

Капитальная стоимость покупки и монтажа теплового насоса со всеми работами

Примерная первоначальная оценка капитальных затрат * на покупку и установку зависит от типа теплового насоса:

ВД с подземным коллектором:
Оборудование и материалы — 4500 долларов США
Работает — 2500 $
Операционные расходы — 350 долларов в год

ТВ с зондом:
Оборудование и материалы — 4500 долларов США
Работает — 4500 $
Операционные расходы — 320 долларов в год

TN Air:
Оборудование и материалы — 6500 долларов США
Работает — 400 $
Операционные расходы — 480 долларов в год

ТД «вода-вода»:
Оборудование и материалы — 4500 долларов США
Работает — 3500 $
Операционные расходы — 280 долларов в год

* — примерные среднерыночные цены. Окончательная стоимость зависит от производителя выбранного оборудования, региона выполняемых работ, стоимости бурения и условий участка и т.д.

Четвёртый этап. Виды работы

Разделять. Тепловой насос — единственный источник тепла, обеспечивающий 100% потребности в тепле. Работает при рабочих температурах не выше 55 ° C.
Соответствует. Тепловой насос и котел работают вместе, что позволяет достичь более высоких рабочих температур с помощью котла.

тепловой носос

Моноэнергетический. Тепловой насос и электрический котел образуют энергосистему с одним внешним источником энергии. Это позволяет легко регулировать энергопотребление, но увеличивает нагрузку на вводную машину.

Расчет отопления дома с тепловым насосом

Для нормальной работы теплового насосного агрегата требуется качественная теплоизоляция здания. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, пол и потолок, а затем рассчитать теплопотери (Q).

Упрощенная формула для расчета количества тепла (Вт), уходящего из дома через окружающие конструкции (стены, окна, пол, потолок), выглядит так:

Q = S х (разница между температурой внутри и снаружи) / RT.

S — площадь огороженного участка в м2;

Rt — термическое сопротивление материала ограждающей конструкции (берется из таблиц СНиП по теплотехнике зданий).

Поочередно рассчитывая теплопотери стен, окон, пола и потолка, мы складываем и получаем количество киловатт, потерянных домом за 1 час в самый холодный период года. Мощность теплового насоса не должна быть меньше общей величины тепловых потерь. Если, помимо отопления, система будет нагревать воду для бытовых нужд, ее мощность увеличится на 20%.

При выборе теплового насоса типа «воздух-воздух» или «воздух-вода» необходимо руководствоваться тепловой мощностью, которую он вырабатывает в низкотемпературной области, так как она значительно меньше мощности при эксплуатации в теплое время года.

Для примера приведем параметры воздушно-водяной установки NIBE FIGHER F2300-14. Работая в диапазоне температур от +7 до + 45 ° C, он вырабатывает около 18 кВт, а при температуре воздуха -15 ° C всего 10,7 кВт.

Рекомендуемый алгоритм выбора центробежного насоса

Чтобы определиться с тем или иным оборудованием, необходимо учесть несколько технических моментов. К ним относится глубина, на которой находится источник перекачиваемой воды. Под КПД понимается КПД насоса. Емкость — это объем жидкости, который проходит через выпускное отверстие за определенный период времени.

Источник погружения насоса

Рекомендуемый алгоритм выбора центробежного насоса

Другая группа параметров связана с мощностью оборудования. Это касается характеристик мотора и вращения вала, максимального давления при перекачке и гидравлики при транспортировке (снижается). Напор потока указывается в метрах, он показывает разницу давлений потока на входном и выходном патрубках. Энергоэффективность — это показатель количества электроэнергии, потребляемой для доставки определенного объема жидкости.

Использование тепловых установок в мире

Практика использования таких отопительных агрегатов во всем мире насчитывает более 50 лет. Основными причинами этого явления были рост стоимости традиционных энергоресурсов и широкая поддержка правительствами многих стран использования альтернативных источников энергии.

Поэтому количество тепловых насосов постоянно растет высокими темпами — до 10-30% в год, несмотря на высокую стоимость монтажа. Количество таких устройств на данный момент составляет более 270 штук. Наиболее активно отопительные системы используются в США и Канаде. На их долю приходится до половины установок, используемых во всем мире.

Россия, несмотря на благоприятные условия использования тепловых насосов, отстает от мировых тенденций в их использовании. Здесь, видимо, играет роль наша вера в полную доступность природных ресурсов. В то же время не во всех населенных пунктах страны есть газопроводы. Мировой опыт использования тепловых насосов свидетельствует о положительных тенденциях в развитии их использования.

Основные характеристики

Выбирая оборудование из всего множества характеристик, обратите внимание на следующие характеристики.

Основные характеристики тепловых насосов

Характеристики Диапазон значений Характеристики
Тепловая мощность, кВт До 8 Помещения площадью не более 80 — 100 м², с высотой потолков не более 3 м.
8-25 Для одноуровневых загородных домов с потолком 2,5 м, площадью 50 м²; коттедж для постоянного проживания, до 260 м².
Более 25 Рекомендуется рассматривать 2-3-х этажные жилые дома с потолками 2,7 м; промышленные объекты — не более 150 м², с высотой потолков 3 и более.
Потребляемая мощность основного оборудования (ограничение расхода вспомогательных элементов) кВт / ч От 2 (из 6) Он характеризует энергопотребление компрессора и циркуляционных насосов (нагревательного элемента).
Схема работы Воздух-воздух Преобразованная тепловая энергия воздуха передается в комнату потоком нагретого воздуха через сплит-систему.
Воздух — вода Энергия, забираемая из воздуха, прошедшего через устройство, передается теплоносителю системы жидкостного отопления.
Рассол-вода Передача тепловой энергии от возобновляемого источника происходит через раствор натрия или кальция.
Вода-вода Через главную линию открытого первичного контура грунтовые воды переносят тепловую энергию непосредственно в теплообменник.
Температура охлаждающей жидкости на выходе, ° С 55-70 Показатель важен при расчете потерь на длинном отопительном контуре и при устройстве дополнительной системы горячего теплоснабжения.
Напряжение сети, В 220, 380 Однофазный: потребляемая мощность не более 5,5 кВт, только для стабильной домашней сети (низкая нагрузка); самый дешевый — только через стабилизатор. При наличии сети 380 В предпочтительны трехфазные устройства: больший диапазон мощностей, меньшая вероятность «просадить» сеть.

Разновидности тепловых насосов

Тепло можно отводить от почвы, воды и воздуха. Исходя из этого, тепловые отложения классифицируются.

Грунтовые


Основное преимущество этого типа — хорошая теплоотдача и высокая стабильность. Температура почвы ниже нуля поддерживается постоянной в течение всего года. Поэтому производительность дноуглубительных насосов не зависит от сезона: летом их можно использовать для получения горячей воды.

Почвенный коллектор — это система горизонтальных труб, расположенных ниже уровня промерзания почвы. В качестве охлаждающей жидкости обычно используется антифриз. Здесь необязательно рыть колодцы, только траншеи не более 1 м. Однако нельзя сажать кусты, деревья или строить постройки над проложенными в земле трубами.

Наземный зонд — это система подземных вертикальных труб от 50 до 150 м. Зонд занимает очень мало места, поэтому площадкой можно пользоваться. Но установка намного дороже, так как включает в себя сверление.

Водяные

Разновидность геотермальной энергии. Гидравлический насос приводится в действие теплом грунтовых вод. Это более эффективно. Для установки необходимо пробурить 2 скважины для сбора и слива воды, что стоит недешево.

Воздушные

Технология аналогична кондиционеру. Установить воздушный насос намного проще, сам монтаж дешевле, он сочетается с любой системой отопления. Однако его производительность резко падает при понижении температуры воздуха до -15 ° C.

Воздушные насосы рекомендуется использовать как дополнение к газовому или электрическому котлу.

Виды агрегатов

Четким представлением о вариантах устройства тепловых насосов является их классификация по типу теплоносителя по внешнему и внутреннему контурам конструкции. Устройство может получать энергию от:

  • почва;
  • вода (резервуар или родник);
  • воздух.

Вырабатываемая внутри дома тепловая энергия может использоваться в системе отопления, а также для нагрева воды или кондиционирования воздуха. Поэтому различают разные типы тепловых насосов в зависимости от сочетания этих элементов и функций.

Система «грунт-вода»

Получение тепла от земли считается одним из наиболее эффективных для этого типа альтернативного отопления, поскольку уже на расстоянии примерно пяти метров от поверхности температура грунта остается довольно постоянной и не подвержена изменениям атмосферных условий.

Геотермальный тепловой насос

В геотермальном тепловом насосе используются специальные зонды теплообмена

В качестве теплоносителя во внешнем контуре используется специальная жидкость, которую обычно называют рассолом. Это экологическая формула.

Внешний контур теплового насоса грунтовых вод состоит из пластиковых труб. Вы можете разместить их в земле горизонтально или вертикально. В первом случае может потребоваться работа на большой площади, от 25 до 50 кв.м на каждый киловатт мощности насоса. Зоны, зарезервированные для горизонтального сборщика, нельзя использовать в сельскохозяйственных целях. Здесь разрешено только разбивать газон или высаживать однолетние цветущие растения.

Для строительства вертикального коллектора потребуется ряд колодцев глубиной 50-150 метров. Поскольку температура почвы на этой глубине выше и стабильнее, такой геотермальный тепловой насос считается более эффективным. В этом случае для передачи тепла используются специальные глубинные зонды.

Насос «вода-вода»

Не менее эффективным выбором может стать тепловой насос вода-вода, поскольку на больших глубинах температура воды остается достаточно высокой и постоянной. В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии могут использоваться:

  • открытые бассейны (озера, реки);
  • подземные воды (колодцы, колодцы);
  • сточные воды производственных технологических циклов (оборотное водоснабжение).

Принципиальных различий в конструкции тепловых насосов типа «грунт-вода» или «вода-вода» нет. Наименьшей стоимости потребуется строительство теплового насоса, использующего энергию открытого бака: трубы с теплоносителем необходимо подавать с грузом и погружать в воду. При использовании потенциала грунтовых вод потребуется более сложная конструкция. Возможно, потребуется сделать дополнительный колодец для слива воды, проходящей через теплообменник.

Тепловой насос вода-вода

Использование теплового насоса типа вода-вода в открытом пруду может быть очень полезным

Универсальный вариант «воздух-вода»

По КПД тепловой насос воздух-вода уступает другим моделям, так как в холодное время года его мощность значительно снижается. Однако для его установки не требуются сложные земляные работы или строительство глубоких колодцев. Вам просто нужно выбрать и установить нужное оборудование, например, прямо на крыше дома.

Тепловой насос воздух-вода

Тепловой насос воздух-вода может быть установлен без длительных монтажных работ

Несомненным преимуществом такой конструкции является возможность повторного использования тепла, которое покидает отапливаемые тепловым насосом помещения с воздухом или сточными водами, а также в виде дыма, газа и т.д. Чтобы компенсировать недостаток мощности теплового насоса источника воздуха зимой, следует предусмотреть альтернативные варианты отопления.

Наименее затратным вариантом может стать тепловой насос воздух-воздух, не требующий сложной работы для создания традиционной внутренней системы водяного отопления.

Преимущества и недостатки устройства

В первую очередь опишем положительные качества этого вида водяного или воздушного отопления:

  1. Относительно низкое энергопотребление. На отопление расходуется только электроэнергия, но стоит отметить, что нужно гораздо меньше, чем, например, обогрев помещения с помощью электроприборов. Тепловые насосы имеют коэффициент, который показывает производство тепловой энергии по отношению к потребляемой электроэнергии. Например, если «ϕ» равно 5, это означает, что на 1 кВт / час потребления электроэнергии потребуется 5 кВт тепла.
  2. Тепловой насос не требует специального обслуживания или расходных материалов.
  3. Универсальность. Такой вид системы отопления можно установить в любом помещении. Этот способ более актуален для удаленных районов, где нет газопровода. Если нет возможности подключить к электричеству, этот насос может работать с дизельным или бензиновым двигателем.
  4. Полная автоматизация. Система не требует доливки воды или постоянного контроля за ее работой.
  5. Уважение к окружающей среде и безопасности. Тепловой насос не производит побочных продуктов в результате своей работы. Случайный перегрев устройства невозможен.
  6. Это устройство, помимо обогрева дома в холодный период, когда температура воздуха опускается до -15 ° C, но и для его охлаждения в жаркие дни. Эта функция предусмотрена для реверсивных моделей.
  7. Срок эксплуатации достигает 50 лет. Компрессор может нуждаться в замене примерно каждые 20 лет.

Но у этой системы, помимо положительных моментов, есть и недостатки, о которых нужно знать:

  1. Цены. Приобрести устройство стоит от 450 000 рублей — довольно дорого. Эти вложения удастся окупить не ранее, чем через пять лет.
  2. В регионах с очень холодными зимами, где столбик термометра опускается ниже -15 ° C, для нормальной работы агрегата могут потребоваться дополнительные источники тепла (электрические или газовые).
  3. Система, отбирающая тепловую энергию из земли, нарушает экосистему участка. Ущерб несерьезный, но забывать о нем не стоит. Тепло от устройства забирается из земли, тем самым понижая ее температуру, что может негативно сказаться на корневой системе растений, растущих в непосредственной близости.

Схема работы теплового насоса

Продолжить чтение

  • Типы тепловых насосов 57Типы тепловых насосов
    Типы тепловых насосов Тепловые насосы используют экологически чистую природную энергию почвы, воды или воздуха в качестве основного источника тепла (см. Рисунок). Они также могут использовать любое выделяющееся технологическое тепло. В зависимости от типа первичного источника тепла различают следующие виды отопления…
  • Тепловые насосы Nibe — описание, типы, особенности установки 55Тепловые насосы Nibe: описание, виды, особенности установки
    Тепловые насосы Nibe NIBE Energy Systems (Швеция) — лидер рынка отопительного оборудования в странах Северной Европы, Польши и Чехии. Специализируется на отоплении помещений с использованием геотермальных источников энергии, а также на производстве котлов, водонагревателей, котлы и другое отопительное оборудование, качественная продажа…
  • Тепловые насосы — виды и характеристики 53Тепловые насосы - виды и характеристики
    Тепловые насосы Большинство тех, кто ищет экономное отопление, хотят приблизиться к стоимости ежемесячных платежей на магистральный газ. Также важно минимальное обслуживание системы отопления. В этом отношении геотермальный тепловой насос не имеет конкурентов. Насосы сжатого воздуха, бензобаки, бункеры для заработной платы и т.д. Они дороже…

Рекомендации по установке и эксплуатации


Тепловой насос устанавливают специальные бригады. Владелец сайта должен следовать некоторым рекомендациям.

  • Насосный агрегат для наружного воздуха необходимо разместить на металлической опоре у стены, а не на кронштейнах.
  • Поместите агрегат под навес или навес, чтобы снег не прилипал к блоку, перекрывал и промерзал сливные отверстия.
  • При установке устройства убедитесь, что сливное отверстие не заблокировано.
  • запрещается устанавливать наружные блоки друг на друга, так как при включении режима размораживания нижние модули будут залиты водой.
  • Если тепловой насос предназначен для отопления, трубопровод между агрегатами должен быть теплоизолирован. Толщина теплоизоляции не менее 9 мм.
  • Если ТНУ используется для нагрева воды, то следует выбирать бойлер с косвенным нагревателем.

Оборудование должно быть заземлено.

Геотермальные тепловые насосы в нашем климате.

Температура земли более стабильна, чем температура воздуха, поэтому геотермальный тепловой насос не должен работать в широком диапазоне температур испарителя, поэтому его компоненты могут быть дешевле, чем воздушный насос с хорошими параметрами. На определенной глубине под поверхностью земли, называемой глубиной промерзания, температура всегда выше 0 градусов по Цельсию.

Тепловой носос

Глубина промерзания грунта в России нормируется СНиП 2.01.01-82, в котором эта глубина варьируется от 0,8 м до 2,4 м. Также используется методика расчета. Локально температура почвы может отличаться от этих значений (почва может охлаждаться, например, сильным ветром). Однако на глубине более 1,5 м почва всегда имеет положительную температуру. Чем глубже, тем стабильнее температура почвы: она не охлаждается холодным воздухом, но меньше нагревается из-за воздействия солнечных лучей.