k2FtbBdWr1

Тепловые насосы. Как работает тепловой насос?

teplnasos

С каждым годом энергоносители становятся все дороже,  что в свою очередь  отражается в счетах за горячую воду и отопление.  Наверное, благодаря этому, технари так настойчиво ищут замену традиционным источникам получения тепла и все чаще обращаются к энергии солнца, ветра и воды.  И таким источником может быть даже земля.  Для извлечения такой энергии и служат тепловые насосы.

Тепловой насос – устройство преобразующее тепло низкотемпературных источников, в высокотемпературное тепло, которое можно использовать для отопления помещения.  Как уже отмечалось, источником тепла может быть воздух, вода, но для большинства тепловых насосов наиболее эффективным является использование тепла земли.  Правда стоит отметить, что эффективность использования тепловых насосов максимальна при соответствующем утеплении жилья,  герметичности оконных проемов и др.   Наиболее рационально сочетать тепловые насосы с низкотемпературными системами отопления, например с системами “теплый пол”, так как для полноценной работы обычных радиаторов  требуется их увеличение.  Для работы теплового насоса тоже требуется электроэнергия, но затратив 1 кВт электроэнергии можно получить от 3-х, до 5-ти кВт тепловой энергии. Зато в летний период,  при наличии у теплового насоса реверсивного режима, его можно использовать для охлаждения помещения.

Существует несколько типов тепловых насосов:

  • Тепловые насосы “вода — вода
  • Тепловые насосы “грунт — воздух
  • Тепловые насосы “вода — воздух
  • Тепловые насосы “воздух — вода
  • Тепловые насосы “воздух — воздух
  • Тепловые насосы “грунт — вода

Как работает тепловой насос?  Разберем на примере насоса “грунт — вода”, как наиболее применительного и эффективного в системах отопления дома.

Из теории мы знаем, вне зависимости от погоды и времени года температура на глубине ниже 10 метров практически постоянна.  Если опустить в землю теплообменник, заполненный каким нибудь аккумулирующим носителем, например незамерзающей жидкостью типа антифриз, то он будет отбирать у грунта некоторое тепло (3 – 4 градуса), которое передаст циркулирующему во внутреннем корпусе теплового насоса фреону.  Такой температуры  вполне достаточно, что бы фреон закипел и начал испаряться.  Пар поступает в компрессор, где сжимается. При сжимании паров фреона происходит выделение тепла, и сжатые горячие пары фреона попадают в теплообменник конденсатора, где передают тепло теплоносителю (воде), а вода поступает в систему обогрева и горячего водоснабжения. Охлаждаясь, фреон снова становиться жидким и стекает на дно конденсатора, а потом за счет разности в давлении, через специальное устройство – дроссель снова возвращается в испаритель и цикл повторяется.

grunt-voda

В зависимости от расположения теплообменника, тепловые насосы “грунт – вода” различаются по видам коллектора: горизонтальный коллектор и грунтовой зонд.

 

gorizkollekpor

Горизонтальный коллектор собирает тепло в верхних слоях почвы, которые нагреваются  энергией солнца и представляют собой систему пластиковых труб (контура) уложенных под грунт.  Что бы повысить эффективность такого коллекторы желательно подобрать оптимальную конфигурацию укладки – змейкой, зигзагом, спиралью, в плоскости и др.  Тут все зависит от особенностей грунта.  А практика показывает, что  на влажных грунтах эффективность теплообмена выше и значительно меньше  на сухих песчаных участках.  Для дома с площадью 150 – 200 метров кв. нужно будет уложить  от 400, до 700 метров трубы несколькими петлями (контурами), что займет участок 300 – 400 квадратных метра. А это в 1.5 – 2 раза больше, чем площадь самого отапливаемого помещения!!! Ну и, естественно, в дальнейшем эту площадку вряд ли можно использовать для выращивания сельхозпродуктов, разве что лужайка  или цветник.  Эффективность такого коллектора несколько ниже, однако, его проще смонтировать, и он обходиться дешевле.

vertkollektor

Грунтовый зонд  — система труб, которые опускаются в скважину на глубину 50 – 200 метров. Для обустройства такого коллектора не требуется большой площади земли, но зато необходимо производство бурильных работ, а это достаточно дорогая работа, что влияет на стоимость монтажа всей системы отопления.  Зато эффективность такого коллектора значительно выше (примерно на 20%), так как на большей глубине и температура больше.   Существуют разные конструкции зонда, но чаще применяют U-образную.  После того как зонд помещен в скважину, все свободное пространство вокруг него заполняется бетонным или буровым раствором.  Это улучшает теплоотдачу и предохраняет коллектор от повреждений. Как правило, требуется несколько скважин. Для дома 150 – 200 квадратных метра потребуется 5 – 6-ть  50-ти метровых скважин. Чтобы не повредить фундамент, скважины следует бурить не ближе 2-х метров от стены дома. Кроме того, скважины не должны располагаться на одной линии течения подземных вод, иначе эффективность насоса значительно снизится.

Тепловые насосы других видов работают похожим образом.  Тепловой насос “грунт — воздух” отбирает тепло земли и через компрессор передает его непосредственно воздуху которым отапливается помещение.  Если рядом с домом есть водоем, то можно использовать тепловой насос “вода — вода”. В этом варианте мощные насосы отбирают воду из водоема и прокачивают ее через первичный теплообменник теплового насоса (вместо антифриза) и отдает тепло фреону и  тд. Такие насосы более экономичны по эффективности, однако требуется очистка воды и периодическая чистка теплообменника.  В связи с этими сложностями такие насосы используются не часто, а гораздо выгоднее по дну водоема проложить  конструкцию типа грунтового коллектора с антифризом как у  “грунт – вода”.  Получается  система типа “рассол — вода”, где рассол (антифриз) забирает тепло воды водоема.

vozduh-voda

Тепловой насос  “воздух — воздух”  и “воздух — вода” по принципу работы схожи с кондиционерами и стоят дешевле.  Но по эффективности сильно проигрывают. Судите сами, зимой их морозного воздуха много тепла не накачаешь.  Но для получения горячей воды вполне хватает. Выполняются такие устройства в варианте сплит и моно. Сплит состоит из двух блоков – наружного с мощным вентилятором и испарителем, и внутреннего – конденсатор и автоматика.  Вариант моно собран в одном корпусе.

Первоначальные затраты на систему отопления тепловым насосом достаточно велики, однако с перспективой на будущее – это стоит того.  К тому же преимущества очевидны. Во-первых долговечность – сам насос служит не менее 20 – 25 лет. И в основном это срок службы компрессора, который легко можно заменить и система опять может работать 25 лет. Кроме того тепловые насосы экологичны и безопасны, особенно в смысле пожарной безопасности, так как никакого горения топлива в них нет.

Выбирая тепловой насос,  многие делают стандартную ошибку, выбирая устройство максимальной мощности, рассчитывая покрыть пиковые нагрузки на систему отопления в сильные морозы.  Однако за такой насос Вы заплатите неоправданно большие деньги.  Следует подумать о том, сколько по настоящему холодных дней бывает в Вашем регионе и, если их количество не более двух-трех недель, то стоит выбрать насос с мощностью 60 – 80% от максимального, а для покрытия пиков холода установить резервный котел на традиционном (например, твердотопливный) топливе  или использовать встроенные в тепловой насос ТЭНы.

Комментирование и размещение ссылок запрещено.
В местах, где планируется отображение, как правило это файл index.php, либо sidebar.php разместите код (скопировать в буфер обмена):