Тепловой насос — что это, принцип действия

Тепловой насос

Люди привыкли получать основное тепло от природных источников: нефть, газ, сжигание древесины и угля. Но природные ресурсы не бесконечны и наносят вред окружающей среде, а значит необходимы взаимозаменяемые энергоэффективные источники, например, тепловой насос для отопления дома. Этот метод только набирает обороты по популярности, так как еще не распространен повсеместно в России. Его ключевое преимущество в том, что насос выделяет много тепловой энергии, при этом расходуя значительно меньше электричества.

Тепловой насос
Тепловой насос

Что это такое?

Тепловой насос – оборудование, получающее тепло из природных или искусственных ресурсов и передающее его в систему отопления и ГВ-снабжения. Тепловая энергия уходит не на контактно-прямой нагрев теплоносителя, а на передачу и трансформацию тепла в помещение или объект. Тепловой насос представляет успешный вариант реализации тепла «вокруг нас». Этот метод только начал распространение в российских частных домах. На данный момент популярны альтернативные варианты, но в ближайшем будущем многие владельцы домов перейдут на использование энергии тепла от насосов.

Как работает и функционирует тепловой насос?

Как работает и функционирует тепловой насос
Как работает и функционирует тепловой насос

Тепловой насос работает в три этапа:

1. Заимствование тепла из окружающей атмосферы.

2. Увеличение температуры полученного тепла.

3. Транспортировка тепла в систему отопления и горячего водоснабжения.

В испарительном отделе поступающий фреон охлаждается на 5 градусов. Затем поступает в компрессор, где сжимается под давлением и нагревает парообразный агент. Разгоряченный газ попадает в специальный отсек для теплообмена, где отдает энергию отопительной системе или в ГВ-снабжение. «Конденсат» агента возвращается и цикл повторяется.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы делят на акатермальные, геотермальные и аэротермальные, то есть все «заимствованы» из природных ресурсов. Однако, часть тепла могут приносить и искусственные источники.

Аэротермальные

Аэротермальные
Аэротермальные

Такие насосы заимствуют тепло из атмосферы. Оборудование получает тепло через уличный радиатор. Эффективность зависит от времени года, так как тепловой коэффициент снижается при уличной температуре от -15С.

Геотермальные

Геотермальные
Геотермальные

Такие насосы получают тепло из земли, почвы. Устройство получает тепло из труб, проложенных горизонтально в верхнем почвенном слое. В некоторых случаях подземные зонды располагают вертикально или под углом. Это зависит от того, есть ли возможность пробурить в глубину.

Этот тип теплового насоса работает максимально эффективно, так как температура грунта относительно постоянно независимо от времени года.

Акватермальные

Акватермальные
Акватермальные

Водные (акватермальные) тепловые насосы – насосы, применяющие природное тепло водной стихии (речки, грунтовые или артезианские воды, моря). Источником энергии выступают природные и искусственные объекты. Под естественными источниками тепла водной среды понимают тепло грунта, воздух, подземные и наземные воды, а под искусственными – вентиляционный воздух, сточные воды из канализации, тепловыделения бытового характера и сбросы от промышленных процессов. Коллекторы акватермального насоса помещают в водяную скважину или водоем.

Производительность такого устройства снижается при наличии водорослей в водоеме, образования коррозии и известкового налета от жесткости воды.

Аэротермальный насос действует следующим образом:

1. По испарителю теплового насоса циркулирует фреон. Его температурный режим всегда ниже температуры воздушной среды и поэтому под воздействием фреона воздух закипает и превращается в пар.

2. Фреон в состоянии пара попадает в компрессор, где подвергается сжиманию. Высокое давление разогревает фреон до 128С и передает тепло в конденсатор.

3. Затем фреоновый пар переводит тепло в контур для нагрева воды и отопления. Отдавая тепло, пар снова охлаждается и переходит в жидкое состояние. После чего цикл повторяется.

Механизм работы геотермального и акватермальных тепловых насосов отличается только источником получения тепла. В первом случае используются трубы, проложенные в почвенном слое, а во втором — в водоеме.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Недостатки тепловых насосов
Преимущества тепловых насосов

Одним из современных источников энергии является тепловой насос. Он является важным посредником между источников и потребителем при переносе тепла. Тепловые насосы для отопления частного дома отличаются высокой теплоотдачей. Киловатт потребленного электричества возвращается в виде 5 кВт тепловой энергии.

Плюсом является и то, что их работа не связана с физическими усилиями, они не дают отходов и угарного газа. При установке такого насоса не нужно бегать по инстанциям и согласовывать его с газовыми службами. Требования, предъявляемые к котельным для тепловых насосов, отличаются лояльностью, а затраты на их эксплуатацию — минимальные.

Теплонасос для отопления имеет ряд недостатков. В первую очередь бросается в глаза довольно высокая стоимость как самого теплового оборудования, так и его монтажа. Важным условием эффективной эксплуатации насоса является качественное утепление дома.

Среди всех недостатков есть один самый главный: температура нагретой воды недостаточно высока (она редко нагревается выше 50-60 С). Несмотря на это обогрев дома тепловым насосом считается одним из эффективных способов, который дает возможность получить тепло и обеспечить горячее водоснабжение дома, возведенного за городом.

Как повысить эффективность?

На производительность теплового насоса большое влияние оказывает система отопления. Эффективность насоса повышается при работе с теми системами отопления, которые работают в низкотемпературном режиме. Это в первую очередь теплый пол (водяной), фанкойлы. Максимальная продуктивность насоса зафиксирована при температуре на выходе от 35-40С. Этот же показатель демонстрирует теплоноситель в системах отопления воздушного типа и теплого пола (водяного).

Сферы, где применяются тепловые насосы?

Сферы, где применяются тепловые насосы
Сферы, где применяются тепловые насосы

Технология пришла на смену классическим методам отопления и стала широко применяться в некоторых странах. Так, в Швеции тепловые насосы используются в более, чем 94% зданий. Насосы геотермального и аэротермального типа давно применяют в Японии, США и некоторых Европейских странах.

Опасность применения

Для теплового насоса не актуально такое определение, как «опасность применения», потому что хладагент находится в закрытом контуре. К тому же в них не сжигается ни один вид топлива, поэтому выбросы в окружающую среду исключены. Это абсолютно безопасное устройство с экологической точки зрения.

Критерии выбора теплового насоса

Критерии выбора теплового насоса
Критерии выбора теплового насоса

Разработано три разновидности тепловых насосов: аква-, гео- и аэротермальные. Акватермальный тип насосов имеет высокие требования к уровню качества воды. В случае загрязнения контура теплоносителя и появления на нем налета эффективность теплового оборудования падает.

Работа аэротермальных насосов строится на заборе тепла из окружающей атмосферы. Среди недостатков в функционировании этих насосов есть два ключевых: перепад температур и безостановочное загрязнение радиатора. При морозной погоде показатель теплового коэффициента снижается до единицы, хотя заявлено 3-5. Также уличные радиаторы постоянно загрязняются, что провоцирует снижение эффективности оборудования. Поэтому их лучше использовать в условиях умеренного климата, где довольно мягкие зимы.

В наших условиях лучше всего использовать тепловые насосы геотермального типа. Комбинация «грунт-вода» в системе отопления и ГВ — это удобная, надежная и очень результативная связка. Данный факт объясняется просто: температура грунта на протяжении года имеет почти постоянную величину. Закладка геотермального поля происходит ниже отметки, которая демонстрирует уровень промерзания грунта.

Немаловажным фактором является бюджет владельца помещения, так как расходы заключаются не только в самом оборудовании, но и в подключении полной системы. Также нужно учитывать, что на территории участка необходимо выделить площадь земли для создания коллектора.

Подбирая тепловые насосы для отопления помещения, принцип функционирования которых тесно связан с передачей энергии, важно понимать одну вещь: они должны не только повышать температуру воды, но и обладать более широкими характеристиками, отвечать требованиям, предъявляемым к новым тепловым насосам. Например, схема насоса геотермального IQ (ин-тор) ФХ-5 предусматривает наличие:

· оборудования, обеспечивающего удаленный доступ;

· перезапуск в авторежиме при перебоях в подаче электричества;

· режим работы в формате «климат-контроль»;

· работу в погодозависимом режиме;

· управление ТЭНом в системе ГВ;

· энергонезависимую память;

· оптимальную шумоизоляцию корпуса.

Все это позволяет гарантировать высокие показатели надежности, эффективности и долговечности оборудования во время обогрева дома тепловым насосом.

Что бюджетнее для отопления: электрическое, газовое или тепловой насос?

При сравнении и выборе системы отопления, когда она только закладывается, очевиден факт, что газовое отопление не будет являться более бюджетным вариантом, чем грунтовый тепловой насос, а электрическое отопление в перспективе на ближайшие несколько лет безоговорочно будет самым затратным вариантом.

Тепловые насосы для отопления помещений небольшой площади или под ГВС

Тепловые насосы для отопления помещений небольшой площади или под ГВС
Тепловые насосы для отопления не больших помещений

Назначение heat pumps — экономия при обогреве помещений различного назначения. Однофазные тепловые модели обладают самым низким потреблением энергии. Но им требуется стабилизатор, который защитит насос при непостоянном напряжении в электросетях. Более надежными считаются трехфазные — это объясняется особенностями сети (равномерное распределение нагрузки) и наличием цепей защиты, которые предотвратят повреждения оборудования при скачках в напряжении.

Оборудование для систем отопления коттеджей под ПМЖ

Тепловые насосные установки для отопления типовых коттеджей бывают трех видов: водяные, геотермальные и воздушные. Заявляется выходная мощность в 8 кВт, ее вполне хватит, чтобы обеспечить теплом все системы потребителя в коттеджах. Тепловой насос для дачи для отопительных систем коттеджей, как правило, обладает охлаждающим режимом.

Также включены схемы питания инвенторного типа, которые отвечают за плавность спуска компрессора, если тепловая помпа для отопления плавно работает — будет снижаться разница температур, которую называют дельтой. Благодаря этому будут исключены перегрев и выхолаживание устройства и режим функционирования будет оптимальным. Всё это способствует экономии электрической энергии на любом из режимов работы теплового насоса. Самый бюджетный результат достигается в устройствах “воздух-воздух”.

Оборудование для объектов с большим потреблением тепла

Оборудование для объектов с большим потреблением тепла
Оборудование для объектов с большим потреблением тепла

Устройство предназначено для того, чтобы полностью обеспечить обогрев жилых и коммерческих помещений с большой площадью (более двухсот квадратных метров) Имеет возможность удаленного управления и эксплуатацию в виде каскадов, а также взаимодействует с рекуператорами и гелиосистемами. Всё это значительно расширяет возможности потребителя создавать комфортный для жизни температурный режим.

Практические советы

Чтобы выбрать тепловое оборудование, рекомендовано обратить внимание на определенные критерии:

· Климат в регионе проживания. В местности с морозными зимами выбор моделей будет ограничен.

· Близость к источникам энергии. К примеру, для применения геотермального устройства требуется свободная территория на участке где он будет расположен, а для гидротермального насоса — поблизости должен быть водоем или грунтовые воды.

· Размер отапливаемой площади и его энергическая эффективность. При большой площади будет необходима покупка дорогого теплового насоса и такие мощные модели потребуют затрат на их монтаж.

· Ценовая доступность. Самыми дешевыми являются аэротермальные насосы, их установка не дорогая, что позволяет сэкономить бюджет.

· Правильно рассчитать мощность насоса. Для этого необходимо знать определенные параметры: объем тепловой отдачи системе отопления, площадь всей поверхности труб в испарителе и конденсаторе, объем хладагента (объем рабочей жидкости). Для удобного расчета можно воспользоваться онлайн калькулятором.

Для этого необходимо внести следующие параметры:

· высоту потолка, площадь помещения (таким образом рассчитывается площадь, которая будет отапливаться);

· регион проживания (таким образом высчитывается средняя температура воздуха);

· энергическая эффективность объекта (так называемая степень утепления здания) — производится расчет производительности насоса.

Тепловой насос — это в техническом плане сложное, недешевое оборудование, поэтому к его приобретению нужно подойти ответственно, заранее всё просчитав. Рекомендуется перед приобретением обратиться за помощью специалиста, который разработает проект и произведет все необходимые расчеты.

Лучший вариант — обратиться в компанию, которая не только продает насосы, но и предоставляет услугу монтажа и дальнейшего сервисного обслуживания.

Советы
Практические советы
Поделиться с друзьями
Marina
Оцените автора
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Обустройство дома
Добавить комментарий

Adblock
detector