Тепловой насос земля воздух
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Тепловой насос земля воздух

Реальный опыт эксплуатации теплового насоса «воздух-вода»

Постоянный рост цен на энергоносители заставляет собственников загородной недвижимости задуматься, как сократить затраты на отопление. Один из вариантов — построить утеплённый дом с минимальными теплопотерями. Второй шаг — смонтировать низкотемпературную систему отопления. Третье — нагреть теплоноситель тепловым насосом класса «воздух-вода». На первый взгляд кажется, что это — неоправданно дорогое решение, а воздушный тепловой насос будет неэффективно работать зимой. Проверим, так ли это, на примере пользователей FORUMHOUSE, которые установили в доме тепловые насосы.

  • Отопление зимой тепловым насосом «воздух-вода» — миф или реальность
  • Сколько тепла вырабатывает тепловой насос «воздух-вода» при отрицательных температурах
  • Выводы и рекомендации

Тепловой насос «воздух-вода» — реальные факты

Этот вид теплового оборудования вызывает массу споров. Пользователи делятся на два лагеря. Одни считают, что, для отопления дома, ничего лучше не придумано. Другие полагают что, из-за дороговизны тепловых насосов (ТН) и суровых климатических условий во многих регионах РФ, первоначальные вложения не отобьются. Выгоднее положить деньги в банк, а, на полученные проценты, отапливать дом электричеством. Как всегда, истина посередине. Забегая вперёд скажем, что, в статье речь пойдёт только о тепловых насосах «воздух-вода». Сначала немного теории.

Источники тепла для теплового насоса:

Важный момент: Тепловой насос не производит тепло. Он перекачивает тепло из внешней среды к потребителю, но, чтобы тепловой насос функционировал, требуется электричество. Эффективность работы теплового насоса выражается в соотношении перекаченной тепловой энергии к потреблённой из электрической сети. Эта величина называется коэффициент трансформации теплоты COP (coefficient of performance). Если в технических характеристиках теплового насоса заявлено, что COP = 3, то, это означает, что ТН перекачает в три раза больше тепла, чем «возьмёт» электричества.

Кажется, что вот оно, — решение всех проблем — условно говоря, потратив за один час 1 кВт электричества мы, за это время, получим 3 киловатт-часа тепла для системы отопления. В действительности, т.к. речь идёт о воздушных тепловых насосах с внешним блоком, установленным снаружи дома, коэффициент трансформации за отопительный сезон будет варьироваться в зависимости от температуры на улице. В сильные морозы (-25 — -30 °C и ниже) СОР воздушника падает до единицы.

Это останавливает загородных жителей от установки тепловых насосов «воздух-вода» — оборудования, в котором перекаченное тепло используется для нагрева жидкого теплоносителя. Люди считают, что для наших условий — не южных регионов страны, лучше всего подходят геотермальные тепловые насосы с закопанным в землю грунтовым теплообменником — системой труб, уложенных горизонтально или вертикально.

Я часто сталкиваюсь с мифом, что тепловой насос «воздух-вода» неэффективен в морозы, а вот геотермальный ТН — самый то. Сравните коэффициент трансформации теплоты оборудования весной. Геотермальный контур после зимы истощен. Хорошо если там температура около 0 градусов. А вот воздух уже достаточно прогрет. Потребность в тепле уменьшается, но не пропадает летом, т.к. горячее водоснабжение нужно круглый год. Геотермальные ТН отлично подходят для регионов с суровой зимой и длительным отопительным периодом. Для Южного федерального округа и Московской области ТН «воздух-вода» показывает сравнимый с геотермальником среднегодовой СОР.

Можно ли дешево отопить загородный дом зимой тепловым насосом «воздух-вода»

Я инженер. С 2003 года профессионально занимаюсь промышленными холодильниками и климатическими системами и поэтому в теме ТН. В феврале 2017 года я купил дом без внутренней отделки в пригороде Воронежа. Встал вопрос, как отопить коттедж. Была возможность за 400 тыс. руб. завести на участок магистральный газ. Но я выбрал тепловой насос «воздух-вода». На покупку потратил 8 тыс. евро и ничуть не жалею об этом.

Прежде, чем рассказать об эксплуатационных затратах Bavares36 и выгоде использования теплового насоса, опишем, а это важно знать, конструктив дома:

  • Отапливаемая площадь двухэтажной «коробки» 130 кв. м.
  • «Пирог» стен — панели из арболита толщиной 3.5 см, монолитный сердечник цемент + опилки — 25 см, несъёмная опалубка — пенопласт толщиной 9 см, отделка — декоративная штукатурка 0.5 см. Итого: общая толщина стены – 38 см.
  • Перекрытие второго этажа деревянное.
  • Крыша утеплена пенопластом толщиной 14 см.
  • В доме, на первом и втором этаже, установлены большие окна в пол.
  1. Отопление.
  • На первом этаже дома смонтировано 8 контуров низкотемпературной системы отопления — тёплый пол (6 контуров) и теплые стены (2 контура).
  • На втором этаже 6 отопительных контуров. Два контура теплых стен. Теплый пол в ванной и три контура в комнатах.
  1. Система ГВС.
  • В доме два санузла. Водопотребители — ванная, душ + мойка на кухне.
  • В системе ГВС стоит циркуляционный насос.
  • Дополнительно в доме, в санузлах, установлены полотенцесушители.

Для теплоснабжения дома используется тепловой насос «воздух-вода». Оборудование смонтировано и запущено 5 октября 2017 года. Важный нюанс! У ТН «воздух-вода» основная цена приходится на внутренний блок, т.к. в нём находятся: ТЭНы для нагрева воды для ГВС и для дополнительного нагрева теплоносителя в сильные морозы, теплоаккумулятор и прочее оборудование.

Переходим к цифрам. За шесть месяцев отопительного сезона Bavares36 потребил, по данным выделенного на ТН электросчётчика, электроэнергии:

  • октябрь – 1000 кВт*ч;
  • ноябрь -1000 кВт*ч;
  • декабрь – 1000 кВт*ч;
  • январь – 1700 кВт*ч;
  • февраль – 1900 кВт*ч;
  • март – 1900 кВт*ч.

Итого, общее потребление, с октября по март, составило 8500 кВт*ч. Тариф на электроэнергию – 2.52 руб. за 1 кВт*ч. Теперь считаем сколько заплатил пользователь за отопительный сезон включая ГВС: 8500х2.25= 21420 рублей.

За теплый период (с апреля по сентябрь включительно) счетчик теплового насоса «намотал» порядка 2500 киловатт-часов. Т.е. — 6300 руб. Итого, за календарный год, затраты на отопление и горячее водоснабжение – 27720 рублей. Я считаю, что тепловой насос «воздух-вода» отлично подходит для моих климатических условий. ТЭНы подключались периодически, при большом потреблении воды и при морозах -25 градусов Цельсия. А это всего две недели за зиму.

Для полноты картины приведём наблюдения пользователей портала, также эксплуатирующих тепловые насосы «воздух-вода».

У меня дом площадью 250 кв. м построенный из газобетона. Толщина газосиликатных блоков – 300 мм. Стены снаружи утеплены каменной ватой толщиной 10 см и оштукатурены. На первом этаже смонтированы теплые полы. Установленная температура +23 °C. На втором этаже радиаторы. Температуру выставил +24 °C.

Сначала пользователь отапливал дом электрокотлом мощностью 24 кВт. Потом, коттеджей в поселке стало больше, и начались проблемы с подачей электричества. Vovanadm поставил твердотопливный котел мощностью 30 кВт. Но ему быстро надоело быть кочегаром. В итоге пользователь установил тепловой насос «воздух-вода». Почему? Не нужно копать или бурить землю на участке под грунтовый теплообменник. ТН потребляет 2.35 кВт в час. СОР в отопительный сезон 3. Это дешевле, чем отапливать дом электричеством. Далее пользователь хочет перейти на дневной-ночной тариф. Ниже прилагаются фото со смонтированной системой и потреблёнными киловатт-часами с конца сентября по конец октября.

Как сделать геотермальный тепловой насос из кондиционера

Любой хозяин частного дома стремится минимизировать расходы на обогрев жилища. В этом плане тепловые насосы существенно выгоднее других вариантов отопления, они дают 2.5—4.5 кВт теплоты с одного потребленного киловатта электричества. Обратная сторона медали: для получения дешевой энергии придется вложить немалые средства в оборудование, самая скромная отопительная установка мощностью 10 кВт обойдется в 3500 у. е. (стартовая цена).

Единственный способ уменьшить затраты в 2—3 раза — сделать тепловой насос своими руками (сокращенно — ТН). Рассмотрим несколько реальных рабочих вариантов, собранных и проверенных мастерами–энтузиастами на практике. Поскольку для изготовления сложного агрегата требуются базовые знания о холодильных машинах, начнем с теории.

Особенности и принцип работы ТН

Чем тепловой насос отличается от других установок для отопления частных домов:

  • в отличие от котлов и обогревателей, агрегат самостоятельно не производит тепло, а подобно кондиционеру перемещает его внутрь здания;
  • ТН получил название насоса, поскольку «выкачивает» энергию из источников низкопотенциального тепла – окружающего воздуха, воды либо грунта;
  • установка питается исключительно электроэнергией, потребляемой компрессором, вентиляторами, циркуляционными насосами и платой управления;
  • работа аппарата основана на цикле Карно, используемом во всех холодильных машинах, например, кондиционерах и сплит-системах.

В режиме обогрева традиционная сплит-система нормально работает при температуре выше минус 5 градусов, на сильном морозе эффективность резко падает

Справка. Теплота содержится в любых веществах, чья температура выше абсолютного нуля (минус 273 градуса). Современные технологии позволяют отнимать указанную энергию у воздуха с температурой до —30 °С, земли и воды – до +2 °С.

В теплообменном цикле Карно участвует рабочее тело – газ фреон, кипящий при минусовой температуре. Поочередно испаряясь и конденсируясь в двух теплообменниках, хладагент поглощает энергию окружающей среды и переносит внутрь здания. В целом принцип действия теплового насоса повторяет работу кондиционера, включенного на обогрев:

  1. Находясь в жидкой фазе, фреон двигается по трубкам наружного теплообменника-испарителя, как изображено на схеме. Получая тепло воздуха или воды сквозь металлические стенки, хладагент нагревается, кипит и испаряется.
  2. Дальше газ поступает в компрессор, нагнетающий давление до расчетного значения. Его задача – поднять точку кипения вещества, чтобы фреон сконденсировался при более высокой температуре.
  3. Проходя через внутренний теплообменник–конденсор, газ снова обращается в жидкость и отдает накопленную энергию теплоносителю (воде) или воздуху помещения напрямую.
  4. На последнем этапе жидкий хладон поступает внутрь ресивера–влагоотделителя, затем в дросселирующее устройство. Давление вещества снова падает, фреон готов пройти повторный цикл.
Читать еще:  Чем сварить полипропиленовые трубы?

Схема работы теплового насоса похожа на принцип действия сплит-системы

Примечание. Обычные сплит-системы и заводские теплонасосы имеют общую черту – способность переносить энергию в обоих направлениях и функционировать в 2 режимах – отопление/охлаждение. Переключение реализовано с помощью четырехходового реверсивного клапана, меняющего направление течения газа по контуру.

В бытовых кондиционерах и ТН применяются различные типы терморегулирующей арматуры, снижающей давление хладагента перед испарителем. В бытовых сплит-системах роль регулятора играет простое капиллярное устройство, в насосах ставится дорогой терморегулирующий вентиль (ТРВ).

Заметьте, вышеописанный цикл происходит в тепловых насосах всех типов. Разница состоит в способах подвода/отбора тепла, которые мы перечислим далее.

Виды дроссельной арматуры: капиллярная трубка (фото слева) и терморегулирующий вентиль (ТРВ)

Разновидности установок

Согласно общепринятой классификации, ТН делятся на типы по источнику получаемой энергии и виду теплоносителя, которому она передается:

  1. Насосы типа «воздух-воздух» наиболее близки к традиционным сплит-системам, разница состоит в площади наружного испарителя. Аппарат отнимает теплоту окружающей среды и напрямую передает воздуху помещения, как происходит в обычном кондиционере.
  2. Конструкция генераторов «воздух–вода» идентична, но предусматривает нагрев воды либо антифриза, циркулирующего по системе отопления жилого дома.
  3. Установка типа «вода-вода» берет низкопотенциальное тепло водоема и передает жидкому теплоносителю. Здесь применяется дополнительный внешний теплообменник из труб, погруженный в колодец, озеро, скважину или канализационный септик. Циркуляцию воды через испаритель обеспечивает второй насос.
  4. Геотермальный ТН использует теплоту грунта и нагревает внутридомовой теплоноситель. Внешний теплообменный контур представляет собой змеевик с антифризом, заглубленный на 1.5—2 м и занимающий большую площадь. Второй вариант – несколько вертикальных зондов из труб, опущенных внутрь скважин на глубину 10—100 метров.

Справка. Разновидности тепловых насосов перечислены в порядке увеличения стоимости оборудования вместе с монтажом. Воздушные установки – самые дешевые, геотермальные – дорогие.

Основной параметр, характеризующий тепловой насос для отопления дома, – коэффициент эффективности COP, равный отношению между полученной и затраченной энергией. Например, относительно недорогие воздушные отопители не могут похвастать высоким COP – 2.5…3.5. Поясняем: затратив 1 кВт электричества, установка подает в жилище 2.5—3.5 кВт теплоты.

Способы отбора тепла водных источников: из пруда (слева) и через скважины (справа)

Водяные и грунтовые системы эффективнее, их реальный коэффициент лежит в диапазоне 3…4.5. Производительность – величина переменная, зависящая от многих факторов: конструкции теплообменного контура, глубины погружения, температуры и протока воды.

Важный момент. Водогрейные тепловые насосы не способны разогреть теплоноситель до 60—90 °С без дополнительных контуров. Нормальная температура воды от ТН составляет 35…40 градусов, котлы здесь явно выигрывают. Отсюда рекомендация производителей: подключайте оборудование к низкотемпературному отоплению – водяным теплым полам.

Какой ТН лучше собирать

Формулируем задачу: нужно построить самодельный тепловой насос с наименьшими затратами. Отсюда вытекает ряд логичных выводов:

  1. В установке придется использовать минимум дорогостоящих деталей, поэтому достичь высокого значения COP не удастся. По коэффициенту производительности наш аппарат проиграет заводским моделям.
  2. Соответственно, делать чисто воздушный ТН бессмысленно, проще пользоваться инверторным кондиционером в режиме обогрева.
  3. Чтобы получить реальную выгоду, нужно изготавливать тепловой насос «воздух – вода», «вода-вода» либо строить геотермальную установку. В первом случае можно добиться COP около 2—2.2, в остальных – достичь показателя 3—3.5.
  4. Без контуров напольного отопления обойтись не удастся. Теплоноситель, нагретый до 30—35 градусов, несовместим с радиаторной сетью, разве только в южных регионах.

Прокладка внешнего контура ТН к водоему

Замечание. Производители утверждают: инверторная сплит-система функционирует при уличной температуре минус 15—30 °С. В действительности эффективность обогрева существенно снижается. По отзывам домовладельцев, в морозные дни внутренний блок подает еле теплый поток воздуха.

Для реализации водяной версии ТН необходимы определенные условия (на выбор):

  • водоем за 25—50 м от жилища, на большем расстоянии потребление электричества сильно вырастет за счет мощного циркуляционного насоса;
  • колодец либо скважина с достаточным запасом (дебетом) воды и место для слива (шурф, вторая скважина, сточная канава, канализация);
  • сборный канализационный коллектор (если вам позволят туда врезаться).

Расход грунтовых вод рассчитать нетрудно. В процессе отбора теплоты самодельный ТН понизит их температуру на 4—5 °С, отсюда через теплоемкость воды определяется объем протока. Для получения 1 кВт тепла (дельту температур воды принимаем 5 градусов) нужно прогнать через ТН около 170 литров в течение часа.

На отопление дома площадью 100 м² потребуется мощность 10 кВт и расход воды 1.7 тонны в час — объем впечатляющий. Подобный тепловой водяной насос сгодится для небольшого дачного домика 30—40 м², желательно – утепленного.

Способы отбора теплоты геотермальным ТН

Сборка геотермальной системы более реальна, хотя процесс довольно трудоемкий. Вариант горизонтальной раскладки трубы по площади на глубине 1.5 м отметаем сразу – вам придется перелопатить весь участок либо платить деньги за услуги землеройной техники. Способ пробивки скважин реализовать гораздо проще и дешевле, практически без нарушения ландшафта.

Простейший тепловой насос из оконного кондиционера

Как нетрудно догадаться, для изготовления ТН «вода – воздух» потребуется оконный охладитель в рабочем состоянии. Очень желательно купить модель, оборудованную реверсивным клапаном и способную работать на обогрев, иначе придется переделывать фреоновый контур.

Совет. При покупке б/у кондиционера обратите внимание на шильдик, где отображены технические характеристики бытового прибора. Интересующий вас параметр – производительность аппарата по холоду (указывается в киловаттах или Британских тепловых единицах – BTU).

При некоторой доле везения вам даже не придется выпускать фреон и перепаивать трубки. Как переделать кондиционер в тепловой насос:

  1. Снимите верхний кожух агрегата и открутите внешний теплообменник от поддона. Аккуратно отодвиньте радиатор, стараясь не перегибать трубки с хладагентом.
  2. Снимите наружную крыльчатку с общего вала.
  3. Изготовьте металлический бак по длине внешнего теплообменника, ширину сделайте на 10—15 см больше. В боковые стенки врежьте штуцеры подачи проточной воды.
  4. Чтобы радиатор не обмерзал, увеличьте площадь обмена, добавив по бокам пластины из меди либо алюминия (в зависимости от материала теплообменника).
  5. Погрузите радиатор в бак, желательно без разрезания фреоновых трубок. Сделайте герметичную крышку и уплотните вводы контура.
  6. Подсоедините к штуцерам шланги подачи и отбора воды, подключите циркуляционные насосы. Наполните и проверьте бак на герметичность.

Рекомендация. Если теплообменник не удается поместить в резервуар без нарушения фреоновых магистралей, постарайтесь эвакуировать газ и разрезать трубки в нужных точках (подальше от испарителя). После сборки водяного теплообменного узла контур придется спаять и заправить фреоном. Количество хладагента тоже указано на табличке.

Теперь остается запустить самодельный ТН и отрегулировать водяной поток, добиваясь максимальной эффективности. Обратите внимание: импровизированный отопитель использует полностью заводскую «начинку», вы только переместили радиатор из воздушной среды в жидкую. Как система работает вживую, смотрите на видео мастера–умельца:

Тепловой насос грунт-воздух для отопления частного дома

В условиях повышения цен на коммунальные услуги особенно актуально стоит вопрос возобновляемых источников энергии. Тепловые насосы земля-воздух, способные выкачивать энергию из окружающей среды, могут значительно сэкономить средства владельца дома. Подобные аппараты обладают не только высокой экономической эффективностью, но и не выбрасывают загрязняющих веществ в атмосферу.

Принципы работы

В зависимости от направленности устройства тепловой насос может использовать энергию воды, земли или воздуха. Летом возможен обратный процесс – сброс тепла в окружающую среду. С помощью одного аппарата можно решить все климатические функции в помещении. В северных европейских странах больше половины домов обогреваются таким способом.

Геотермальные насосы извлекают тепло из земли, а также наружной вентиляции. Компрессорный цикл такого оборудования включает в себя несколько компонентов системы:

  1. Конденсатор;
  2. Испаритель;
  3. Компрессор;
  4. Расширительный клапан.

Принцип работы устройства состоит в передачи энергии из земли в испаритель. Тепловой контур преобразует температуры, далее происходит теплообмен между конденсатором и воздухом внутри комнаты. На конечном этапе вентиляторы оптимизируют температуру. В большинстве случаев такой тип насоса используют в помещениях, требующих периодического нагрева, поэтому наиболее продуктивным будет установка устройства на дачах и загородных коттеджах.

Принцип работы геотермального насоса

Особенности установки оборудования

Чтобы избежать преждевременных поломок техники и повысить ее производительность, следует уделить особое внимание обустройству теплового насоса.

Грунтовой теплообменник может быть выполнен в виде горизонтальной конструкции или находиться в выкопанной скважине. Специалист должен оценить технические особенности объекта и примыкающей территории и на основе полученных данных сделать выбор в пользу того или иного решения.

Воздуходувки необходимо располагать таким образом, чтобы они обеспечивали максимально эффективный теплообмен. При монтаже системы вентилирования должны использоваться фильтрующие элементы.

Основные преимущества

Высокая эффективность тепловых насосов и перспектива истощения топливных ресурсов говорит о том, что именно за этим типом оборудования стоит будущее. Несмотря на высокую стоимость, насос оправдывает расходы отсутствием необходимости покупать топливо. К главным преимуществам использования тепловых насосов относятся:

  1. Низкие затраты на эксплуатацию. Раз в год следует проводить недорогой текущий ремонт и проверять работоспособность системы. Оборудование не требует капитального ремонта в течение длительного срока.
  2. Эффективность выше, чем использование электроэнергии из сети;
  3. Отсутствие вредоносного влияния на окружающую среду. Системы является достаточно безопасной и обладает пожаробезопасными свойствами;
  4. Высокий уровень надежности позволяет использовать тепловой насос до 25 лет без проведения серьезных ремонтных работ;
  5. Автономность. Система может работать от нескольких источников питания: солнечные батареи, электричество или дизель-генератор.
  6. Надземная часть насоса не занимает много места, ее размеры дают возможность расположить устройство даже на кухне.
  7. В летний период систему можно использовать в качестве кондиционера. Благодаря этому можно сэкономить на покупке сплит-системы.
Читать еще:  Как утеплить водяную трубу в земле?

Несмотря на значительные преимущества по сравнению с традиционными методами отопления дома, тепловые насосы имеют свои недостатки. В первую очередь, это высокая стоимость оборудования и проведения расчетов. Установка занимает длительное время и требует привлечения высокопрофессиональных специалистов. Бурение скважины и укладка коллекторов значительно увеличивают затраты на проект.

Монтаж и пуско-наладочные работы могут выполнять буровые или электромонтажные фирмы, а также производитель отопительного оборудования.

Ограничение применения устройства

При некоторых условиях эффективности теплового насоса снижается. Работоспособность оборудования может уменьшиться при достижении критической разницы температур в помещении и на улице. В этом случае лучшим решением будет создание системы выкачивания тепла из земли.

Трубы необходимо прокладывать ниже точки промерзания грунта. По ним должен циркулировать теплоноситель. Если монтажу данной конструкции мешает высокий уровень грунтовых вод, их можно прокачивать через теплонасосное оборудование. В силу конструктивных особенностей тепловые насосы невозможно использовать в отдельно взятых квартирах.

Перспективы развития

В зависимости от стоимости насоса и монтажа срок окупаемости оборудования составляет от 4 до 9 лет. Данная концепция действует при условии, что средства не являются заемными. В ближайшее время не ожидается массового перехода на тепловые насосы. В настоящее время стоимость теплонасосного оборудования не является равноценной с установкой газового котла и подключением к системе.

Перспективным считается комбинирование геотермального источника и теплового насоса. Использование подобного оборудования в существующих централизованных системах теплоснабжениях позволит снизить износ труб за счет меньшей коррозийности. Потребитель будет получать холодную воду, которая будет преобразована тепловым насосом для отопления дома.

Возобновляемые источники энергии обладают огромным потенциалом, который еще не полностью реализован. Дорогостоящее оборудование сдерживает массовое производство и внедрение в жизнь общества инновационных устройств, и когда стоимость будет снижена, использование тепловых насосов получит широкое распространение.

Виды тепловых насосов для дома

Любое жилье нуждается в тепле, а постоянное повышение цен на отопление и горячую воду сильно бьет по карману. Эту проблему может решить тепловой насос для отопления дома. Это система, благодаря которой происходит передача энергии от объекта с низкой температурой, преобразуя ее в более высокую, к конечному потребителю.

Данный агрегат служит для того, чтобы обеспечить жилье теплом без существенных ежемесячных затрат. Не очень приятной особенностью данных насосов является дороговизна их установки. Топливный насос — это целая отопительная система, установка которой требует значительных финансовых затрат. Однако потери от установки теплового насоса быстро окупятся, т.к. ежемесячные отчисления на оплату счетов за потребление электричества будут минимальны.

Устройство теплового насоса

Виды тепловых насосов

Мечта любого домовладельца — недорогая и эффективная система отопления, легкая в эксплуатации, безопасная и способная эффективно отапливать жилье любой площади. Исследования в этом направлении ведутся давно. Вокруг нас всегда была вода, воздух и земля. С недавнего времени человек стал активно использовать энергию, которую могут дать в огромном количестве эти стихии, причем совершенно бесплатно. Именно тепловые насосы для отопления дома и предназначены выбирать энергию воды, либо воздуха, либо земли, и преобразовывать ее в тепло.

Именно источник энергии разделяет топливные насосы на типы:

  • воздух — воздух;
  • вода — вода;
  • земля — воздух;
  • вода — воздух;
  • земля — вода;
  • фреон — вода
  • фреон — воздух

Выбор того или иного теплового насоса зависит от региона проживания, климата, площади помещения и земельного участка, постоянства электрической энергии.

Топливные насосы типа воздух – воздух

Берут энергию из воздуха и обогревают воздух в помещении. Также этот тип может принимать теплый воздух и подавать в помещение холодный (кондиционер). Однако эти тепловые насосы малоэффективны в регионах с низкими температурами, т.к. они просто не смогут обогреть жилье в полной мере. Кроме того, один тепловой насос обычно может обогреть только то помещение, в котором он установлен, поэтому он не подойдет для крупных объектов.

И главный недостаток — высокое потребление электрической энергии по сравнению с другими насосами. Данное устройство имеет очень важный плюс — для него не нужно прокладывать оборудование под землей или в воде. Это наземный агрегат, который достаточно легко и недорого устанавливается. Причем теплоотдача значительно велика, а шум насос практически не выдает.

Тепловые насосы типа земля – воздух

Для низкотемпературных регионов больше подойдут тепловые насосы типа земля — воздух. Именно такой тип агрегатов, поставляющих тепло, используется в скандинавских странах, самых северных регионах планеты. Причиной их популярности в Швеции, Финляндии и Норвегии является то, что их работа не зависит от перемен температур. Трубопровод с антифризом для оборудования заглубляют ниже уровня промерзания грунта, что позволяет брать энергию земли круглый год.

Тепловой насос типа земля — вода

Тепловой насос типа земля — вода, берет энергию из грунта и обогревает жилье, растекаясь по системе отопления. Агрегат представляет собой закрытую кольцевую водяную систему. Такой тип теплового насоса подходит для крупных зданий, имеющих большие площади (офисные здания, гостиницы, торговые центры). Этот тип агрегатов значительно экономичнее, например, агрегатов типа воздух — воздух. Затраты на электричество минимальны.

Тепловой насос земля — вода

Работа теплового насоса

Внутри, например, подземной системы отопления лежит трубопровод. Внутри трубопровода находится теплоноситель. Когда теплоноситель нагревается и проходит через испаритель, он отдает полученное от земли тепло во внутренний контур теплового насоса, в котором находится хладагент. Хладагент закипает при низкой температуре. Когда он проходит через испаритель, то превращается в газ при низкой температуре и низком давлении. В виде газа хладагент попадает в компрессор, где в результате сжатия поднимается его температура. Затем горячий хладагент в виде газа идет в конденсатор. Здесь газ и второй теплоноситель из обратного трубопровода системы отопления обмениваются теплом. После этого тепло идет в жилье, а хладагент снова превращается в жидкость, и все начинается снова.

Принцип работы теплового насоса

По такому же принципу насос охлаждает воздух в помещении. Разница лишь в том, что теперь тепло отдается земле или воде, смотря как устроена система отопления — кондиционирования.

Плюсы тепловых насосов

  • Тепловые насосы очень экономичны. Конечно нужно значительно потратиться на установку такого устройства (установить систему теплового насоса стоит несколько сотен тысяч рублей), но это позволит практически иметь собственную ТЭЦ. Сама установка также потребляет электричество при эксплуатации, но совсем немного. Для поставки 1 кВт тепла устройство затратит только 0.2 — 0.3 кВт электричества. Расходы на обслуживание системы отопления минимальны.
  • Управление работой тепловых насосов для отопления дома происходит автоматически. Каждое устройство имеет внутреннюю систему контроля. Датчики определяют температуру «за бортом» и автоматически выключают систему и включают. Также можно управлять степенью нагрева, делать порог температуры в помещении более или менее высоким
  • Тепловой насос может не только нагревать, но и охлаждать воздух в помещении. Таким образом с установкой топливного насоса вы получите своеобразный климат — контроль вашего дома.
  • Отсутствие вреда для окружающей среды.
  • Индивидуальный подход к установке отопительной системы. Есть всевозможные типы тепловых насосов. Каждый собственник жилья может выбрать любой вариант для себя. Можно использовать и приусадебный грунт, и расположенный рядом водоем и просто окружающий воздух. Это позволяет выбирать установку, цена которой будет доступна конкретному заказчику.
  • Безопасность. В отличие от газовых насосов, данный вид практически безопасен. Он берет энергию извне. Эта энергия совершенно не несет никакой угрозы ни самой установке, ни жилищу.

Экономичность и безопасность теплового насоса

Недостатки топливных насосов

  1. Высокая цена установки теплового насоса.
  2. Зависимость от электрической энергии. Поскольку сама установка должна потреблять электричество для того, чтобы поставлять тепло от природных стихий в дом, нужно учитывать постоянство электричества в доме. Если существуют перебои с электричеством, то стоит отказаться от данного типа отопления.
  3. Необходимость наличия значительной земельной площади для размещения тепловой установки. Чтобы установить тепловой агрегат, необходима очень трудоемкая работа по размещению оборудования под землей или под водой.
Читать еще:  Чем лучше варить трубы отопления?

Подбираем тепловой насос воздух-вода – как сделать расчет и подобрать марку

Альтернативные источники энергии, способные заменить традиционный газ, твердое топливо, уже давно используются в государствах ЕС и Америки. В этих странах широкое применение получили так называемые «тепловые насосы», извлекающие энергию из земли, воздуха и воды. У каждой модели есть свои отличительные особенности, влияющие на рабочие параметры.

Тепловой насос воздух-вода, пользуется популярностью, благодаря простому подключению и эксплуатации, а также высокой экономичности и надежности.

Как работает тепловой насос системы воздух-вода

Устройство ТН воздух-вода мало чем отличается от обычного кондиционера или холодильника, только при условии работы обратного процесса или цикла Карно. Этот же принцип используется в климатической технике нового поколения. Кондиционеры, работающие на охлаждение, способны протапливать помещение, до тех пор, пока температура не понизится до -5°С.

Технические характеристики теплонасосов воздух-вода существенно улучшены, по сравнению с обычной климатической техникой. Обогрев помещения возможен до тех пор, пока температура не опустится до -15°С -25°С, а в некоторых моделях и до -32°С, включительно.

Если не вдаваться в технические подробности, принцип работы теплового насоса воздух-вода заключается в следующем:

    Низкотемпературные тепловые насосы воздух – вода состоят из контура, по которому циркулирует фреон, испарителя, конденсатора и компрессора.

В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. При этом, поглощается тепло из окружающей среды.

Газ направляется в компрессор, где создается высокое давление, при котором фреон разогревается до температуры 120-125°С и впрыскивается в конденсатор.

  • Газ в конденсаторе преобразовывается в жидкость, которая отдает тепло.
  • Данный принцип действия используется во всех тепловых насосах, разница заключается только в различных источниках, для получения тепловой энергии: земля, вода, воздух и т.д.

    Тепловой энергии, получаемой в процессе разогрева фреона, хватит, чтобы нагреть теплоноситель до 65°С. Этой температуры более чем достаточно, для удовлетворения потребностей в горячем водоснабжении и отопления дома, радиаторной системой и теплыми полами.

    Данный принцип работы использует низко потенциальную тепловую энергию, что ограничивает эксплуатацию устройства, внешними факторами. Оптимальная температура для теплонасоса воздух-вода, не ниже -10°С (в некоторых моделях 15-20°С). Когда значение падает ниже нормы, работоспособность оборудования резко снижается. Чтобы справиться с данной проблемой, был разработан принцип работы теплового насоса воздух-вода совместно с другими источниками тепла. Как это происходит на практике?

      При падении температуры окружающей среды, насос начинает работать с постоянно увеличивающейся нагрузкой.

    Когда показатели доходят до критичных отметок, включается резервный источник тепла: котел, работающий от электричества, жидкого и твердого топлива или газа, обеспечивающий повышение КПД.

  • Как только, температуры окружающей среды достаточно для полной производительности, котел отключается.
  • Контроль над включением-отключением отопительного оборудования осуществляется вручную или при помощи автоматики. Опыт эксплуатации показывает, что оптимально будет выполнить подключение в качестве резерва электрокотла.

    Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

    Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

      Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления.
      Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.

    Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.

  • Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.
  • Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ.

    Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

    Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

      Подсчитывают общую отапливаемую площадь.

    Умножают полученную сумму на 0,7.

  • Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.
  • Для отопления дома в 100 м², нужен тепловой насос мощности 7 кВт, 200 м² – 14 кВт и т.д.

    Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

    Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

    Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

      Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.

    Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.

    Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.

  • Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.
  • Стоимость установки ТН воздух-вода

    Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

    Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

    Рекомендации и правила монтажа ТН воздух-вода

    Теплонасосы воздух-вода устанавливаются в любом месте придомовой территории. Существуют общие правила относительно монтажа:

      Расстояние до жилого дома от 2 до 20 м.

    Минимальное расстояние до котельной, с которой агрегат соединяется несколькими трубами и электрическими кабелями.

    В котельной располагают накопительную емкость, устанавливают циркуляционное оборудование.

    Создается незначительный уровень шума при работе. Тем не менее, если планируется установить моноблок для внутреннего монтажа, для него стоит выделить отдельное звукоизолированное помещение.

  • Наружный блок выглядит как корпус кондиционера. Внизу расположены ножки для установки, а также настенные крепления.
  • В системе большинства моделей предусмотрена функция предотвращение замерзания. Поэтому, наружный блок не нуждается в утеплении.

    На сколько выгоден тепловой насос системы воздух-вода

    Выгода использования тепловых насосов отопления воздух-вода, стала особенно очевидной, после появления СОР. Под этим термином скрывается коэффициент, сравнивающий необходимые затраты на электроэнергию, при отоплении тепловым насосом типа воздух-вода. На практике это означает следующее:

      Для работы ТН требуется электричество. Напряжение нужно компрессору, нагоняющему давление в систему. СОР указывает, какое количество тепла было получено, благодаря потреблению электроэнергии в сутки.

  • Если СОР равен 3, значит, насос вырабатывает 3 кВт тепловой энергии на каждый кВт затраченного электричества.
  • Все, казалось бы, просто, если бы, не одно, но! Существует температурная зависимость насоса воздух-вода. При снижении температуры, теплоотдача существенно падает. Эффективность работы зимой снижается. Именно по этой причине, отзывы реальных владельцев о тепловых насосах системы воздух-вода с средней полосы России вразрез отличаются от тех же комментариев жителей северных широт.

    Все недостатки эксплуатации теплонасосов воздух-вода, в основном сводятся именно к зависимости от внешних температурных факторов. Но это можно учесть при выборе модели, обращая внимание на параметр, указывающий нижний предел температуры для сохранения ТН работоспособности.

    Перед решением о покупке, стоит прочитать несколько отзывов, показывающих преимущества и недостатки тепловых насосов, а также возможности и сферу применения оборудования.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector