Виды и описание тепловых насосов, их преимущества и недостатки

Поиск альтернативных источников тепловой энергии не перестает быть одним из первостепенных направлений на сегодняшний день.

Использование данного рода обогревательного оборудования не влечет за собой никаких вредных выбросов в атмосферу, почву или водоем, что в настоящее время выходит на первый план.

Рассмотрим технические характеристики, виды и принцип действия тепловых насосов.

Посмотрите видео о тепловых насосах

Сфера использования и устройство тепловых насосов

Спектр задач, выполняемых тепловым насосом самый разнообразный, его можно использовать и для обогрева всей площади конкретного объекта, и для обогрева определенных элементов конструкции здания, например, полов. Работа оборудования основана на взаимодействии тепловой энергии с хладагентом через теплообменник, сопровождающиеся образованием горячего газа, который, в свою очередь, отдает энергию жидкости, циркулирующей по отапливаемой площади.

Виды тепловых насосов по принципу действия

Представленные на современном рынке насосы подразделяются на несколько видов по типу используемой среды переносящей тепло – это жидкостные, воздушные и грунтовые.

1. Система «земля-вода» и «земля-воздух» – грунтовые тепловые насосы

Земля прекрасно аккумулирует энергию, полученную от солнечного излучения, что стало основой для построения обогревательной системы. Итак, тепло накопленное почвой, передается элементами обогревательной конструкции с использованием воздуховода или водопровода.

Установка коллектора происходит глубоко в земле, а теплоноситель постоянно циркулирует. Температура, поступающей энергии в этом случае крайне низкая, ее не хватит для полноценного обогрева дома, но этой температуры хватит, чтобы хладагент начал производить газ. Повышение степени его нагрева происходит за счет роста давления путем сжатия в компрессорном механизме. Теперь, переданной энергии от хладагента к теплоносителю вполне достаточно для обеспечения качественного обогрева нужной площади.

Преимущество такой системы заключается в круглогодичном источнике тепла, ведь температура грунта, как известно, в любое время остается постоянной на определенной глубине.

К недостаткам можно отнести:

· существенные затраты на произведение работ по оснащению необходимого объекта конкретным оборудованием;

· внушительные размеры, занимаемые всеми элементами системы на участке;

· невозможность высадки различного рода растений в связи с негативным влиянием работы системы на их здоровый рост, а также можно столкнуться с определенными проблемами при устранении каких-либо неполадок в работе системы.

2. Система «воздух-воздух» и «воздух-вода» – воздушные тепловые насосы

Принцип действия заключается в заборе воздуха из окружающей среды для последующего нагрева. В состав системы включены нагнетатель давления хладагента, способствующий распространению его по сомкнутой цепи и вентилятор, обеспечивающий поступление воздуха.

Переход фреона из жидкого состояния в газ сопровождается повышением температуры до 60 градусов. В испарителе с газом происходит обратный процесс, он изменяет агрегатное состояние на жидкость. Полученное тепло через вентиляционную систему равномерно распределяется по соответствующим участкам обогрева. Но воздушные насосы, как правило, не используются в качестве индивидуальных отопительных систем в связи с недостаточной вырабатываемой мощностью. Поэтому их целесообразней использовать как дополнительные источники тепла.

· нагрев теплоносителя происходит непосредственно внутри отапливаемого объекта, что значительно уменьшает временные и энергетические затраты требуемые для достижения нужной температуры;

· управление системой может осуществляться удаленно, что позволяет пользователю включать отопление объекта заблаговременно, функция очень актуальна для загородных домов.

К недостаткам можно отнести:

1. Неприспособленность оборудования для работы в регионах с суровыми температурными показателями, так как нормальное функционирование комплекса осуществляется в основном в диапазоне температур от – 15 до +20 градусов, а также при установке вспомогательных теплоизоляционных элементов. Но есть и более морозостойкие системы, которые могут справляться со своей задачей и при температуре окружающей среды до – 30 градусов.

2. При установке мощных тепловых воздушных насосов, внешний теплообменивающий элемент которых имеет весьма значительные габариты и существенный вес, за счет чего может возникнуть необходимость в заливке монтажной площадки бетоном. Оборудование, располагающиеся в специальном помещении довольно шумно работает и способно передавать механические колебания на другие объекты.

3. Система «вода-воздух» и «вода-вода» – водяные насосы

Систему целесообразно устанавливать при наличии неподалеку незамерзающих текущих водоемов или подземных вод. Оборудование представляет собой совокупность трубопроводов, размещенных по дну водного объекта. По ним за счет работы насоса к испарительному блоку проходит теплоноситель, вся накопленная энергия поступает во внутренний контур. Образующийся в результате кипения фреона газ направляется в блок конденсации.

Далее осуществляется нагревание воды или воздуха, которыми непосредственно будут отапливаться помещения объекта. Изложенный принцип работы характерен для теплового насоса закрытого типа, в котором переносчик тепла после передачи энергии в дом возвращается обратно в трубопроводы, расположенные в водоеме. Насос открытого типа предполагает наличие двух рядом размещенных скважин глубиной достаточной для контакта с подземными водными течениями. Во вторую скважину осуществляется слив остывшей после отопления воды. Следует отметить, что такой насос очень сильно зависит от глубины пролегания грунтовых вод, которая может изменяться с течением времени.

Минус такой системы обусловлен недостаточным нагревом теплоносителя и малым уровнем давления в системе. В связи, с чем совместно с ней устанавливаются дополнительные отопительные элементы.

Плюсы:

· низкое потребление электроэнергии при эффективном обогреве;

· расположение основного оборудования за пределами объекта.

Заключение

Итак, установка теплового насоса не всегда является рациональным решением при необходимости отопления дома ввиду большого количества условий, которые влияют на эффективную производительность. В холодное время года можно значительно потратиться на оплату электроэнергии. Ведь чем ниже температура окружающей среды, тем больше электричества потребуется для достижения необходимой температуры в помещении.

Качество обогрева напрямую зависит от степени тепловой изоляции всего объекта, то есть при монтаже данного оборудования следует также позаботиться о дополнительной теплоизоляции стен, потолка и пола, так как от качества утепления зависят расходы на отопление.

Таким образом, вопрос о приобретении тепловых насосов весьма неоднозначный, так как их эксплуатация в тех или иных условиях не всегда дает ожидаемый результат.

Виды и описание тепловых насосов, их преимущества и недостатки

• 1 Посмотрите видео о тепловых насосах
• 2 Сфера использования и устройство тепловых насосов
• 3 Виды тепловых насосов по принципу действия
  • 3.1 1. Система «земля-вода» и «земля-воздух» – грунтовые тепловые насосы
  • 3.2 2. Система «воздух-воздух» и «воздух-вода» – воздушные тепловые насосы
  • 3.3 3. Система «вода-воздух» и «вода-вода» – водяные насосы
• 4 Заключение

Поиск альтернативных источников тепловой энергии не перестает быть одним из первостепенных направлений на сегодняшний день.

Использование данного рода обогревательного оборудования не влечет за собой никаких вредных выбросов в атмосферу, почву или водоем, что в настоящее время выходит на первый план.

Рассмотрим технические характеристики, виды и принцип действия тепловых насосов.

Посмотрите видео о тепловых насосах

Сфера использования и устройство тепловых насосов

Спектр задач, выполняемых тепловым насосом самый разнообразный, его можно использовать и для обогрева всей площади конкретного объекта, и для обогрева определенных элементов конструкции здания, например, полов. Работа оборудования основана на взаимодействии тепловой энергии с хладагентом через теплообменник, сопровождающиеся образованием горячего газа, который, в свою очередь, отдает энергию жидкости, циркулирующей по отапливаемой площади.

Виды тепловых насосов по принципу действия

Представленные на современном рынке насосы подразделяются на несколько видов по типу используемой среды переносящей тепло – это жидкостные, воздушные и грунтовые.

1. Система «земля-вода» и «земля-воздух» – грунтовые тепловые насосы

Земля прекрасно аккумулирует энергию, полученную от солнечного излучения, что стало основой для построения обогревательной системы. Итак, тепло накопленное почвой, передается элементами обогревательной конструкции с использованием воздуховода или водопровода.

Установка коллектора происходит глубоко в земле, а теплоноситель постоянно циркулирует. Температура, поступающей энергии в этом случае крайне низкая, ее не хватит для полноценного обогрева дома, но этой температуры хватит, чтобы хладагент начал производить газ. Повышение степени его нагрева происходит за счет роста давления путем сжатия в компрессорном механизме. Теперь, переданной энергии от хладагента к теплоносителю вполне достаточно для обеспечения качественного обогрева нужной площади.

Читайте также:  Автономная канализация

Преимущество такой системы заключается в круглогодичном источнике тепла, ведь температура грунта, как известно, в любое время остается постоянной на определенной глубине.

К недостаткам можно отнести:

· существенные затраты на произведение работ по оснащению необходимого объекта конкретным оборудованием;

· внушительные размеры, занимаемые всеми элементами системы на участке;

· невозможность высадки различного рода растений в связи с негативным влиянием работы системы на их здоровый рост, а также можно столкнуться с определенными проблемами при устранении каких-либо неполадок в работе системы.

2. Система «воздух-воздух» и «воздух-вода» – воздушные тепловые насосы

Переход фреона из жидкого состояния в газ сопровождается повышением температуры до 60 градусов. В испарителе с газом происходит обратный процесс, он изменяет агрегатное состояние на жидкость. Полученное тепло через вентиляционную систему равномерно распределяется по соответствующим участкам обогрева. Но воздушные насосы, как правило, не используются в качестве индивидуальных отопительных систем в связи с недостаточной вырабатываемой мощностью. Поэтому их целесообразней использовать как дополнительные источники тепла.

Читайте также:  Как самостоятельно провести водопровод

· нагрев теплоносителя происходит непосредственно внутри отапливаемого объекта, что значительно уменьшает временные и энергетические затраты требуемые для достижения нужной температуры;

· управление системой может осуществляться удаленно, что позволяет пользователю включать отопление объекта заблаговременно, функция очень актуальна для загородных домов.

К недостаткам можно отнести:

1. Неприспособленность оборудования для работы в регионах с суровыми температурными показателями, так как нормальное функционирование комплекса осуществляется в основном в диапазоне температур от – 15 до +20 градусов, а также при установке вспомогательных теплоизоляционных элементов. Но есть и более морозостойкие системы, которые могут справляться со своей задачей и при температуре окружающей среды до – 30 градусов.

2. При установке мощных тепловых воздушных насосов, внешний теплообменивающий элемент которых имеет весьма значительные габариты и существенный вес, за счет чего может возникнуть необходимость в заливке монтажной площадки бетоном. Оборудование, располагающиеся в специальном помещении довольно шумно работает и способно передавать механические колебания на другие объекты.

3. Система «вода-воздух» и «вода-вода» – водяные насосы

Систему целесообразно устанавливать при наличии неподалеку незамерзающих текущих водоемов или подземных вод. Оборудование представляет собой совокупность трубопроводов, размещенных по дну водного объекта. По ним за счет работы насоса к испарительному блоку проходит теплоноситель, вся накопленная энергия поступает во внутренний контур. Образующийся в результате кипения фреона газ направляется в блок конденсации.

Далее осуществляется нагревание воды или воздуха, которыми непосредственно будут отапливаться помещения объекта. Изложенный принцип работы характерен для теплового насоса закрытого типа, в котором переносчик тепла после передачи энергии в дом возвращается обратно в трубопроводы, расположенные в водоеме. Насос открытого типа предполагает наличие двух рядом размещенных скважин глубиной достаточной для контакта с подземными водными течениями. Во вторую скважину осуществляется слив остывшей после отопления воды. Следует отметить, что такой насос очень сильно зависит от глубины пролегания грунтовых вод, которая может изменяться с течением времени.

Читайте также:  Дренажные трубы: особенности, виды и материалы, правила укладки

Минус такой системы обусловлен недостаточным нагревом теплоносителя и малым уровнем давления в системе. В связи, с чем совместно с ней устанавливаются дополнительные отопительные элементы.

· низкое потребление электроэнергии при эффективном обогреве;

· расположение основного оборудования за пределами объекта.

Заключение

Итак, установка теплового насоса не всегда является рациональным решением при необходимости отопления дома ввиду большого количества условий, которые влияют на эффективную производительность. В холодное время года можно значительно потратиться на оплату электроэнергии. Ведь чем ниже температура окружающей среды, тем больше электричества потребуется для достижения необходимой температуры в помещении.

Качество обогрева напрямую зависит от степени тепловой изоляции всего объекта, то есть при монтаже данного оборудования следует также позаботиться о дополнительной теплоизоляции стен, потолка и пола, так как от качества утепления зависят расходы на отопление.

Таким образом, вопрос о приобретении тепловых насосов весьма неоднозначный, так как их эксплуатация в тех или иных условиях не всегда дает ожидаемый результат.

Источник

Тепловой насос: виды и принцип работы тепловых насосов для отопления

Среди альтернативных источников энергии набирают популярность тепловые насосы для отопления дома. В Норвегии, Швеции, Америке уже больше 25 лет тепловые насосы успешно используются для обогрева дома, коттеджа, дачи, квартиры – дешевое тепло без вреда для природы.

Попробуем разобраться, как работает тепловой насос, виды и типы теплонасосов, их характеристики и особенности.

Устройство и принцип работы теплонасосов

Практически любая среда с температурой выше 1°C, окружающая нас, обладает некоторым количеством тепловой энергии. Часть этой бесплатной и возобнавляемой энергии с помощью теплового насоса можно использовать для обогрева своего дома, теплых полов и горячего водоснабжения.

Существует два типа тепловых насосов:

• Компрессорные
• Абсорбционные

Абсорбционные теплонасосы еще не распространились на частные дома и используются пока только в промышленности.

Определение! Отопление компрессорным тепловым насосом – метод, при котором низкопотенциальное тепло генерируется из окружающей среды (воздуха, воды, земли), а дальше переносится к теплоносителя, у которого более высокая температура.

На практике это выглядит так: в трубопровод, расположенном в грунте, поступает теплоноситель и нагревается на несколько градусов. Дальше теплоноситель попадает в испаритель (теплообменник) и собранную тепловую энергию передает на внутренний контур.

Хладагент, фреон (вещество под низким давлением, с низкой температурой кипения) из внешнего контура нагревается в испарителе и преобразуется в газ. Затем хладагент в виде газа поступает в компрессор, где под воздействием высокого давления сжимается, при этом его температура становится еще выше.

Горячий газ попадает в конденсатор, где тепловая энергия передается теплоносителю внутренней системы обогрева дома. Далее потерявший тепло хладагент возвращается в жидком состоянии в систему.

Холодильные установки имеют такой же принцип работы, поэтому некоторые виды теплонасосов можно использовать в летнее время для охлаждения дома в качестве кондиционера.

Благодаря тому, что теплонасос не производит тепло, а просто собирает и транспортирует из одной среды в другую, эффективности термопомбы более 100%.

Виды тепловых насосов для частного дома

Получать энергию можно из воды, грунта, воздуха. Различают несколько видов теплонасосов в зависимости от комбинирования этих источников и функций.

Тепловой насос вода-вода

Принцип работы данного типа устройства основан на энергии грунтовых или подземных вод, которые круглый год имеют плюсовую температуру. Для обогрева дома необходимо 2 скважины (одна для забора тепловой энергии, вторая для сброса воды) либо водоем (озера, реки) возле дома с соответствующей глубиной, в который погружается змеевик с грузом.

Тепловой насос воздух-воздух

Данный насос функционирует при воздушной отопительной системе. Воздушные тепловые насосы используют энергию из рассеянных воздушных масс и распространяют ее при помощи кондиционеров. Эффективность воздушной тепловой системы не очень велика, поэтому часто используется еще один источник тепла.

Тепловой насос вода-воздух

В данном случаем энергия генерируется из воздуха. Теплоносителем такой энергии служит вода. По мощности это устройство менее эффективно, чем другие виды теплонасосов, из-за низкой температуры воздуха зимой.

Тепловой насос грунт-вода

Устроен такой насос таким образом, что наружный контур под землей, а теплоноситель — вода. Устройство довольно эффективно, потому что температура почвы практически одинаковая весь год на глубине 5 метров.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

К плюсам можно отнести:

• Установку можно осуществить в любых климатических условиях
• Экологичность – установка такого оборудования безопасна для здоровья человека и окружающей среды. Также помогает сохранить невозобновляемые природные ресурсы
• Бесшумная работа и комфорт. Усправления системой с помощью автоматики
• Пожарная безопасность – котел не перегревается, не горит, не взрывается, не выделяет угарный газ
• Эффективность отопления. Но в сильные морозы, как показывает практика, процесс отопления не очень качественный
• Существуют модели, которые в летнее время могут использоваться, как кондиционер, для охлаждения
• Использовать системы отопления, для ГВС и теплого пола
• Долговечность — срок эксплуатации 20-50 лет, если верно рассчитать мощность оборудования
• Система отопления автономна, единственный централизированный элемент – подключение к электросети
• Установка теплового насоса не требует согласований, как при монтаже газового оборудования

Также к преимуществам можно отнести тот факт, что собрать установку теплового насоса можно своими руками.

К минусам отопления дома тепловым насосом можно отнести:

• Необходимость привлечения квалифицированных специалистов, которые рассчитывают мощность, устанавливают и обслуживают такие установки
• Высокая стоимость агрегата, установки (если покупать). Окупаемость напрямую зависит от интенсивности эксплуатации системы отопления

Целесообразность, рентабельность использования тепловых насосов для отопления частных домов

Для существенной экономии семейного бюджета на обогреве дома на долгие-долгие годы необходимо на этапе проектирования и установки не пожалеть значительную сумму.

КПД теплонасосов зависит от производительности и качества. Например, воздушные тепловые насосы могут производить при +5°C 2-5 кВт тепла, в зависимости от модели, на 1 кВт потраченной электроэнергии. У водяных и грунтовых теплонасосов эффективность зависит от оборудования и может достигать до 1000% КПД, но необходимо хорошенько потратиться на покупку такого теплового насоса.

Окупаемость данной тепловой системы зависит от условий эксплуатации и отложена во времени. Энергия из окружающей среды бесплатна и возобновляема. И если в доме грамотно утеплены пол и стены (потери тепла не должны превышать на 1 кв.м 100 Вт), то тепловой насос будет максимально эффективен.

Типы тепловых насосов. Виды, отличия и разновидности тепловых насосов

Все тепловые насосы между собой отличаются по источнику получения тепловой энергии. Каждый насос имеет маркировку: «воздух-воздух», «воздух-вода», «рассол-вода» и так далее. Первое слово указывает на источник тепла, второе – во что тепло преобразовывается. Например, в насосе «воздух-вода» тепло извлекается из уличного воздуха и преобразовывается в горячую воду для системы отопления. О том, как работает насос читайте в статье принцип действия теплового насоса.

Самыми распространенными типами тепловых насосов являются воздушные и грунтовые.

Воздушный тепловой насос

В качестве источника энергии используется уличный воздух, а их принцип действия аналогичен работе кондиционера. Воздушные насосы популярны за счет легкого совмещения с существующей системой отопления. Для их установки не требуется специальное разрешение. Они дешевле стоят и проще монтируются.

В свою очередь, этот вид тепловых насосов имеет самый низкий КПД, который нестабилен и меняется в зависимости от уличной температуры. При лучших погодных условиях СОР = 1:3.

Чаще всего воздушные насосы рассматривают в качестве дополнения к основному источнику тепла.

Грунтовый тепловой насос

Грунтовые насосы используют тепло земли. Она является хорошим аккумулятором тепла, так как накапливает в себе солнечную энергию и также подогревается за счет энергии центра земли.

Для извлечения тепла в грунт укладываются обычные пластиковые трубы, внутри которых циркулирует теплоноситель.

Главное преимущество таких насосов – высокий и постоянный КПД в течение года – 1:4-4,5. Это обусловлено тем, что температура грунта в течение года неизменна и поэтому геотермальные тепловые насосы могут постоянно получать достаточное количество тепла и использоваться в качестве единственного источника энергии.

Другие виды тепловых насосов

Конечно, существуют и другие источники энергии для теплового насоса. Главное, чтобы температура источника в течение года была положительна и неизменна. Например:

• Грунтовые воды. Тепловой насос прокачивает через себя грунтовые воды и использует их тепло. Это самый эффективный вид насоса с точки зрения СОР. Но для использования этого вида тепловых насосов требуется разрешение. Также можно напрямую закачивать речную или морскую воду – в этом случае нужно ставить специальный фильтр для очистки воды.
• Укладка трубы на дно моря и реки. Принцип действия похож на грунтовый насос. На достаточной глубине вблизи дна вода имеет постоянную положительную температуру ~4˚C.
• И другие.

Рекомендуемые статьи

1. 15 скрытых утечек тепла в частном доме, о которых вы не догадываетесь
2. Зеленый тариф — как зарабатывать на продаже электроэнергии государству
3. Двухтарифный счетчик электроэнергии день-ночь, который позволит сократить затраты на отопление тепловым насосом на 30-50%.

Выводы

• Выбор теплового насоса зависит от поставленной задачи и технической возможности его установки.
• Если вам нужен альтернативный газу источник отопления – то лучшим решением будет грунтовый тепловой насос. Он отличается высокой эффективностью и не зависит от погодных условий. Круглый год такой насос способен обеспечивать вас стабильной температурой.
• Воздушный насос лучше рассматривать как дополнение к газовому котлу. Он дешевле и проще монтируется, но более зависит от погодных условий. Самостоятельно ему сложно справится со всей отопительной мощностью здания и к тому же это обойдется дороже газового отопления.
• Оптимальным вариантом считается комбинирование различных источников тепла в доме: газового котла с камином с водяным контуром, солнечными коллекторами и/или тепловым насосом.

Назначение и виды тепловых насосов

Система отопления является одной из обязательных составляющих каждого жилого помещения (впрочем, и большинства нежилых также). Объясняется это тем, что все мы стремимся находиться в тепле. К тому же, дом без отопления в зимний период будет попросту непригоден для проживания. В связи с этим актуальность приобретает обустраивание отопительной системы таким образом, чтобы она была эффективной и недорогой одновременно. И в этом плане без дополнительного оборудования обойтись практически невозможно. Под дополнительным оборудованием в данном случае подразумеваются различного рода технические средства, именуемые тепловыми насосами. Они разделяются на несколько типов, исходя из принципа действия. Так, существуют насосы, работающие при взаимодействии воды и воздуха либо какого-то одного из указанных элементов. Кроме того, в последнее время все более широкое распространение получают насосы, предназначенные для проектирования систем геотермального отопления. Такие системы являются более дешевыми, по сравнению с традиционными.

Чтобы купить тот или иной тепловой насос, необходимо знать принцип его действия и четко представлять себе, для чего именно вы будете его использовать. Это позволит сделать покупку максимально выгодной, а вложения — эффективными. Далее мы рассмотрим особенности проектирования систем геотермального отопления, а также определим, какие же тепловые насосы являются наиболее предпочтительными.

Особенности и принцип работы систем геотермального отопления

Впервые геотермальное отопление появилось в США. Жители этой страны поняли, что природные ресурсы являются исчерпаемыми и могут в какой-то момент закончиться. К тому же, запасы природного газа в Америке достаточно ограничены. Разработки альтернативных отопительных систем велись достаточно долго. В конечном итоге была создана система, работающая при использовании нагретых грунтовых вод. Именно она и получила название геотермальное отопление.

Принцип работы этой системы основан на том, что грунтовые воды имеют достаточно большую температуру. Снизу они подогреваются магмой, а сверху — энергией Солнца. Если вы знаете законы физики, то наверняка имеете представление о том, что любой предмет можно нагреть определенной энергией. В частности, оставленный под прямыми солнечными лучами металл даже на холоде может стать теплым. Именно по этой причине грунт не промерзает слишком глубоко. Это знание и было положено в основу создания системы геотермального отопления.

Затраты на установку такой системы внушительны, но они довольно быстро окупаются. Дело в том, что 1 кВт электроэнергии, затраченной на функционирование геотермального отопления, способен превратиться в 3 и даже больше кВт тепловой энергии. Если сравнивать это с работой, например, кондиционера, то можно сделать вывод о том, что система геотермального отопления способна нагреть воздух максимально быстро.

Чтобы реализовать систему геотермального отопления на вашем участке, нужна будет шахта и тепловой насос. При наличии естественного водоема можно обойтись и без шахты. Если говорить кратко, то принцип действия системы основан на том, что в шахту устанавливается труба для перегона воды и специальный антифриз, нагревающий эту воду. При этом антифриз практически не расходуется. В установке труб никаких сложностей нет, а вот к выбору насоса нужно подойти более ответственно.

Виды и особенности выбора тепловых насосов для отопления

Сразу нужно отметить, что цена на тепловые насосы напрямую зависит от их мощности. Тепловые насосы для отопления выпускаются в 3 вариантах — вода-вода, воздух-вода и воздух-воздух. На первый взгляд, названия несколько странные. Но именно они объясняют принцип действия того или иного насоса.

Чтобы наиболее выгодно купить тепловой насос для отопления, нужно знать, прежде всего, глубину скважины. Не лишним будет и учет количества этажей в доме, поскольку для поднятия воды на большую высоту нужна будет и соответствующая мощность. Поэтому если для одноэтажного здания вполне подойдут насосы с небольшой мощностью, то для многоэтажных объектов более предпочтительными являются более усовершенствованные модели.

Покупка теплового насоса для отопления — достаточно выгодное вложение, поскольку срок службы у насосов достаточно большой. К тому же, при их использовании в системах геотермального отопления будет ощущаться еще и достаточно большая экономия средств.

В среднем, производительность тепловых насосов позволяет им вырабатывать количество тепловой энергии, втрое превышающее количество затраченной.

Принцип работы насосов «воздух-воздух»

В целом работа любого теплового насоса основана на обычных физических свойствах. Что касается насосов типа «воздух-воздух», то принцип их действия заключается в том, что жидкость при испарении влияет на температуру рабочей поверхности. Если провести сравнение с бытовой сферой, то это будет похоже остывание горячего чая.

С технической точки зрения работа насосов данного вида примерно такая же, как у бытовых кондиционеров. Вообще, они являются альтернативным источником тепловой энергии. Если вы решили купить тепловой насос именно этого типа, то никакие отопительные приборы вам больше не понадобятся. Температура в помещении будет нагреваться непосредственно при обмене воздуха внутри дома с уличным. Проходя через насос, уличный воздух взаимодействует с конденсатором и испарителем. Под влиянием фреона происходит нагревание до нужной температуры. Соответственно, обратно при этом выходит воздух из помещения.

Тепловые насосы имеют дополнительную функцию, позволяющую использовать их как для нагревания окружающего воздуха, так и для охлаждения. Однако, во втором случае количество затраченной энергии будет выше, по сравнению с бытовым кондиционером. Поэтому каждый прибор все же лучше применять по его прямому назначению.

Как работают тепловые насосы типа «вода-вода»

Тепловые насосы типа вода-вода предназначены в основном для систем геотермального отопления, о которых речь шла выше. Принцип работы насосов данного вида основан на том, что вода находится в замкнутой системе и постоянно циркулирует. Для работы лучше всего (и проще для установки) использовать естественный водоем, находящийся на расстоянии не менее 100 метров от постройки. Если такого водоема поблизости нет, придется бурить скважину.

Для применения насосов типа вода-вода понадобятся отопительные трубы. Срок эксплуатации такой системы будет достаточно высоким, так как вода будет постоянно циркулировать. Соответственно, отложений на стенах не возникнет. Купить насос именно этого типа лучше всего тем, кто проживает в непосредственной близости от водоемов или в местности с высоким уровнем грунтовых вод. Это объясняется тем, что в данном случае затраты на монтаж отопительной системы будут не столь большими.

По своим качествам все насосы этого типа являются погружными, то есть они могут работать только при непосредственном взаимодействии с водой. Ввиду этого корпус таких насосов имеет повышенные защитные свойства, что предотвращает развитие коррозии и быстрый выход его из строя.

Принцип работы тепловых насосов «воздух-вода»

Тепловые насосы воздух-вода являются дополнительным оборудованием для монтажа отопления. Принцип работы этих насосов обусловлен нагреванием жидкости под влиянием энергии ветра. Такие насосы подойдут, преимущественно, для применения в южных регионов. Дело в том, что количество тепловой энергии здесь зависит от температуры окружающего воздуха, а также от мощности электроэнергии. Наиболее качественной является работа этого типа насосов при температуре не ниже -5 градусов. Конечно, с их помощью можно обогреть помещение и при сильных морозах, но это потребует большего расхода энергии. Соответственно, увеличатся финансовые затраты на оплату электроэнергии.

Устанавливать такие насосы желательно на расстоянии 2 метра от дома. При этом место установки следует оборудовать навесом, чтобы предотвратить попадание на корпус осадков. В зимний период насосы типа «воздух-вода» требуют дополнительного обслуживания, заключающегося в обогреве. В противном случае полезные характеристики оборудования могут в любой момент испортиться.

Тепловой насос для отопления дома: принцип, виды

На чтение 7 мин.

Когда приближается отопительный сезон, люди задумываются о том, готовы ли они к холодам, каким образом осуществлять обогрев в своем жилище. Постоянный рост стоимости на жидкое топливо и газ ведет к поискам альтернативы обычной отопительной системы.

Решением стали, использующие природные энергоносители, теплонасосы. Таким образом, процесс отопления с помощью тепловых насосов – гораздо дешевле.

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос для отопления дома – прогрессивное технологическое оборудование. Данные устройства извлекают энергию из возобновляемых источников природы (воздуха, воды, земли), и переносят ее к теплоносителю. Тепловые насосы для отопления дома принципом действия напоминают холодильные установки.

Теплонасосы (ТН) не вырабатывают тепло, а отнимают его у низкопотенциального источника, перенося за счет хладагента в комнаты и помещения, где оно необходимо. В этом заключается их главное преимущество – трата электроэнергии лишь на перемещение тепла, а не его выработки. При этом на 5-6 кВт тепловой мощности затрачивается 1 кВт электрической.

Способные отопить здания и жилые помещения, тепловые насосные агрегаты также являются экологически чистыми. В борьбе за экологически чистую среду, а также благодаря их экономичности, спрос на теплонасосы неуклонно растет по всему миру. На планете установлено около 100 млн. подобных устройств. На Западе и Европейском континенте в быту они начали использоваться более четверти века назад.

Принцип работы теплового насоса

Примечательно, что в Японии, Европе и Штатах даже введены строительные нормы, предусматривающие в обязательном порядке при строительстве новых зданий и жилых домов использование тепловых насосов. А в Швеции 70% отопления состоит именно из агрегатов, переносящих тепловую энергию от низкопотенциального источника.

Все теплонасосные системы складываются из следующих конструктивных элементов:

• Первичный/вторичный грунтовые контуры. Это закрытые системы, первая из которых состоит из трубопроводов, циркуляционного насоса грунтового контура, испарителя. Ее назначением является передача тепловой энергии к ТН от грунта. Вторая включает трубопроводы, циркуляционный насос, конденсатор. Она передает тепло от ТН к системе отопления.
• Бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду, чтобы выравнивать нагрузки отопительной системы и горячего водоснабжения, продлевать срок эксплуатации теплового насоса.

Теплонасос или теплогенератор имеет конденсатор, передающий тепло от хладагента к элементам системы отопления, испаритель, в котором осуществляется отбор к ТН от низкотемпературного источника. Основными элементами также являются: дроссель, устройство, служащее для снижения температуры и давления, компрессор, повышающий температуру и давление паров хладагента.

Тепловые насосы для отопления дома обладают преимуществами:

1. Долговечность.
2. Работа в режиме 2 в 1: зимой – обогревание, летом – охлаждение.
3. Экономия на эксплуатационных расходах и электроэнергии.
4. Экологическая чистота технологии.
5. Надежность.
6. Пожаро- и взыровобезопасность.
7. Легкая интеграция в любую систему, призванную отапливать помещение.
8. Универсальность и автономность.
9. Комфорт за счет устойчивого и бесшумного функционирования прибора.
10. Удобство использования.

Обустройство отопления дома с помощью теплового насоса

К недостаткам относят: значительнее затраты на монтаж агрегата (данный фактор исключается благодаря экономической целесообразности теплогенератора), сложность обустройства и последующего ремонта. Но насколько качественнее вы приобретете устройство, настолько долго оно не будет требовать проведения техобслуживания и капремонта.

Отзывы реальных владельцев являются свидетельством тому, что отопление загородного дома тепловым насосом, – выгодное решение и лучшая альтернатива электрическому, твердотопливному и газовому котлу.

Принцип работы тепловых насосов для отопления дома

Теплопередача совершается методом низкотемпературного нагрева. На эффективность работы оборудования влияет температура, чем ниже ее показатель, тем выше продуктивность ТН.

Принцип работы устройства схож с холодильной установкой, однако, если домашний холодильник производит теплопередачу через решетку на задней стенке из внутреннего пространства в окружающую среду, то теплогенератор, напротив, – забирает из окружающей среды энергию, передавая ее в отопительную систему через хладагент.

Внешний контур «вбирает» тепло из природных источников. Антифриз течет по контуру, уложенному в грунт (водоем) к теплогенератору. Он, проходя через испаритель, отдает хладагенту до 7 градусов, отчего последний вскипает и переходит в состояние газообразное. Затем уже с низкой температурой кипения и охлаждения (– 10 градусов) незамерзайка опять «уходит» в контур. По коллектору в течение часа антифриза протекает 23 куб.м.

Установка теплового насоса в подвале дома

Незамерзающую жидкость земля нагревает приблизительно на 6 градусов. После компрессор сжимает пары хладона, повышая тем самым его температуру до 90-100 градусов и выталкивая в конденсатор, где уже хладагент совершает теплоотдачу во внутренний контур. По завершению данного действия он переходит в жидкое состояние и процесс повторяется.

Область и сферы применения

Востребованность тепловых насосов для отопления наблюдается в случаях, когда иные способы организации отопительных систем обходятся значительно дороже. Сферами применения являются системы, требующие температуры воды не выше 55 градусов. Область применения не ограничивается частным сектором. ТН могут стоять на заводах, складах и других промышленных объектах инфраструктуры, в офисах. Они зарекомендовали себя с положительной стороны в аквапарках, где необходима максимальная тепловая энергия при минимальных затратах на электричество. Их использование актуально на АЗС. ТН используют для поддержания требуемого климата в теплицах.

Для отопления частного дома тепловым насосом, следует приобретать устройство малой мощности до 100 кВт. Промышленные здания нуждаются в мощности до 500 кВт. Более мощное оборудование покупают для больших помещений и нагрева воды до 65 градусов.

Геотермальное отопление тепловым насосом, как это работает? (видео)

Виды тепловых насосов

ТН различаются в зависимости от источника отбора тепла на:

• геотермальный – агрегат использует тепло грунта, подземных или наземных грунтовых вод. Информация о том, сколько стоит данный агрегат и сама установка геотермальных тепловых насосов для отопления, вас не обрадует, тем не менее, решение – выгодное с точки зрения эксплуатационных расходов. Это обусловлено тем, что  температура земли на глубине постоянна даже в зимний период, является достаточно высокой, значит, расходы электричества будут ниже;
• водяной – устройство, коллектор которого размещается в водоеме ниже глубины промерзания кольцами или извилисто. Самый бюджетный вариант, недостаток – требования по объему воды и глубине для того или иного региона;
• воздушный тепловой насос для отопления использует в качестве источника отбора тепла воздух. Воздушные тепловые насосы не везде показывают эффективную эксплуатацию, так как зависит от энергии ветра. Их монтируют в обдуваемом месте;
• использующие вторичное тепло, для них источником тепла служат: канализационные стоки, водные ресурсы.

Типовая классификация тепловых насосов

По типу теплоносителя входного/выходного контура насосы делят на восемь видов:

Воздушные тепловые насосы для отопления

1. «Грунт-вода». Трубы прокладываются под землей на глубине свыше 1 м, по ним циркулирует антифриз, который забирает тепло из грунта и перемещает его к системам отопления. Тепловой насос «извлекает» энергию за счет коллекторов и зондов.
2. «Вода-вода». Используется тепло подземных вод, передающееся воде для горячего водоснабжения и отопления. Сначала происходит закачка воды из скважины, а затем она, проходя через ТН, отдает тепло. Охлажденная жидкость отводится обратно. Такой насос – оптимальный вариант для тех, кто живет в близости с водоемом, его установка довольно проста.
3. «Воздух-воздух». Для отопления тепловыми насосами данного вида промежуточный теплоноситель не требуется. Испаритель и компрессор монтируют снаружи здания. Попадая на испаритель, атмосферный воздух передает тепловую энергию хладагенту, который «отдает» его в конденсатор, установленный внутри помещения. Благодаря вентиляционному механизму естественная смесь газов сначала прокачивается через конденсатор, а затем возвращается назад уже прогретой.
4. «Воздух-вода». Источник тепла – естественная смесь газов, которую вентиляторы прогоняют через испаритель, совершая тем самым «извлечение» тепла. По универсальности проигрывает иным разновидностям.

Отзывы

Андрей, 38 лет, Краснодар:

Занимался строительством 2-этажного дома в 150 кв.м, проектом предусмотрен электрообогрев, теплые полы. Можно было установить конвекторы, но я решил приобрести бюджетную воздушную модель насоса Dan Heat AVH-24V1DR. Результатом доволен, температура в доме – 24 градуса. ТН нагревает бак емкостью в 500 л до 40 градусов.

Геннадий, 45 лет, Киев:

Приобрел теплонасос, работающий на подземных водах, поставил в дом площадью 200 кв.м. Идея возникла с целью ухода от электропитания и экономии на электроэнергии. В итоге расход электричества упал на 30%. Все работает на автоматике, устройство из одного колодца воду забирает, а в другой сбрасывает. Летом попробую в режиме охлаждения эксплуатировать.

Виды тепловых насосов

Существуют самые разные варианты классификации тепловых насосов. Здесь мы ограничимся делением систем по их оперативным функциям на четыре основных категории:

1. Тепловые насосы только для отопления

Применяются для обеспечения комфортной температуры в помещении, и/или приготовления горячей санитарной воды. Существует обширное поле деятельности по замене газовых котлов низкотемпературными отопительными системами на включение напольного отопления или стеновых панелей либо вентиляционной — конверторной, либо тепловентиляционными установками.

2.Тепловые насосы отопительные и холодильные

Применяеются для кондиционирования воздуха помещений в течение всего года.

Наиболее распространенными в теплых климатических зонах являются реверсивные аппараты класса «воздух-воздух». Тепловые насосы средней и большой мощности для сооружений сферы обслуживания используют гидравлические контуры для распределения тепла и холода и при этом могут обеспечивать оба рабочих режима одновременно. <р2>3. Интегрированные системы на основе тепловых насосов

Обеспечивают отопление помещений, охлаждение (при реверсивности), приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха. Подогрев воды может осуществляться: либо отбором тепла перегретого пара подаваемого с компрессора, либо комбинацией отбора тепла перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора.

3. Интегрированные системы на основе тепловых насосов

Они обеспечивают отопление помещений, охлаждение (при реверсивности), приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха. Подогрев воды может осуществляться: либо отбором тепла перегретого пара подаваемого с компрессора, либо комбинацией отбора тепла перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора.

Использование только отбора тепла перегрева целесообразно, когда требуется только отопление помещений. Тепловые насосы, предназначенные исключительно для приготовления горячей санитарной воды, зачастую в качествеисточника тепла используют воздух среды, но равным образом могутиспользовать и отводимый воздух.

4.Тепловые насосы бывают: как моновалентные, так и бивалентные.

Различие между двумя видами состоит в том, что моновалентные насосы рассчитаны таким образом, чтобы полностью покрывать годичную потребность в отоплении и охлаждении. Напротив, бивалентные тепловые насосы рассчитаны, чтобы полностью покрыть потребность в обогреве но только в объеме от 20 до 60% тепловой нагрузки зимнего периода и от 50 до 95% сезонной отопительной потребности.

У бивалентных тепловых насосов пиковая нагрузка покрывается за счет дополнительных источников отопления, чаще всего газовых или жидко-топливных котлов.
В жилом фонде в странах Южной Европы тепловые насосы зачастую относятся к классу реверсивные «воздух-воздух» (главным образом, разводные либо моноблок, при этом и те, и другие с прямойподачей воздуха).
Надо сказать, что постепенно ширится предложение тепловых насосов класса «вода-вода», чаще всего поставляемых вкомплекте с расширительным баком и насосным агрегатом. По заказу поставляется накопительный резервуар. Такие системы можно врезать непосредственно в существующую водопроводную систему, обеспечивающую отопление посредством теплых полов или стеновых панелей, взамен отопительных котлов.

В новостройках тепловые насосы класса «вода-вода» отлично сочетаются с отдельно строящимися зданиями находящийся рядом с водным источником при работе в летний, и зимний периоды.

В Швеции и других странах Северной Европы для отопления распространены тепловые насосы «земля – вода», которые используют тепло, содержащееся в грунте.

Диапазон тепловой мощности разработанных моделей самый широкий – от 5 до 70 кВт. В торгово-административных зданиях системы на основе тепловых насосов могут быть с централизованным распределением либо с приготовлением горячей/холодной воды, распределяемой по одному или нескольким водопроводным контурам. При наличии нескольких отдельных зон обслуживания для обеспечения индивидуальной «участковой» климатизации в здании устанавливается соответствующее число тепловых насосов.

Моновалент земля-вода

В зданиях средних и больших размеров эффективной будет закрытая водяная кольцевая система, включающая столько реверсивных тепловых насосов, сколько имеется участков или помещений для обслуживания.
У тепловых насосов нового поколения охлаждающая жидкость уже почти повсеместно заменяется на R 407C.

Характеристика замкнутых водяных систем

Данные системы применяются главным образом в зданиях, где имеется множество помещений: административные здания, жилые дома, гостиницы, мотели, торговые центры и пр. В торговых центрах их стали применять не так давно. На самом деле кольцевые водяные системы известны с 1960 года. Накопленный с тех пор опыт эксплуатации показывает, что по своей надежности они вполне могут соперничать с традиционными системами.

В Соединенных Штатах их доля на рынке охватывает 8%, что составляет более двадцати миллионов установленных агрегатов. На 60% их использование идет в новом строительстве, остальные 40% – в реконструируемом. В Европе такие системы появились не давно, но уже ряд северных стран, например Швеция, Финляндия, Норвегия, приняли программы по переходу к 2025 году на использование низкопотенциальной энергии и переработку бросовой, с целью отказаться от строительства новых теплостанций и довести рентабельность использования имеющихся до 75%, посредством теплонасосов.

Теплонасосная система «воздух-воздух», внутренняя и наружная установка

Преимущества

• Основные преимущества замкнутых теплонасосных систем: непрерывность и долговечность работы системы, управление автоматическое не требующее вмешательства обслуживающего персонала;
• одновременная возможность обеспечения охлаждения и отопления: для тепловых насосов класса «земля — вода», подключенные к водопроводному контуру, в зависимости от потребностей пользователей обеспечивают тепло или охлаждение также в автоматическом режиме;

Теплонасосная система «вода-вода»

КПД тепловых насосов класса «земля — вода» процентов на 20–30 выше, чем КПД конденсирующих Воздушных агрегатов, соответственно, ниже энергопотребление.

Недостатки

Основными недостаткамитакого рода систем являются:

• инертность системы при резком изменении температурного показателя наружного воздуха. пространство, забираемое в помещении под установку аккумулирующего бака;
• большие накладные расходы по инсталляции первичного контура.

Тепловые насосы в Европе – сколько и какие?

По данным на 2005 год из 18 миллионов тепловых насосов, установленных в мире, примерно только 26%, или 4,7 миллиона аппаратов, смонтировано в Европе. Совсем немного по сравнению с 5,7 миллионами систем, имеющихся в Японии, где такое оборудование является основным в обеспечении отопления всегожилого фонда.

В Соединенных Штатах насчитывается 2,5 миллиона установленных агрегатов, а еще только развивающийся китайский рынок достиг уровня 1 миллиона систем.

Подобная не расположенность Европы к новому технологическому оборудованию тепловым насосам имеет свои причины, это связано с газификацией производств однако, в последнее время отношение поменялось.

Бивалент с котлом

Примерная оценка числа тепловых насосов, установленных в основном в странах Евросоюза в жилом фонде, торгово-административных и промышленных сооружениях, смотри табл. Львиную долю составляют Страны: Южной Европы — Испания, Италия и Греция. Северной Европы – Швеция, Норвегия, Финляндия.

В жилом фонде имеется 10 миллионов установленных тепловых насосов. Однако по степени охвата показатель довольно скромный – что-то около 10%.

Хотя очевидно, что установленные в торгово-административном фонде 8,2 миллиона агрегатов, составляя абсолютное наименьшее значение, будут иметь несколько больший охват.

Виды установленных систем

Примерно 57% установленные в Европе тепловые насосы используют наружный воздух в качестве источника тепла (южная часть), хотя в Швеции, Швейцарии и Австрии преобладают тепловые насосы, забирающие тепло из грунта по заглубленному змеевиковому теплообменнику: данные по этим странам составляют соответственно 42, 40 и 18%. В Северной Европе зачастую тепловые насосы применяются только для отопления и приготовления горячей санитарной воды.

В большинстве случаев в качестве жидкого теплоносителя используется вода, питающая радиаторы и теплые (излучающие) полы.

По данным недавнего опроса, проведенного одним из крупнейших мировых производителей холодильныхкомпрессоров, общий объем Производства тепловых насосов класса «земля-вода», предназначенных только дляотопления взамен отопительных газовых и жидко-топливных котлов, составит в Европе 63 000 в 2006 году, 85 000 в 2007 году и 125 000 в 2008 году.

Системы класса «воздух-воздух», главным образом раздельные (англ. – split) реверсивные, преобладают в Южной Европе: Италии, Испании и Греции. В этих странах, однако, выбор системы на основе теплового насоса зачастую обусловлен необходимостью кондиционирования воздуха.