Встановити тепловий насос для опалення будинку. Як вибрати тепловий насос для опалення будинку: ціни, види, основи монтажу. Переваги та недоліки теплових насосів

Перші варіанти теплонасосів могли лише частково задовольнити потреби теплової енергії. Сучасні різновиди ефективніші і можуть застосовуватися для систем опалення. Саме тому змонтувати тепловий насос своїми руками намагаються багато домовласників.

Ми розповімо, як вибрати оптимальний варіанттеплового насоса з урахуванням гео-даної ділянки, на якій його планується встановити. У запропонованій для розгляду статті докладно описано принцип дії систем використання “зеленої енергії”, перераховані відмінності. З урахуванням наших порад ви, безперечно, зупиніться на ефективному типі.

Для самостійних майстрів ми наводимо технологію збирання теплового насоса. Подану до розгляду інформацію доповнюють наочні схеми, добірки фото та розгорнутий відео-інструктаж у двох частинах.

Під терміном тепловий насос розуміється набір певного обладнання. Основною функцією цього обладнання є збирання теплової енергії та її транспортування до споживача. Джерелом такої енергії може стати будь-яке тіло або середовище, що має температуру від +1º і більше градусів.

У навколишньому середовищі джерел низькотемпературного тепла більш ніж достатньо. Це промислові відходи підприємств, теплових і атомних електростанцій, каналізаційні стоки та ін. Для роботи теплових насосів у сфері опалення будинку потрібні три природні джерела, що самостійно відновлюються – повітря, вода, земля.

Теплові насоси "черпають" енергію з процесів, що регулярно відбуваються у навколишньому середовищі. Перебіг процесів ніколи не припиняється, тому джерела визнані невичерпними за людськими критеріями

Три перераховані потенційні постачальники енергії безпосередньо пов'язані з енергією сонця, яке шляхом нагрівання приводить в рух повітря з вітром і повідомляє теплову енергіюземлі. Саме вибір джерела є основним критерієм, згідно з яким класифікують теплові насосні системи.

Принцип дії теплових насосів базується на здатності тіл чи середовищ передавати теплову енергію іншому тілу чи середовищу. Одержувачі та постачальники енергії в теплових насосних системахпрацюють зазвичай у парі.

Так розрізняють такі види теплових насосів:

• Повітря – вода.
• Земля – вода.
• Вода – повітря.
• Вода – вода.
• Земля – повітря.
• Вода – вода
• Повітря – повітря.

При цьому перше слово визначає тип середовища, у якого система відбирає низькотемпературне тепло. Друге вказує на вигляд носія, якому передається ця теплова енергія. Так, у теплових насосах вода - вода, тепло відбирається у водного середовища і як теплоносій використовується рідина.

Теплові насоси стають все більш популярними. За допомогою цих пристроїв можна опалювати (охолоджувати) будинки та організовувати гаряче водопостачання, значно заощаджуючи.

Людям, далеким від фізики, досить складно зрозуміти принцип дії теплових насосів, у зв'язку з чим в інтернетах мусується безліч помилок, якими користуються несумлінні виробники та продавці. У цій статті ми спробуємо у доступній формі пояснити принцип дії та розвіяти деякі міфи, якими встиг обрости цей чудовий агрегат.

Плюси

Зі шкільної лави нам відомо, що в звичайних умовах холодніша речовина не може віддавати своє тепло гарячішому, а навпаки, вона нагрівається від неї доти, доки їх температури не зрівняються. Це свята правда. Але тепловий насос створює такі умови, що холодніше середовище починає віддавати своє тепло теплішим, охолоджуючись при цьому ще більше.

Найпростіший заїжджений приклад теплового насоса – холодильник. У ньому тепло викачується з холоднішої камери в тепліше приміщення кухні. Морозильна камера при цьому ще більше охолоджується, а кухня ще більше нагрівається від радіатора, розташованого на задній панелі холодильника.

Принцип роботи більшості теплових насосів ґрунтується на властивостях проміжних теплоносіїв (газів, найчастіше фреонів), які використовуються у цих машинах. Саме фреони і є тим посередником, який дозволяє забирати тепло у холоднішого тіла, віддаючи його гарячішому.

Напевно, ви помічали, що якщо швидко випускати стислий газ з балончика для заправки запальничок, то він, випаровуючись, охолоджує балончик, який навіть у спеку може покритися інеєм. Справедливе та протилежне: при стисканні газ нагрівається. Пам'ятаючи про це, вам буде неважко зрозуміти принцип дії теплового насоса, найпростіша схемаякого зображено малюнку.

Компоненти теплового насосу

Найпростіший тепловий насос складається з чотирьох найважливіших вузлів:

• випарник;
• конденсатор;
• компресор;
• капіляр.

Компресор стискає фреон до рідкого стану в конденсаторі, який нагрівається. Саме це тепло можна використовувати в опаленні або гарячому водопостачанні, організувавши найпростіший теплообмін між гарячим конденсатором і холоднішим приміщенням або бойлером.

Проходячи через конденсатор, зріджений фреон охолоджується, віддавши тепло при теплообміні в радіатори опалення або труб теплої підлоги, і починає конденсуватися. Проходячи через капіляр у випарник, фреон знову стає газоподібним, охолоджуючи при цьому випарник (пам'ятаєте іній на балончику?).

Щоб процес не припинявся, потрібно постійно підводити тепло до випарника, інакше фреон там просто перестане випаровуватися, адже температура випарника за постійної роботи компресора може сильно опуститися. Навіть температури мінус тридцять, що підводиться до випарника, може бути достатньо для підтримки випаровування, адже температура випаровування газів, що використовуються в теплових насосах, набагато нижче цього значення.

Припустимо, температура випаровування фреону дорівнює мінус шістдесят градусів за Цельсієм, а ми обдуємо випарник морозним вуличним повітрям, з температурою мінус тридцять — фреон, природно, випаровуватиметься, забираючи тепло навіть у такого холодного повітря. Таким чином і виходить, що тепловий насос як би перекачує температуру з холоднішого середовища в теплішу.

На що дивитись при покупці?

Такий ефект породжує безліч міфів, якими користуються недобросовісні продані, щоб краще продавати свою продукцію.

Найпоширеніший міф – це твердження, що ККД теплових насосів перевищує одиницю. Зрозуміло, що це твердження — чисте марення. Насправді ККД теплових машин не може бути більше одиниці, і навіть у сучасних теплових насосів він досить малий — менше, ніж у найдешевшого масляного обігрівача. Люди просто часто плутають ККД та так званий COP (КОП).

КОП це швидше економічний коефіцієнт, ніж фізичний. Він показує співвідношення платної електроенергії для перекачування безкоштовного тепла з вулиці до величини тепла, що надходить до приміщення. Тобто. КОП 5 - це спрощено означає, що для перекачування 5кВт халявного тепла з вулиці в будинок ми витратили 1кВт платної електроенергії. Просто КОП не зважає на безкоштовну теплову енергію з вулиці, а вважає лише ту, яку отримали в результаті і що для цього витратили.

Інший міф теж пов'язаний з КОП: у паспортах теплових насосів і на цінниках у продавців гордо вказується одна-єдина величина КОП, яка просто вводить покупців в оману. Справа в тому, що КОП теплових насосів – величина змінна, а не постійна. І багато несумлінних ділків про це замовчують, тому що вказують КОП для найсприятливіших умов, коли він чи не максимальний. І це вже набагато небезпечніше, ніж помилки про надодиничність ККД, т.к. загрожує реальними наслідками.

Уявіть, що ви повірили, що витрачатимете 1 кВт електроенергії на виробництво 5 кВт тепла для того ж опалення взимку, тому що в паспорті теплового насоса зазначено, що COP=5. Купили необхідної потужності тепловий насос, зібрали систему опалення… А в самий невідповідний момент, коли морози найлютіші, ваш обігрівач жере не 1 до 5, а 1 до 2 у найкращому разі, або взагалі не в змозі видати необхідне тепло для обігріву. І тут приходить розуміння, що опалюватись саме цією системою можна лише в міжсезоння ... Дуже неприємна ситуація— віддати купу грошей і все одно в морози опалюватись дешевими масляними радіаторами, і тільки через те, що поклали надію на КОП і стабільне, незнижувальне вироблення тепла.

А вироблення тепла та КОП у теплових насосів непостійне. І пов'язано це саме з непостійною кількістю тепла, що підводиться до випарника. Наприклад, якщо ви берете тепло для випарника з повітря, то з падінням температури надворі падає і КОП. При -30С надворі КОП повітряних теплових насосів майже дорівнює одиниці, тобто. навіть простий ТЕН стане більш економічним як обігрівач, не кажучи вже про амортизацію та підвищений знос дорогого обладнання в таких умовах. І падіння КОП – це ще півбіди. Часто деякі моделі повітряних теплових насосів просто не можуть видавати необхідну для опалення потужність при значному зниженні температури на вулиці.

Теплові насоси, що використовують для нагрівання випарника тепло землі або води, теж схильні до падіння продуктивності і КОП, т.к. по ходу опалювального сезонувони можуть виморожувати те середовище, з якого качають тепло, але такі машини стабільніші.

У опалювального обладнання, для роботи якого використовуються досить дорогі види енергоносіїв, такі як газ, електрика, тверде та рідке паливо, нещодавно з'явилася гідна альтернатива – тепловий насос вода-вода. Для функціонування такого обладнання, яке тільки починає набирати популярності в Росії, потрібні невичерпні джерела енергії, що характеризуються низьким потенціалом. Теплова енергія при цьому може вилучатися практично з будь-яких водних джерел, в якості яких можуть бути використані природні та штучні водоймища, свердловини, колодязі та ін. будівель протягом усього зимового періоду.

Конструктивні елементи та принцип роботи

У теплових насосів для опалення будинку принцип дії нагадує принцип роботи холодильного обладнання, тільки навпаки. Якщо холодильна установка виводить частину тепла зі своєї внутрішньої камери назовні, тим самим знижуючи в ній температуру, робота теплового насоса полягає в тому, щоб охолоджувати навколишнє середовище і нагрівати теплоносій, який переміщається по трубах опалювальної системи. За тим же принципом функціонують теплові насоси «повітря – вода» та «земля – вода», які також використовують енергію із низькопотенційних джерел для обігріву житлових та виробничих приміщень.

Конструктивна схема теплового насоса вода-вода, який є найбільш продуктивним серед пристроїв, що використовують джерела енергії з низьким потенціалом, передбачає наявність таких елементів, як:

• зовнішній контур, яким переміщається вода, що відкачується з водного джерела;
• внутрішній контур, трубопровідною магістраллю якого переміщається холодоагент;
• випарник, в якому холодильний агент перетворюється на газ;
• конденсатор, в якому газоподібний холодоагент знову стає рідиною;
• компресор, призначений для того, щоб збільшувати тиск газоподібного холодильного агента перед подачею в конденсатор.

Таким чином, у влаштуванні теплового насоса вода-вода немає нічого складного. Якщо поблизу будинку є природна або штучна водойма, то для опалення будівлі найкраще застосовувати якраз тепловий насос типу вода-вода, принцип роботи і конструктивні особливості якого полягають в наступному.

1. Контур, що є первинним теплообмінником, за яким циркулює антифриз, розміщується на дні водойми. При цьому глибина, на якій виконують монтаж первинного теплообмінника, повинна бути нижчою за рівень промерзання водойми. Антифриз, проходячи первинним контуром, нагрівається до температури 6–8°, а потім подається до теплообмінника, віддаючи тепло його стінкам. Завдання антифризу, що циркулює за первинним контуром, полягає у передачі теплоенергії води холодильному агенту (фреону).
2. Якщо схема роботи теплового насоса передбачає забір і передачу теплової енергії води, що відкачується з підземної свердловини, контур з антифризом не використовується. Вода зі свердловини спеціальною трубою пропускається через камеру теплообмінника, де і віддає свою теплову енергію холодильному агенту.
3. Теплообмінник для теплових насосів – найважливіший елемент конструкції. Це пристрій, що складається з двох модулів – випарника та конденсатора. У випарнику фреон, що подається капілярною трубкою, починає розширюватися і перетворюється на газ. При контакті газоподібного фреону зі стінками теплообмінника передається холодоагенту низькопотенційна теплова енергія. фреон, Що Зарядився такою енергією, подається в компресор.
4. У компресорі здійснюється стиск газоподібного фреону, внаслідок чого температура холодоагенту підвищується. Після стиснення в камері компресора фреон надходить до іншого модуля теплообмінного апарату – конденсатора.
5. У конденсаторі газоподібний фреон знову перетворюється на рідину, а накопичена ним теплова енергія передається стінкам ємності, в якій знаходиться теплоносій. Вступаючи в камеру другого модуля теплообмінника, фреон, що знаходиться в газоподібному стані, конденсується на стінках накопичувальної ємностіповідомляє їм теплову енергію, яка потім передається воді, що знаходиться в такій камері. Якщо при виході з випарника фреон має температуру 6-8 градусів Цельсія, то на вході в конденсатор теплового насоса вода-вода завдяки вищеописаному принципу роботи такого пристрою її значення досягає 40-70 градусів Цельсія.

Таким чином, принцип роботи теплового насоса базується на тому, що холодоагент при переході в газоподібний стан забирає теплову енергію у води, а при переході в рідкий стан у конденсаторі віддає накопичену енергію рідкому середовищу – теплоносія опалювальної системи.

Так само за таким же принципом працюють теплові насоси «повітря – вода» та «земля – вода», різниця полягає лише в типі джерела, яке застосовується для отримання теплової енергії низького потенціалу. Іншими словами, тепловий насос принцип роботи має один, що не варіюється в залежності від типу або моделі пристрою.

Те, наскільки ефективно нагрівається тепловим насосом теплоносій системи опалення багато в чому визначається коливаннями температури води – джерела низькопотенційної енергії. Високу ефективність такі пристрої демонструють під час роботи з водою зі свердловин, де температура рідкого середовища протягом року знаходиться в діапазоні 7–12 градусів за Цельсієм.

Насос «вода-вода» відноситься до одного з ґрунтових типів теплових насосів.

Принцип роботи теплового насоса водо-вода, що забезпечує високу ефективність даного обладнання, дозволяє використовувати такі пристрої для оснащення систем опалення житлових та промислових будівель не тільки у регіонах із теплими зимами, а й у північних районах.

Щоб тепловий насос, схема якого описана вище, демонстрував високу ефективність, слід знати, як правильно вибрати таке обладнання. Дуже бажано, щоб вибір теплового насосу вода-вода (а також «повітря – вода» та «земля – вода») здійснювався за участю кваліфікованого та досвідченого спеціаліста.

При виборі теплонасосу для водяного опалення враховуються такі параметри:

• продуктивність, від якої залежить площа будівлі, опалення якої може забезпечити насос;
• торгова марка, під якою вироблено устаткування (враховувати цей параметр необхідно оскільки серйозні компанії, продукція яких вже оцінена багатьма споживачами, приділяють серйозну увагу як надійності, і функціональності вироблених моделей);
• вартість як обладнання, що вибирається, так і його монтажу.

При виборі теплових насосів вода-вода, повітря-вода, земля-вода рекомендується звертати увагу на наявність такого обладнання додаткових опцій. Сюди, зокрема, належать можливості:

• управління роботою обладнання в автоматичному режимі (працюючі в такому режимі за рахунок спеціального контролера теплові насоси дозволяють створити в будові, що ними обслуговується, комфортні умови для проживання; зміна параметрів роботи та інші дії з управління теплонасосами, які оснащені контролером, можуть виконуватися за допомогою мобільного пристроюабо пульта дистанційного управління);
• використання обладнання для нагрівання води в системі ГВП (звертати увагу на цю опцію слід тому, що в деяких (особливо старих) моделях теплових насосів, колектор яких встановлюється у відкритих водоймищах, вона відсутня).

Розрахунок потужності обладнання: правила виконання

Перш ніж приступати до вибору певної моделі теплового насоса, потрібно розробити проект системи опалення, яку обслуговуватиме таке обладнання, а також виконати розрахунок його потужності. Такі обчислення необхідні для того, щоб визначити фактичну потребу теплової енергії будівлі з певними параметрами. При цьому обов'язково враховують теплові втрати у такій будівлі, а також наявність у ньому контуру ГВП.

Для теплового насоса вода-вода розрахунок потужності виконується за такою методикою.

• Спочатку визначають загальну площу будівлі, для опалення якої буде використовуватися тепловий насос, що купується.
• Визначивши площу будівлі, можна розрахувати потужність теплонасосу, здатного забезпечити опалення. Виконуючи такий розрахунок, дотримуються правил: на 10 кв. м площі будівлі необхідно 0,7 кіловат потужності теплового насоса.
• Якщо тепловий насос буде використовуватись і для забезпечення функціонування системи ГВП, то до отриманого значення його потужності додають 15-20%.

Розрахунок потужності теплонасосу, що виконується за вищеописаною методикою, актуальний для будівель, у приміщеннях яких висота стель не перевищує 2,7 метра. Точніші обчислення, що враховують всі особливості будівель, які потрібно опалювати за допомогою теплового насоса, виконуються співробітниками профільних організацій.

Для теплового насоса "повітря - вода" розрахунок потужності виконується за схожою методикою, але з урахуванням деяких нюансів.

Як виготовити тепловий насос самостійно

Добре розібравшись у тому, як працює тепловий насос типу вода-вода, можна виготовити такий пристрій своїми руками. Фактично саморобний тепловий насос є набором готових технічних пристроїв, правильно підібраних та з'єднаних у певній послідовності. Щоб тепловий насос, виготовлений своїми руками, демонстрував високу ефективність та не викликав проблем під час експлуатації, необхідно виконати попередній розрахунок його основних параметрів. Для цього можна скористатися відповідними програмами та онлайн-калькуляторами на сайтах виробників такого обладнання або звернутися до профільних фахівців.

Отже, щоб виготовити тепловий насос своїми руками, треба підібрати елементи його оснащення за попередньо розрахованими параметрами та виконати їх правильний монтаж.

Компресор

Компресор для теплового насоса, який виготовляється власноруч, можна взяти зі старого холодильника або спліт-системи, звертаючи при цьому увагу на потужність такого пристрою. Перевагою використання компресорів від спліт-систем є низький рівень шуму, створюваного під час їх роботи.

Конденсатор

Як конденсатор для саморобного теплового насоса можна використовувати змійовик, демонтований зі старого холодильника. Деякі роблять його самостійно, використовуючи сантехнічну чи спеціальну холодильну трубку. Як ємність, в яку треба помістити змійовик конденсатора, можна взяти бак з нержавіючої сталі об'ємом приблизно 120 літрів. Щоб помістити в такий бак змійовик, попередньо розрізають на дві половини, а потім, коли монтаж змійовика виконаний, зварюють.

Дуже важливо перед вибором чи самостійним виготовленням змійовика розрахувати його площу. Для цього потрібна така формула:

П3 = MТ/0,8 PТ

Параметрами, що використовуються в цій формулі, є:

• МТ – потужність тепла, що створюється тепловим насосом (кВт);
• PТ – різниця між температурами на вході в тепловий насос та на виході з нього.

Щоб у конденсаторі теплового насоса з холодильника не створювалися повітряні бульбашки, вхід до змійовика слід розташовувати у верхній частині ємності, а вихід з нього – у нижній.

Випарник

Як ємність для випарника можна використовувати просту пластмасову діжку місткістю 127 л з широкою горловиною. Для створення змійовика, площа якого визначається за такою самою схемою, як і для конденсатора, також використовується мідна трубка. У виготовлених у домашніх умовах теплових насосах, як правило, застосовують випарники занурювального типу, які зріджений фреон надходить знизу, а перетворюється на газ у верхній частині змійовика.

Дуже акуратно за допомогою паяння при самостійному виготовленні теплового насоса слід виконувати монтаж терморегулятора, оскільки цей елемент не можна нагрівати до температури, що перевищує 100 градусів за Цельсієм.

Для підведення води до елементів самостійно зробленого теплового насоса та її відведення використовуються звичайні каналізаційні труби.

Теплові насоси вода-вода, якщо порівнювати їх із пристроями типу «повітря – вода» та «земля – вода», простіші за своєю конструкцією, але при цьому більш ефективні, тому обладнання саме даного типу найчастіше виготовляють самостійно.

Складання саморобного теплонасосу та його запуск у роботу

Для складання та запуску в роботу саморобного теплового насоса знадобляться такі витратні матеріали та обладнання:

1. зварювальний апарат;
2. вакуумний насос (для перевірки всієї системи на вакуум);
3. балон із фреоном, заправка якого здійснюється через спеціальний клапан (установку клапана в системі слід передбачити заздалегідь);
4. температурні датчики, які встановлюються на капілярні труби на виході з усієї системи та на виході з випарника;
5. пускове реле, запобіжник, дин-рейка та електрощиток.

Всі зварювальні та різьбові з'єднанняпри складанні слід виконувати максимально якісно, ​​щоб забезпечити абсолютну герметичність системи, якою буде переміщатися фреон.

У тому випадку, якщо в ролі джерела низькопотенційної енергії виступає вода у відкритій водоймі, необхідно додатково виготовити колектор, наявність якого передбачає принцип роботи теплових насосів даного типу. Якщо ж передбачається використання води з підземного джерела, треба пробурити дві свердловини, одну з яких вода скидатиметься після того, як пройде всю систему.

1 , середня оцінка: 5,00 із 5)

Спалювання класичного палива (газ, дрова, торф) одна із древніх способів отримання тепла. Проте виснаження традиційних джерел енергії спонукали людину шукати складніші, але з менш ефективні альтернативні варіанти. Одним з них став винахід теплового насоса, робота якого заснована на шкільних законах фізики.

Робота теплового насосу

Дуже складний на перший погляд принцип роботи теплових насосів базується на кількох простих законах термодинаміки та властивостях рідин та газів:

1. Коли газ переходить у рідкий стан (конденсація), виділяється тепло
2. Коли рідина переходить у газ (випар), поглинається тепло

Більшість рідин можуть закипати за досить високих температур, близьких до 100 градусів. Але зустрічаються речовини і досить низькими температурамикипіння. У фреона вона близько 3-4 градусів. Перетворюючись на газ, він легко стискається і всередині ємності починає зростати температура.

Теоретично фреон можна стискати до отримання будь-яких бажаних температур, але практично обмежуються 80-90 градусами, необхідні повноцінної роботи класичної системи опалення.

Кожен стикається з тепловим насосом не один раз на день, коли проходить повз холодильник. Однак у ньому він працює у зворотному напрямку, забираючи тепло продуктів та розсіюючи в атмосферу.

Відео про технологію роботи

Схема теплового насосу

Працездатність більшості теплових насосів базується на теплі ґрунту, в якому протягом року температура практично не коливається (в межах 7-10 градусів). Тепло переміщається між трьома контурами:

1. Контур опалення
2. Тепловий насос
3. Розсільний (він же земляний) контур

Класичний принцип роботи теплових насосів в опалювальній системі складається з наступних елементів:

1. Теплообмінник, що віддає внутрішньому контуру тепло, що забирається у землі
2. Стиснувальний пристрій
3. Другий теплообмінний пристрій, що передає опалювальній системі енергію, одержувану у внутрішньому контурі
4. Механізм, що знижує тиск у системі (дроселі)
5. Розсільний контур
6. Земляний зонд
7. Опалювальний контур

Труба, яка виконує роль первинного контуру, поміщається у колодязь або закопується безпосередньо в землю. Нею переміщається незамерзаючий рідкий теплоносій, температура якого підвищується до аналогічної характеристики землі (близько +8 градусів) і надходить у другий контур.

Вторинний контур забирає тепло у рідини. Циркулюючий усередині фреон починає закипати і перетворюватися на газ, який прямує в компресор. Поршень стискає його до 24-28 атм, завдяки чому відбувається підвищення температури до +70-80 градусів.

На цьому робочому етапі відбувається концентрування енергії в один невеликий потік. Завдяки цьому підвищується температура.

Розігрітий газ надходить до третього контуру, який представлений системами гарячого водопостачання або навіть опалення будинку. При передачі тепла можливі втрати до 10-15 градусів, але вони не суттєві.

Коли фреон остигає, відбувається зменшення тиску, і він знову перетворюється на рідкий стан. При температурі 2-3 градуси він надходить назад у другий контур. Цикл повторюється знову та знову.

Основні види

Влаштований принцип роботи теплових насосів те щоб вони легко експлуатувалися без перебоїв у широкому діапазоні температур – від -30 до +40 градусів. Найбільшу популярність набули такі два види моделей:

• Абсорбційного типу
• Компресійного типу

Абсорбційний тип моделі мають досить складний пристрій. Вони передають отриману теплову енергію безпосередньо джерелом. Їх експлуатація значно знижує матеріальні витрати на електрику і паливо, що витрачаються. Компресійного типу моделі для перенесення тепла споживають енергію (механічну та електричну).

Залежно від теплового джерела, що застосовується, насоси поділяються на такі види:

1. Переробні вторинне тепло– найдорожчі моделі, що набули популярності для обігріву об'єктів у промисловості, в яких вторинне тепло, що виробляється іншими джерелами, витрачається в нікуди
2. Повітряні- забирають тепло з навколишнього повітря
3. Геотермальні– вибирають тепло із води чи землі

За видами вхідного/вихідного всі моделі можна класифікувати так – грунт, вода, повітря та їх різні поєднання.

Геотермальні теплові насоси

Популярними є геотермальні моделі насосів, які поділяються на два види: замкнутий або відкритий тип.

Простий пристрій відкритих системдозволяє нагрівати проходить всередині воду, яка згодом знову надходить у землю. Ідеально вона працює за наявності необмеженого обсягу чистого рідкого теплоносія, який після споживання не шкодить середовищу.

Замкнуті системи геотермальних теплових насосів ділять на такі різновиди:

• Водний – розташовується у водоймищі на непромерзаній глибині
• З вертикальним розташуванням - колектор поміщається в свердловину на глибину до 200 м і застосовується в місцевостях з нерівним ландшафтом
• З горизонтальним розташуванням - колектор поміщається в землю на глибину 0.5-1 м, дуже важливо забезпечити на обмеженій площі великий контур

Насос типу повітря-вода

Одним з найбільш універсальних варіантівє модель «повітря-вода». У теплі періоди року вона дуже ефективна, але взимку продуктивність може значно падати.

Перевагою системи є простий монтаж. Підходяще обладнання може монтуватись у будь-якому зручному місці, наприклад, на даху. Тепло, яке у вигляді газу або диму видаляється з приміщення, може використовуватися повторно.

Тип вода-вода

Тепловий насос «вода-вода» один із найефективніших. Але його використання може бути обмежене наявністю поблизу водойми або недостатньою глибиною, на якій у зимовий період не спостерігається суттєвого падіння температури.

Низько потенційна енергія може вибиратися з таких джерел:

• Грунтова вода
• Водойми відкритого типу
• Стічні промислові води

Найбільш простий принцип роботи теплових насосів у моделей, що відбирають тепло у водоймі. Якщо прийнято рішення використовувати підземні води, може знадобитися буріння колодязя.

Тип ґрунт-вода

Тепло з ґрунту можна отримувати протягом усього року, тому що на глибинах від 1 м температура практично не змінюється. Як носій тепла використовують «розсіл» - незамерзаючу рідину, яка циркулює.

Один із недоліків системи «грунт-вода» — необхідність великої площі для досягнення бажаної ефективності. Нівелювати його намагаються укладанням труб кільцями.

Колектор можна розташовувати у вертикальному положенні, але знадобиться свердловина глибиною до 150 м. На дні монтуються парасольки, що відбирають тепло ґрунту.

Плюси та мінуси опалювальних систем з тепловим насосом

Теплові насоси знайшли широке застосування у системах опалення приватної житлової площі чи промислових площ. Вони поступово витісняють класичніші джерела енергії завдяки надійності та економічності.

Серед численних переваг, які надає експлуатація теплового насоса, виділяють:

• Економія матеріальних коштів на технічне обслуговуваннясистем та теплоносія
• Насоси працюють повністю в автономному режимі
• У довкілля не виділяються шкідливі продуктигоріння та інші токсичні речовини
• Пожежна безпека обладнання, що монтується
• Можливість легко реверсувати роботу системи

Незважаючи на масу переваг, необхідно взяти до уваги і негативні сторониексплуатації теплового насоса:

• Великі початкові вкладення на облаштування опалювальної системи – від 3 до 10 тисяч доларів
• У холодні періоди, коли температура відпускається нижче -15 градусів, необхідно подумати про альтернативні варіанти опалення
• Опалення, засноване на роботі теплового насоса, найбільше ефективно тільки в системах низькотемпературним теплоносієм

Ще одне схематичне відео:

Підбиваємо підсумки

Дізнавшись та освоївши принцип роботи теплового насоса, можна подумати та прийняти рішення про доцільність його встановлення та використання. Початкові витрати, які можуть бути дуже масштабними, незабаром окупляться і почнуть приносити своєрідний прибуток у вигляді економії на класичному паливі.

Спробуємо пояснити мовою простого обивателя, що таке « ТЕПЛОВИЙ НАСОС«:

Тепловий насос – це спеціальний пристрій, який поєднує в собі котел, джерело гарячого водопостачання та кондиціонер для охолодження. Головною відмінністю теплового насосу від інших джерел тепла є можливість використання відновлюваної низькопотенційної енергії, взятої з довкілля(землі, води, повітря, стічних вод) для покриття потреб у теплі під час опалювального сезону, нагрівання води для гарячого водопостачання та охолодження будинку. Тому тепловий насос забезпечує високоефективне енергопостачання без газу та інших вуглеводнів.

Тепловий насос – це пристрій, який працює за принципом зворотної холодильної машини, передаючи тепло від низькотемпературного джерела до середовища з вищою температурою, наприклад, системою опалення вашого будинку.

Кожна теплонасосна система має такі основні компоненти:

— первинний контур – закрита циркуляційна система, яка служить передачі тепла від грунту, води чи повітря тепловому насосу.
- Вторинний контур - закрита система, яка служить для передачі тепла від теплового насоса до системи опалення, гарячого водопостачання або вентиляції (підігріву притоку) в будинку.

Принцип роботи теплового насосу схожий роботу звичайного холодильника, лише навпаки. Холодильник відбирає тепло від харчових продуктів та переносить його назовні (на радіатор, розміщений на його задній стінці). Тепловий насос переносить тепло, накопичене в грунті, землі, водоймі, підземних водах або повітрі, у Ваш будинок. Як і холодильник, цей енергоефективний теплогенератор має такі основні елементи:

- конденсатор (теплообмінник, в якому відбувається передача тепла від холодоагенту до елементів системи опалення приміщення: низькотемпературним радіаторам, фанкойлам, теплій підлозі, панелям променистого опалення/охолодження);
- дросель (пристрій, який служить для зниження тиску, температури та, як наслідок, замикання теплофікаційного циклу в тепловому насосі);
- Випарник (теплообмінник, в якому відбувається відбір тепла від низькотемпературного джерела до теплового насоса);
- Компресор (пристрій, в який підвищує тиск і температуру парів холодоагенту).

Тепловий насососнащений таким чином, щоб змусити тепло рухатися у різних напрямках. Наприклад, під час нагрівання будинку тепло відбирається від якого-небудь холодного зовнішнього джерела (землі, річки, озера, зовнішнього повітря) і передається в будинок. Для охолодження (кондиціонування) будинку тепло відбирається від теплішого повітря в будинку і передається назовні (скидається). Щодо цього тепловий насос схожий на звичайний гідравлічний насос, який перекачує рідину з нижнього рівня на верхній, тоді як у звичайних умовах рідина завжди рухається з верхнього рівня на нижній.

На сьогоднішній день найбільш поширеними є парокомпресійні теплові насоси. В основу принципу їх дії лежать два явища: по-перше, поглинання та виділення тепла рідиною при зміні агрегатного стану – випаровування та конденсація відповідно; по-друге, зміна температури випаровування (і конденсації) за зміни тиску.

У випарнику теплового насоса робочим тілом є холодоагент, який не містить хлору, він знаходиться під низьким тиском і кипить при низькій температурі, поглинаючи тепло низькопотенційного джерела (наприклад, ґрунт). Потім робоче тіло стискається в компресорі, який рухається за допомогою електричного або іншого двигуна, і потрапляє в конденсатор, де при високому тискуконденсується при більш високій температурі, віддаючи тепло конденсації приймачеві тепла (наприклад, теплоносію системи опалення). З конденсатора робоче тіло через дросель знову потрапляє у випарник, де його тиск знижується, і кипіння холодоагенту починається заново.

Тепловий насосздатний відбирати тепло від різних джерел, наприклад повітря, вода, грунт. Також, він може скидати тепло у повітря, воду чи землю. Тепліше середовище, яке сприймає тепло, називається теплоприймачем.

Тепловий насос X/Y використовує як джерело тепла середовище Х, носій тепла Y. Розрізняють насоси "повітря-вода", "грунт-вода", "вода-вода", "повітря-повітря", "ґрунт-повітря", "вода-повітря".

Тепловий насос «грунт-вода»:

Тепловий насос «повітря-вода»:

Регулювання роботи системи опалення з використанням теплових насосів у більшості випадків здійснюється за допомогою його увімкнення та вимкнення за сигналом датчика температури, який встановлений у приймачі (при нагріванні) або джерелі (при охолодженні) тепла. Налаштування теплового насоса зазвичай здійснюється зміною перерізу дроселя (терморегулюючого вентиля).

Як і холодильна машина тепловий насос використовує механічну (електричну або іншу) енергію для реалізації термодинамічного циклу. Ця енергія використовується на привід компресора (сучасні теплові насоси потужністю до 100 кВт комплектуються високоефективними компресорами).

(коефіцієнт трансформації чи ефективності) теплового насоса – це співвідношення кількості теплової енергії, яку виробляє тепловий насос до кількості електричної енергії, що він споживає.

Коефіцієнт перетворення COPзалежить від рівня температур у випарнику та конденсаторі теплового насоса. Це значення коливається для різних теплонасосних систем в діапазоні від 2,5 до 7, тобто на 1 кВт витраченої електричної енергії тепловий насос виробляє від 2,5 до 7 кВт теплової енергії, що не під силу ні газовому конденсаційному котлу, ні будь-якому іншому генератору тепла.

Тому можна стверджувати, що теплові насоси виробляють тепло, використовуючи мінімальна кількістьдорогої електричної енергії.

Енергозбереження та ефективність використання теплового насоса в першу чергу залежить від того, звідки ви вирішите черпати низькотемпературне тепло, в другу – від способу опалення вашого будинку (водою чи повітрям) .

Справа в тому, що тепловий насос працює як «перевалочна база» між двома тепловими контурами: одним, що гріє на вході (на стороні випарника) і другим, що опалюється, на виході (конденсатор).

Для всіх типів теплових насосів характерний ряд особливостей, про які слід пам'ятати при виборі моделі:

По-перше, тепловий насос виправдовує себе лише у добре утепленому будинку. Чим більше теплий будиноктим більше вигода при використанні даного пристрою. Як ви розумієте, опалювати вулицю за допомогою теплового насоса, збираючи з неї крихти тепла - не зовсім розумно.

По-друге, чим більша різниця температур теплоносіїв у вхідному та вихідному контурах, тим менший коефіцієнт перетворення тепла (СМР), тобто менша економія електричної енергії. Саме тому більш вигідне підключення теплового насоса до низькотемпературних систем опалення. Насамперед, йдеться про опалення водяною теплою підлогою або інфрачервоними водяними стельовимиабо стіновими панелями. А ось чим більше гарячу водутепловий насос готує для вихідного контуру (радіаторів чи душу), тим меншу потужність він розвиває і тим більше споживає електрики.

По-третє, для досягнення більшого зиску практикується експлуатація теплового насоса з додатковим генератором тепла (у таких випадках говорять про використання бівалентної схеми опалення ).

<<< к разделу ТЕПЛОВОЙ НАСОС

<<< выбор вентиляционного оборудования

<<< назад к СТАТЬЯМ

Теплові насоси для опалення будинку: плюси та мінуси

1. Особливості роботи теплових насосів
2. Види теплових насосів
3. Теплові насоси геотермального вигляду
4. Переваги та недоліки теплових насосів

Одним із високоефективних способів опалення заміського будинку є використання теплових насосів.

Принцип роботи теплових насосів ґрунтується на вилученні теплової енергії з ґрунту, водойм, підземних вод, повітря. Теплові насоси для опалення будинку не впливають на навколишнє середовище. Як виглядають подібні системи опалення, можна подивитися на фото.

Така організація обігріву будинку та гарячого водопостачання можлива вже багато років, але поширення почала набувати зовсім недавно.

Особливості роботи теплових насосів

Принцип роботи таких пристроїв нагадує холодильне обладнання.

Теплові насоси забирають тепло, акумулюють його та збагачують, а потім передають його теплоносія. Як пристрій, що виділяє тепло, застосовується конденсатор, а для утилізації теплоти з низьким потенціалом використовується випарник.

Постійне підвищення вартості електрики та пред'явлення жорстких вимог до охорони навколишнього середовища стає причиною пошуку альтернативних методів отримання тепла для опалення будинків та підігріву води.

Одним із них є використання теплових насосів, оскільки кількість одержуваної теплової енергії у кілька разів перевищує витрачену електрику (докладніше: «Економне опалення електрикою: за та проти»).

Якщо порівняти опалення газом, твердим або рідким паливом, з тепловими насосами, то останні виявляться економічнішими. Однак саме облаштування системи опалення з такими агрегатами коштує набагато дорожче.

Теплові насоси споживають електроенергію, необхідну роботи компресора. Тому такий вид обігріву будівель не підходить у тому випадку, якщо у місцевості спостерігаються часті проблеми з електропостачанням.

Опалення приватного будинку тепловим насосом може мати різну ефективність, головним її показником є ​​перетворення теплоти різниця між спожитою електроенергією та отриманим теплом.

Різниця між температурою випарника та конденсатора присутня завжди.

Чим вона більша, тим менше ККД пристрою. З цієї причини, користуючись тепловим насосом, потрібно мати чимало джерело потенційного тепла. Виходячи з цього, випливає, що чим більший розмір теплообмінника, тим менше споживання енергії. Але в той же час пристрої з великими габаритами мають набагато вищу вартість.

Опалення за допомогою теплового насоса зустрічається у багатьох розвинених країнах.

Причому вони використовуються і для обігріву багатоквартирних та громадських будівель – це набагато економніше звичної в нашій країні системи опалення.

Види теплових насосів

Ці пристрої можна використовувати у широкому діапазоні температур. Зазвичай вони нормально працюють за температури від – 30 до + 35 градусів.

Найпопулярнішими є абсорбційні та компресійні теплові насоси.

Останні використовують для передачі тепла механічну та електричну енергію. Абсорбційні насоси влаштовані складніше, але вони здатні передавати тепло, використовуючи для цього саме джерело, завдяки чому значно знижуються витрати електроенергії.

Що стосується джерел тепла, то ці агрегати поділяються на такі види:

• повітряні;
• геотермальні;
• вторинного тепла.

Повітряні теплові насоси для опалення забирають тепло з навколишнього повітря.

Геотермальні користуються тепловою енергією землі, підземних та наземних вод (детальніше: «Геотермальне опалення: принцип роботи на прикладах»). Теплові насоси вторинного тепла забирають енергію каналізаційних стоків, центрального опалення – ці пристрої переважно використовуються для обігріву промислових будівель.

Це особливо вигідно, якщо є джерела тепла, яке підлягає утилізації (прочитайте також: «Використовуємо тепло землі для опалення будинку»).

Теплові насоси класифікуються і за видами теплоносія, їм може бути повітря, грунт, вода, а також їх поєднання.

Теплові насоси геотермального вигляду

Системи опалення, в яких використовуються теплові насоси, поділяються на два види – відкриті та закриті. Відкриті конструкції призначені для нагрівання води, що проходить через тепловий насос. Після того, як теплоносій проходить системою, він виводиться назад у землю.

Подібна система ідеально працює лише за наявності значного обсягу чистої води, враховуючи той факт, що її споживання не завдає шкоди навколишньому середовищу і не вступить у суперечність із чинним законодавством. Тому, перш ніж скористатися опалювальною системою, що отримує енергію із ґрунтових вод, слід проконсультуватися з відповідними організаціями.

Закриті системи діляться кілька видів:

1. Геотермальні з горизонтальним розташуванням мають на увазі укладання колектора в траншеї нижче за глибину промерзання грунту.

   Це приблизно 1,5 метра. Колектор укладають кільцями для того, щоб зменшити площу земляних робіт до мінімуму і забезпечити на невеликій площі достатній контур (прочитайте: «Геотермальні теплові насоси для опалення: принцип улаштування системи»).

   Даний метод підходить лише в тому випадку, якщо є у розпорядженні досить вільної площі ділянки.

2. Геотермальні конструкції з вертикальним розташуванням передбачають розміщення колектора у свердловині глибиною до 200 метрів. Такий метод застосовується за відсутності можливості розташувати теплообмінник на велику площу, що необхідно для горизонтальної свердловини.

   Також геотермальні системи з вертикальними свердловинами роблять у разі нерівного ландшафту ділянки.

3. Геотермальні водні мають на увазі приміщення колектора у водойму на глибину нижче рівня промерзання. Укладання виконується кільцями. Такі системи не можуть використовуватися, якщо водоймище має невеликі розміри або недостатню глибину.

   Необхідно враховувати, що у разі промерзання водоймища на тому рівні, де знаходиться колектор, насос працювати не зможе.

Тепловий насос повітря вода — особливості, деталі на відео:

Переваги та недоліки теплових насосів

Опалення заміського будинку тепловим насосом має як позитивні, і негативні сторони. Однією з основних переваг опалювальних систем є екологічність.

Також теплові насоси економічні, на відміну інших обігрівачів, споживають електроенергію. Так, кількість теплової енергії, що виробляється, в кілька разів більша за споживану електрику.

Теплові насоси відрізняються підвищеною пожежною безпекою, їх можна використовувати і без створення додаткової вентиляції.

Оскільки система має замкнутий контур, фінансові витрати при експлуатації зведені до мінімуму - платити доводиться лише за електроенергію, що споживається.

Застосування теплових насосів також дозволяють охолоджувати приміщення влітку – це можливо завдяки підключенню до колектора фен-койлів та системи «холодна стеля».

Ці пристрої надійні, а керування процесами роботи повністю автоматичне. Тому для експлуатації теплових насосів не потрібні особливі навички.

Немало значення мають компактні розміри пристроїв.

Основний недолік теплових насосів:

• висока вартість та значні витрати на монтажні роботи. Сконструювати опалення тепловим насосом своїми руками навряд чи вдасться, не маючи спеціальних знань. Щоб вкладення окупилися, потрібно не один рік;
• термін експлуатації пристроїв становить приблизно 20 років, після чого висока ймовірність того, що потрібно проводити капітальний ремонт.

  Це теж коштуватиме недешево;

• ціна теплових насосів у кілька разів перевищує вартість котлів, що працюють на газу, твердому чи рідкому паливі. Чимало грошей доведеться викласти за буріння свердловин.

Але з іншого боку, тепловим насосам не потрібне регулярне обслуговування, як у багатьох інших опалювальних приладах.

Незважаючи на всі переваги теплових насосів, вони досі мало поширені. Це пов'язано насамперед з високою вартістю самого обладнання та його установки. Вдасться заощадити лише у разі створення системи з горизонтальним теплообмінником, якщо викопувати траншеї самостійно, але на цій піде не один день. Що ж до експлуатації, то обладнання виявляється дуже вигідним.

Теплові насоси – це економічний спосіб обігріву будівель, який не завдає шкоди навколишньому середовищу.

Вони не можуть набути широкого поширення через високу вартість, але в майбутньому ситуація може змінитися. У розвинених країнах тепловими насосами користуються багато власників приватних будинків - там уряд заохочує турботу про екологію, і вартість такого виду опалення невисока.

Тепловий ґрунтовий або геотермальний насос – одна з найбільш енергоефективних систем альтернативної енергетики. Його робота не залежить від пори року та температури навколишнього середовища, як для насоса повітря-повітря, не обмежена наявністю поряд з будинком водойми або криниці з ґрунтовими водами, як система водо-вода.

Тепловий насос ґрунт-вода, що використовує для нагрівання теплоносія в системі опалення тепло, що відбирається у ґрунту, має найвищий і постійний ККД, а також коефіцієнт перетворення енергії (СМР).

Його значення становить 1:3,5-5, тобто кожен витрачений працювати насоса кіловат електрики повертається 3,5-5 кіловатами теплової енергії. Таким чином, опалювальна потужність ґрунтового насоса цілком дозволяє використовувати його як єдине джерело тепла навіть у будинку з великою площею, звичайно, при встановленні агрегату відповідної потужності.

Занурювальний ґрунтовий насос вимагає обладнання ґрунтового контуру з циркулюючим холодоносієм для відбору тепла землі.

Можливі два варіанти його розміщення: горизонтальний ґрунтовий колектор (система труб на невеликій глибині, але залишково великої площі) та вертикальний зонд, що розміщується у свердловині від 50 до 200 м глибиною.

Ефективність теплообміну з ґрунтом істотно залежить від того, який залягає ґрунт – ґрунт вологонаповнений віддає набагато більше тепла, ніж, наприклад, піщаний ґрунт.

Найбільше поширені насоси, що працюють за принципом ґрунт-вода, в яких охолоджувач запасає енергію ґрунту і в результаті проходження через компресор і теплообмінник передає її воді як теплоносію в системі опалення. Ціни на ґрунтові насоси такого типу відповідають їх високій ефективності та продуктивності.

Занурювальний ґрунтовий насос

Будь-які складні високотехнологічні агрегати, такі як ґрунтові насоси ГрАТ, а також ґрунтові теплові насоси вимагають до себе уваги професіоналів.

Тепловий насос

Ми пропонуємо повний спектр послуг з реалізації, монтажу та обслуговування систем опалення та гарячого водопостачання на основі теплових насосів.

На сьогоднішній день серед представлених на ринку країн-виробників таких агрегатів особливо популярні європейські країни та Китай.

Найвідоміші моделі теплових насосів: Nibe, Stiebel Eltron, Mitsubishi Zubadan, Waterkotte. Не менш затребуваний також і вітчизняний ґрунтовий тепловий насос.

Наша компанія воліє працювати тільки з обладнанням надійних європейських виробників: Viessmann та Nibe.

Тепловий насос витягує накопичену енергію з різних джерел – ґрунтових, артезіанських та термальних вод – вод річок, озер, морів; очищених промислових та побутових стоків; вентиляційних викидів та димових газів; ґрунту та земних надр – переносить і перетворює на енергію більш високих температур.

Теплонасос – високоекономічна, екологічно чиста технологія обігріву та комфорту

Теплова енергія існує довкола нас, проблема в тому, як її витягти, не витрачаючи при цьому значних енергоресурсів.

Теплові насоси витягує накопичену енергію з різних джерел – ґрунтових, артезіанських та термальних вод – вод річок, озер, морів; очищених промислових та побутових стоків; вентиляційних викидів та димових газів; ґрунту та земних надр – переносить і перетворює на енергію більш високих температур.

Вибір оптимального теплового джерела залежить від багатьох факторів: розміру енергетичних потреб Вашої оселі, встановленої опалювальної системи, природних умов регіону Вашого проживання.

Пристрій та принцип роботи теплового насоса

Теплонасос функціонує як холодильник-тільки навпаки.

Холодильник переносить тепло зсередини назовні.

Теплонасос переносить тепло, накопичене в повітрі, грунті, надрах або воді, у вашу оселю.

Теплонасос складається з 4 основних агрегатів:

Випарник,

Конденсатор,

Розширювальний вентиль (розрядний вентиль-
дросель, знижує тиск),

Компресор (підвищує тиск).

Ці агрегати пов'язані замкнутим трубопроводом.

У системі трубопроводу циркулює холодоагент, який у частині циклу є рідина, а інший- газ.

Земні надра як глибинний теплоджерело

Земні надра є безкоштовним теплоджерелом, що підтримує однакову температуру цілий рік. Використання тепла земних надр є екологічно чистою, надійною та безпечною технологією забезпечення теплом та гарячим водопостачанням усіх типів будівель, великих та малих, громадських та приватних. Рівень капіталовкладень досить високий, але натомість Ви отримаєте безпечну в роботі з мінімальними вимогами до сервісного обслуговування альтернативну обігрівальну систему з максимально тривалим терміном експлуатації. Коефіцієнт перетворення тепла (див. стор. 6) високий, сягає 3. Встановлення не вимагає багато місця і може бути впроваджена на ділянці землі малої площі. Об'єм відновлювальних робіт після буріння незначний, вплив пробуреної свердловини на довкілля мінімально. На рівень ґрунтових вод вплив не виявляється, тому що ґрунтові води не споживаються. Теплова енергія переноситься до конвекційної системи водяного опалення та застосовується для гарячого водопостачання.

Грунтове тепло – близькозалягаюча енергія

У поверхневому шарі землі накопичується тепло протягом літа.

Використання цієї енергії для обігріву є доцільним для будівель з високими енерговитратами. Найбільша кількість енергії витягується з ґрунту з великим вмістом вологи.

Грунтовий теплонасос

Водні теплоджерела

Сонце нагріває воду у морях, озерах та інших водних джерелах.

Сонячна енергія накопичується у воді та донних шарах. Рідко температура знижується нижче від +4 °С. Чим ближче до поверхні, тим більше температура варіюється протягом року, а глибині – вона щодо стабільна.

Теплонасос із водним джерелом тепла

Шланг для передачі тепла укладається на дні або в грунті дна, де температура ще трохи вища,
ніж температура води.

Важливо, щоб шланг забезпечувався обтяжливим вантажем для запобігання
спливання шланга на поверхню. Чим нижче він залягає, тим менший ризик ушкодження.

Водне джерело як джерело тепла дуже ефективне для будівель із відносно високими потребами в теплоенергії.

Тепло ґрунтових вод

Навіть ґрунтові води можуть використовуватись для обігріву будівель.

Для цього потрібна пробурена криниця, звідки вода закачується в теплонасос.

При використанні ґрунтової води до її якості висуваються високі вимоги.

Теплонасос із ґрунтовою водою як джерело тепла

Після проходження теплонасосу вода може транспортуватися у відвідний канал або колодязь. Таке рішення може призвести до небажаного зниження рівня грунтових вод, а також знизити експлуатаційну надійність установки і негативно вплинути на близькі колодязі.

Нині даний метод використовується дедалі менше.

Грунтова вода також може бути повернена в землю шляхом часткової або повної інфільтрації.

Такий вигідний теплонасос

Коефіцієнт перетворення тепла Чим вища ефективність теплонасоса, тим вигідніший він. Ефективність визначається так званим коефіцієнтом перетворення тепла або коефіцієнтом температурної трансформації, який є відношенням кількості енергії, що генерується теплонасосом, до кількості енергії, що витрачається на процес перенесення тепла. Наприклад: Коефіцієнт температурної трансформації дорівнює 3. Це означає, що теплонасос постачає в 3 рази більше енергії, ніж споживає. Інакше кажучи, 2/3 отримано «безкоштовно» від теплоджерела. Як зробити тепловий насос для опалення будинку своїми руками: принцип роботи та схеми Чим вище енергопотреби Вашого житла, тим більше ви заощаджуєте грошових коштів. Примітка На значення коефіцієнта температурної трансформації впливає наявність/ігнорування в розрахунках параметрів додаткового обладнання (циркуляційних насосів), а також різні температурні режими. Чим нижчий температурний розподіл, тим вище стає коефіцієнт температурної трансформації, теплонасоси найбільш ефективні в опалювальних системах з низькотемпературними характеристиками.

При підборі теплонасосу до Вашої системи обігріву невигідно орієнтувати потужнісні показники теплонасосу на максимальні вимоги до потужності (на покриття енерговитрат в опалювальному контурі у найхолодніший день року). Досвід показує, що теплонасос повинен генерувати близько 50-70% від цього максимуму, теплонасос повинен покривати 70-90% (залежно від теплоджерела) від загальної річної потреби в енергії для опалення та гірничого водопостачання. При низьких зовнішніх температурах теплонасос застосовується з котельним обладнанням або піковим доводчиком, яким укомплектований теплонасос.

Порівняння витрат на влаштування системи опалення індивідуального будинку на основі теплового насоса та рідкопаливного котла.

Для аналізу візьмемо будинок площею 150-200 кв.м.

Найпоширеніший сьогодні варіант сучасного заміського будинку постійного користування.
Застосування сучасних будівельних матеріалів та технологій забезпечує величину тепловтрат будівлі на рівні 55 вт./кв.м підлоги.
Для покриття сумарних потреб у тепловій енергії, що витрачається на опалення та гаряче водопостачання такого будинку, необхідно встановити тепловий насос чи котел тепловою потужністю приблизно 12 кВт/год.
Вартість самого теплового насоса або котла на дизельному паливі становить лише частину витрат, які необхідно зробити для введення в експлуатацію системи опалення в цілому.

Нижче наведено далеко неповний список основних супутніх витрат з влаштування системи опалення «під ключ» на основі котла на рідкому паливі, які відсутні у разі застосування теплового насоса:

фільтр-відвідник повітря, фікспакет, група безпеки, пальник, система обв'язки котла, панель управління з погодозалежною автоматикою, аварійний електрокотел, паливний бак, димова труба, бойлер.

Все це в сумі становить не менше ніж 8000-9000 євро. Зважаючи на необхідність улаштування самого приміщення котельні як такої, вартість якої з огляду на всі вимоги наглядових органів становить ще кілька тисяч євро, ми приходимо до парадоксального на перший погляд висновку, а саме – про практичну сумісність початкових капітальних витрат при влаштуванні системи опалення «під ключ» на основі теплового насоса та котла на рідкому паливі.

В обох випадках сума витрат наближається до 15 тис. євро.

Враховуючи такі незаперечні переваги теплового насоса, такі як:
Економічність.За вартості 1 кВт електроенергії 1руб 40коп, 1 кВт теплової потужності нам обійдеться трохи більше 30-45 коп, тоді як 1кВт теплової енергії від котла коштуватиме вже 1 руб 70 коп (при ціні солярки 17 руб/л);
Екологія.Екологічно чистий метод опалення як для навколишнього середовища, так і для людей, що знаходяться в приміщенні;
Безпека.Немає відкритого полум'я, немає вихлопу, немає сажі, немає запаху солярки, виключено витік газу, розлив мазуту.

Немає пожежонебезпечних сховищ для вугілля, дров, мазуту чи солярки;

Надійність.Мінімум рухомих частин із високим ресурсом роботи. Незалежність від постачання топкового матеріалу та його якості. Практично не потребує обслуговування. Термін служби теплового насоса становить 15 – 25 років;
Комфорт.Тепловий насос працює безшумно (не голосніше за холодильник);
Гнучкість.Тепловий насос сумісний із будь-якою циркуляційною системою опалення, а сучасний дизайн дозволяє встановлювати його у будь-яких приміщеннях;

дедалі більше власників індивідуальних будинків обирають тепловий насос для опалення як у новому будівництві, і при модернізації існуючої системи опалення.

Влаштування теплового насоса

Приповерхневу технологію використання низькопотенційної теплової енергії з допомогою теплового насоса можна як деякий техніко-економічний феномен чи реальну революцію у системі теплозабезпечення.

Влаштування теплового насоса.Основними елементами теплового насоса є з'єднані трубопроводом випарник, компресор, конденсатор та регулятор потоку – дросель, детандер або вихрова труба (Рис.16).

Схематично тепловий насос можна представити у вигляді системи з трьох замкнутих контурів: у першому, зовнішньому, циркулює тепловіддатник (теплоносій, що збирає теплоту навколишнього середовища), у другому - холодоагент (речовина, яка випаровується, відбираючи теплоту віддавача, і конденсується, віддаючи теплоту теплоприймачу) , у третьому - теплоприймач (вода у системах опалення та гарячого водопостачання будівлі).

16. Влаштування теплового насоса

Зовнішній контур (колектор) являє собою покладений у землю або воду трубопровід, в якому циркулює незамерзаюча рідина - антифриз. Слід зазначити, що як джерело низькопотенційної енергії може виступати як тепло природного (зовнішнє повітря; тепло ґрунтових, артезіанських та термальних вод; води річок, озер, морів та інших незамерзаючих природних водойм), так і техногенного походження (промислові скиди, очисні споруди, тепло силових трансформаторів та будь-яке інше непридатне тепло).

Температура, необхідна роботи насоса зазвичай становить 5-15 .

У другій контур, де циркулює холодоагент, вбудовані теплообмінники - випарник і конденсатор, а також пристрої, які змінюють тиск холодоагенту - дросель, що розпилює його в рідкій фазі (вузький калібрований отвір) і стискає його вже в газоподібному стані компресор.

Робочий циклРідкий холодоагент продавлюється через дросель, його тиск падає, і він надходить у випарник, де закипає, відбираючи теплоту, що поставляється колектором із навколишнього середовища.

Далі газ, на який перетворився холодоагент, всмоктується в компресор, стискається і, нагрітий, виштовхується в конденсатор. Конденсатор є тепловіддаючим вузлом теплонасоса: теплота приймається водою в системі опалювального контуру. При цьому газ охолоджується і конденсується, щоб знову зазнати розрядження в розширювальному вентилі і повернутися у випарник. Після цього робочий цикл повторюється.

Щоб компресор працював (підтримував високий тиск та циркуляцію), його треба підключити до електрики.

Але на кожну витрачену кіловат-годину електроенергії тепловий насос виробляє 2,5-5 кіловат-годин теплової енергії.

Теполовий насос для опалення: принцип роботи та переваги використання

Це співвідношення називається коефіцієнтом трансформації (або коефіцієнтом перетворення теплоти) і є показником ефективності теплового насоса.

Значення даної величини залежить від різниці рівня температур у випарнику та конденсаторі: чим більша різниця, тим вона менша. З цієї причини тепловий насос повинен використовувати якомога більше джерела низькопотенційного тепла, не прагнучи домогтися його сильного охолодження.

Види теплових насосів.

Теплові насоси бувають двох основних типів – із закритим та відкритим контуром.

Насоси з відкритим контуромвикористовують як джерело тепла воду поземних джерел – вона закачується по пробуреній свердловині тепловий насос, де відбувається теплообмін, і охолоджена виводиться назад у підводний горизонт через іншу свердловину.

Такий тип насосів вигідний тим, що підземна вода зберігає стабільну та досить високу температуру цілий рік.

Насоси із закритим цикломбувають декількох типів: вертикальніі г оризонтальні(Мал.17).

Насоси з горизонтальним теплообмінником мають замкнутий зовнішній контур, основна частина якого вкопана горизонтально в землю, або прокладається дном озера або ставка.

Глибина пролягання труб під землею у таких установках – до метра. Цей спосіб отримання геотермальної енергії найдешевший, але для його використання необхідний ряд технічних умов, які не завжди є на території, що облаштовується.

Головне з них - труби повинні пролягати так, щоб не заважати зростанню дерев, землеробським роботам, щоб була низька ймовірність пошкодження підводних труб при сільськогосподарській або іншій діяльності.

Мал. 17.Приповерхнева геотермальна система з теплообміном

Насоси з вертикальним теплообмінникомвключають зовнішній контур, вкопаний глибоко в землю - на 50-200 м.

Це найефективніший тип насоса, який виробляє найдешевше тепло, але його установка набагато дорожча за попередні типи. Вигода в цьому випадку пов'язана з тим, що на глибині більше 20 метрів температура землі стабільна цілий рік і становить 15-20 градусів, а зі збільшенням глибини тільки зростає.

Кондиціювання за допомогою теплових насосів.Однією з важливих якостей теплових насосів є можливість перемикання з режиму опалення взимку в режим кондиціювання влітку: тільки замість радіаторів використовуються фанкойли.

Фанкойл - це внутрішній блок, в який подаються тепло- або холодоносій і повітря, що проганяється за допомогою вентилятора, який залежно від температури води або нагрівається, або охолоджується.

Включає: теплообмінник, вентилятор, фільтр для очищення повітря і пульт управління.

Так як фанкойли можуть працювати і на нагрівання і охолодження, можливі кілька варіантів обв'язки:
- S2 - трубна - коли роль тепло-і охолоджувача виконує вода і допускається їх змішання (і, як варіант, пристрій з електронагрівачем і теплообмінником, що працює тільки на охолодження);
- S4 – трубна – коли холодоносій (наприклад, етиленгліколь) не може змішуватися з теплоносієм (водою).

Потужність фанкойлів по холоду коливається від 0,5 до 8,5 кВт, а по теплу – від 1,0 до 20,5 кВт.

Вони встановлюються малошумные (від 12 до 45 дБ) вентилятори, мають до 7 швидкостей обертання.

Перспективи.Широкому поширенню теплових насосів заважає недостатня поінформованість населення. Потенційних покупців лякають досить високі початкові витрати: вартість насоса та монтажу системи становить 300-1200 $ на 1 кВт необхідної потужності опалення. Але грамотний розрахунок переконливо доводить економічну доцільність застосування цих установок: капіталовкладення окупаються за орієнтовними підрахунками за 4-9 років, а служать теплові насоси по 15-20 років до капітального ремонту.