Содержание

    Тепловые насосы для отопления

    Продолжая тему об эффективном энергосбережении при обогреве частотного дома, сайт «Дачный ремонт» ознакомит Вас с одной из самых перспективных инновационных технологий отопления. Она функционирует за счет внешних источников энергии, которые нам дает наша планета и за что на данный момент платить не нужно. По прогнозам международных агентств, тепловые насосы к концу 2020 года обеспечат 10 % потребностей тепловой энергии, а уже к 2050 году до 30%.
    Содержание статьи:
    • Понятие о тепловом насосе, принцип работы
    • Типы насосов их характеристики
    • Преимущества и недостатки тепловых насосов различных типов
    • Обзор популярных моделей

    Понятие о тепловом насосе, принцип работы

    Устройством для передачи тепловой энергии от места ее генерации к потребителю называется тепловым насосом. В отличие от самопроизвольной передачи тепловой энергии от горячего тела к холодному, он переносит тепло в противоположном направлении. Для работы насосу необходим внешний источник вырабатывающий энергию. Классическая схема теплового насоса представлена компрессором, тепловым расширительным клапаном, конденсатором и испарителем. Вещество, циркулирующее внутри этих устройств, называется хладагентом.

    Всем известные аналоги тепловых насосов это кондиционеры и холодильники. Если тепловой насос применяется для обогрева, он осуществляет такой же тип термодинамического цикла, который протекает в том же холодильнике, только лишь в обратном направлении. В процессе его работы высвобождается тепло в помещение, которое поглощается из более холодной окружающей среды.

    Принцип работы теплового насоса
    1. Источник тепла
    2. Теплообменник испаритель
    3. Компрессор
    4. Теплообменник конденсатор
    5. Отопление
    6. Дроссель
    7. Циркуляционный насос
    8. Источники тепла
    9. Циркуляция отопления
    10. Циркуляция соляного раствора
    11. Тепловой насос
    12. Земля
    13. Воздух
    14. Испаритель
    15. Температуры соляного раствора
    16. Вода

    Типы тепловых насосов их характеристики

    Производители тепловой энергии с низким потенциалом могут быть верхний покровный слой земли, который прогревается солнцем. Также в качестве ресурса могут выступить атмосферный воздух, тепло недр земли и вода, накапливающаяся в подземных природных резервуарах. Известны технологии использования тепловой энергии исходящего из помещения вентиляционного воздуха, тепло излучаемое сточными водами.

    Самые распространенные способы извлечения тепловой энергии тепловыми насосами стали: геотермальный (грунтовой), водяной и воздушный. Рассмотрим каждый поподробнее.

    Геотермальный тепловой насос

    Извлекает тепловую энергию из глубинных скважин, где температура всегда положительна и составляет от +10 до +12°C. С глубин более 20 м тепловую энергию земли передают по грунтовым зондам, в которых циркулирует теплоноситель с низкой температурой замерзания. Глубина бурения скважин составляет от 40 до 100 м, с расстоянием не менее 6 м друг от друга. В результате с каждого погонного метра зонда можно получать от 25 до 50 Вт тепловой мощности.

    Для передачи тепла от грунта используется горизонтально уложенный во рвах или котловане глубиной от 1,2 до 1,5 м коллектор из пластиковых труб. Расстояние между трубами при таком расположении 500 – 800 мм. Удельная мощность получаемой с 1 метра коллектора составляет от 0,01 до 0,032 кВт/м2, но этот показатель индивидуален для каждого типа грунта. Площадь, на которой может производиться укладка системы труб может достигать 500 м2.

    Водяной тепловой насос
    Выполнен в виде системы труб, источником тепла выступает незамерзающая вода грунтовых вод, реки или озера. По заборному трубопроводу жидкость направляется к теплообменнику, тепло отдается в систему отопления дома, поле чего отработанная охлажденная вода перетекает назад в водоем, по соответствующей трубе. Оптимальный забор воды с недр глубиной от 10 до 15 м.
    Воздушный тепловой насос
    Самый простой конструктивно по отношению с предыдущими типами, универсален по возможности внедрения в другие системы отопления. Обогрев дома тепловым насосом в своем большинстве осуществляется именно с помощью «воздушных» моделей. Модели системы «воздух-вода» работают при отрицательных температурах, вплоть до -25°C.

    Преимущества и недостатки тепловых насосов различных типов

    Геотермальные тепловые насосы

    Достоинства:

    Срок службы этих устройств больше, чем у других типов, практически не издает шумов во время работы. Считается эффективным способом отопления, сохраняет работоспособность в любой период года, ввиду постоянной температуры недр земли, в которых расположены зонды.

    Недостатки:

    Для организации системы коллекторов потребуется столько же затрат, сколько на покупку самого теплового насоса. Еще нужно будет вложить достаточно много сил для подготовки траншей и укладки в них зондов. Кроме того, производители указывают коэффициент эффективности при эксплуатации системы при идеальных условиях. В учет не идет то, что система потребляет много электроэнергии во время работы скважинных насосов.

    Водяные тепловые насосы

    Достоинства:

    Отличается лучшей продуктивностью в течение года в отличие от воздушного типа тепловых насосов.

    Недостатки:

    Стоимость водяного насоса, намного ниже стоимости работ по его внедрению и является сложным в процессе монтажно-наладочных работ. Также это касается и тепловых насосов систем «грунт-вода». Вам понадобиться приобрести большую протяженность труб от воды к дому.

    Воздушные тепловые насосы

    Достоинства:

    Система отопления частного дома типа «воздух-вода», является самым перспективным примером системы теплоснабжения при строительстве нового дома. Данная система обеспечивают не только обогрев в холодный период года, но и охлаждение его в жаркую погоду.

    Недостатки:

    Данный способ получения тепловой энергии менее эффективен в сравнении с другими видами тепловых насосов. Но забот при этом меньше, ведь Вам потребуется всего несколько часов для установки данной системы. При достаточно сильных морозах, эффективность теплового насоса падает. Однако при среднестатистической температуре зимой данная система работает с такой же производительностью, как и другие аналоги.

    Обзор популярных моделей

    Модели системы «воздух-вода»

    Huch EnTEC VARIO КНР S2-E (производство Германия)

    Преимуществом модели является небольшое энергопотребление, температура воды в контуре горячего водоснабжения, имеется функция очистки системы от патогенных бактерий, которые обтают и развиваются во влажной среде.

    При выборе этого устройства обратите внимание, оно прокачивает 500 м3/час воздуха, поэтому минимальная площадь комнаты, в которой будет монтировано устройство, должна быть от 20 м2, а высота потолка – от 3 метров.

    Схема работывоздух - вода
    Тепловая мощность3,2 кВт
    Потребляемая электроэнергия1,9 кВт/ч
    Температура теплоносителя на выходе55°C
    Диапазон рабочей температуры первичного контура+7…+35°C
    Тип хладогентаR134А
    Вес31 кг

    Fujitsu WSYA100DD6 (производство Япония)

    Изначально модель настроена на работу только на обогрев в одном контуре. Производитель предусматривает дополнительный комплект подключения второго контура. Тепловой насос рассчитан на отопление помещения до 100 м2 и высотой потолка до 3 м.

    Преимущества устройства: небольшие габариты, возможность регулировки температуры на выходе от 8 до 55 °С. В климатической зоне, где зимой возможны отрицательные температуры ниже 20°С, при отоплении помещений общей площадью свыше 100 м2, устройство будет работать в максимальном режиме, без запаса мощности. Возможен переход работы теплового насоса в «аварийный» режим, с последующим отключением помпы. Проблема устраняется путем перезапуском системы.

    Для стабильной работы оборудования рекомендуется совместное подключение контуров системы отопления и тёплого пола (или горячего водоснабжения) площадью помещения до 70 м2.

    Схема работывоздух - вода
    Тепловая мощность6 кВт
    Потребляемая электроэнергия2,04 кВт/ч
    Температура теплоносителя на выходе60°C
    Диапазон рабочей температуры первичного контура-20…+35°C
    Тип хладогентаR410A
    Вес42 кг

    Модели системы «вода-вода»

    Vaillant geoTHERM VWW 61/3 (производство Германия)

    В качестве теплоносителя используется вода из скважины для первого контура (только в модели VWW). Такое решение упростило конструкцию теплового насоса и снизило его цену, без потери производительности.

    Отличительной чертой данной модели является небольшое потребление электроэнергии во время эксплуатации основного режима, а также низкий уровень шума.

    Минусом данного оборудования является высокая требовательность к жесткости воды; не рекомендуется работа с солесодержащими жидкостями.

    Требования к помещению: сухое, непромерзаемое, объёмом не менее 6.1 м3.

    Схема работывода - вода
    Тепловая мощность8,4 кВт
    Потребляемая электроэнергия3,1 кВт/ч
    Температура теплоносителя на выходе55°C
    Диапазон рабочей температуры первичного контура+7…+25°C
    Тип хладогентаR407C
    Вес145 кг

    Viessmann Vitocal 300-G WWC 110 (Германия)

    Теплоносителем первого контура выступают грунтовые воды, чем и оправдывается постоянная температура на первом теплообменнике.

    Положительные стороны данного устройства: наличие вспомогательного электронагревателя первого контура. Минус – обязательная подготовка воды, путем очистки фильтрующими элементами.

    До приобретения оборудования, сделайте анализ качества грунтовых вод, согласно которому специалисты помогут вам подобрать соответствующий фильтр.

    Схема работывода - вода
    Тепловая мощность13,6 кВт
    Потребляемая электроэнергия2,3 кВт/ч
    Температура теплоносителя на выходе60°C
    Диапазон рабочей температуры первичного контура0…+35°C
    Тип хладогентаR407C
    Вес152 кг