На какие типы подразделяются тепловые насосы?

Виды тепловых насосов для отопления дома

Вступление

Западные страны уже давно перешли на тепловые насосы во всех сферах жизни, обогнав тем самым Россию. Туда им и дорога. У них уже долгие годы доступны в продаже насосы, тогда как в России данная технология появилась пару лет назад. Особенности работы заключается в трансформации появившейся энергии при помощи земных вод, земли и воздуха.

Бытовой теплонасос

Вначале стоит разобрать, что же такое теплонасос. Тепловым насосом называется система, которая используется для переноса тепловой энергии от одного источника к другому, при этом температура последнего заметно возрастает. Это является альтернативой всем другим источникам добычи энергии. Тепловые насосы помогают очень дешево получить тепловую энергию, не затронув окружающую среду.

Бытовой теплонасос работает по свойству, что тело, которое обладает температурой, выше или равной абсолютному нулю, несет в себе запасы энергии тепла. Запас можно легко подсчитать, если знать массу и теплоемкость тела.

И, если в этом ракурсе вернуться к морям, океанам, любым водам, которые обладают сумасшедшей массой, то можно понять очевиднейшую вещь, они содержат в себе великие запасы энергии тепла, которые можно начать использовать, не нанося ущерб окружающей среде.

Однако просто так забрать энергию не получиться, вначале нужно понизить ее температуру.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы разделяются на несколько видов. Первый вид (тип) в классификации по способу передачи тепловой энергии:

Компрессионный. Основными установочными элементами являются – компрессора, конденсаторы, расширители и испарители. Данный вид насосов очень качественный и эффективный, что обуславливает то, что он пользуется большой популярностью на рынке.

Абсорбционный. Новейшее поколение теплонасосов. Они используют в своей работе абсорбент-хладон. Благодаря этому, качество работы повышается в несколько раз.

Можно выделить виды тепловых насосов по источникам тепла, а именно:

  • Энергия тепла созидается грунтом (на фото);
  • Водой;
  • Потоками воздуха
  • Повторное тепло. Добывают из стоков воды, грязного воздуха или канализационных стоков.

По типам входных—выходных контуров:

  • air-to-air. Насос берёт холодный воздух, опускает его температуру, получает требуемое тепло, которое передает туда, где требуется отопление.
  • water-to-water. Насос берёт тепло грунтовой воды, которое отдает воде для обогрева помещения.
  • water-to-air. Из воды в воздух. Характерно использование зондов и скважины для воды, а отопление происходит через систему воздушного отопления.
  • air-to-water. Из воздуха в воду. Насосы этого типа используют тепло из атмосферы для отопления водой.
  • soil-water. В этом виде, тепло берут из труб с водой, уложенных в землю. Забирается тепло с земли (грунта).
  • ice-water. Интересный вид тепловых насосов. Чтобы нагреть воду для отопления помещения используется прием получения льда, при котором освобождается колоссальная тепловая энергия. Если заморозить до 200 литров воды, то можно получить энергию, способную обогреть средних размеров в течение минут 40-60.

Эффективность тепловых насосов для отопления

Чтобы разобраться в вопросе, эффективен ли тепловой насос, нужно рассчитать, сколько энергии он дает и сколько забирает.

Чтобы быть эффективным, он давать должен больше, чем забирать. Такое соотношение принято называть коэффициент преобразования.

Он меняется, если меняется разность температур входных и выходных контуров. Если снаружи температура будет опускаться, то насос будет становиться менее эффективным. Разные виды тепловых насосов получают разный коэффициент преобразования, который может быть в пределе от одного до пяти. Чтобы точно понять и выставить оценку нужно знать параметры эффективности за год.

Высчитать, эффективен ли конкретный насос очень сложно, ведь есть зависимость от большого количества переменных. А получить такую формулу, чтоб было возможно применять во всех случаях, нереально.

Именно из-за этого любой случай должен быть осмотрен специалистами в этой области, которые смогут решить поставленную задачу и выход из ситуации.

Где применяют

Применение тепловых насосов вызвано желанием сэкономить деньги, так как другие варианты обходятся очень дорого.

Они все больше и больше приобретают известность и популярность, как в домашних условиях, так и в промышленных, и это связано со следующими факторами:

  • ТН экономны. Тратят порядка 0,2-0,3 кВтчас, тогда как приносят порядка 1 кВтчас.
  • Удобны в использовании.
  • Возможно переключение между зимними и летними режимами.
  • Размеры компактны, быстро и легко устанавливается и работает без шума, что дает ему сто очков форы для людей, живущих в собственных домах.

Европейская ассоциация по тепловым насосам предоставила свои данные, по которым видно, что еще несколько лет назад основной источник сбыта был во французских землях. Но за последние годы производство стало расширяться, нужны были новые рынки для сбыта товара, и он начал поставляться в Англию, Испанию и часть Европы. По прогнозам, до 2023 года все развитые страны начнут на постоянной основе использовать насосы. Удачи им.

Недостаток ТН

Единственное отрицательное свойство заключается в том, что они нагревают воду не сильно. Обычно температура достигает порядка 50-60 градусов по Цельсию.

Цена тепловых насосов

Есть мнение, и оно очень спорное, что вариант отопления с тепловым насосом, намного дешевле и выгоднее газового отопления. Для того чтобы заработало газовое отопление необходимо получить кучу документов, дающих на это добро, это без учета установки котла, дымохода и вентиляции. Это всё, на сегодня, влетит в большую копеечку.

Установив тепловой насос, вы избавитесь от данных проблем и существенно потратитесь. К примеру, вы имеете дом в Подмосковье, и, чтобы установить газовое отопление, необходимо потратить около 20 тысяч долларов, и то, это при условии, что вы находитесь в пределах одного км от трубы, так как в ином случаи цена вырастет в разы.

Теперь возьмем для примера тепловой насос. Его полная установка обойдется вам в 15 тысяч долларов, и до 3 недель ожидания пока вам его привезут и установят. Согласитесь, на бумаге выходит значительно дешевле и быстрее.

Однако никто не отменял проблемы с разрешением на глубинное бурение, необходимость больших площадей для геотермального насоса. Проблем для тепловых насосов в России будет масса и о них в следующей статье.

Вывод

В статье я показал, виды тепловых насосов, которые можно использовать для отопления дома. Если внимательно читали всё, что было описано выше, то можете прийти к выводу, что тепловой насос — это эффективный и дешевый способ держать отопление и водоснабжение в доме. Однако моё мнение, что в России у всех должно быть доступное, дешёвое газовое отопление, без «европейских эко заморочек» добывать тепло из говна.

Тепловые насосы для дома: особенности технологии, сфера применения и стоимость оборудования

Земля – источник неисчерпаемой тепловой энергии, применение которой в быту экологично и экономно.

Нашим подписчикам — скидки на товары для отопления и водоснабжения.

Источником тепла для насосов типа «рассол/вода» является постоянно положительная температура земли.

Источником тепла для насосов типа «вода / вода» являются грунтовые воды.

Тепловые насосы успешно используются в быту и промышленности в Европе и США уже более 25 лет. Их особенность состоит в преобразовании так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды: земли, воды, воздуха. На российском рынке эта экологичная технология получила распространение сравнительно недавно.

Экспериментальные поселки, которые отапливались при помощи тепловых насосов, существовали еще в Советском Союзе. То, что было смелым экспериментом в двадцатом веке, в двадцать первом – вошло в практику.

Устройство и принцип работы бытового теплонасоса

Тепловой насос – это система, с помощью которой можно переносить тепло от менее нагретого тела к более нагретому, увеличивая температуру последнего. Тепловые насосы являются альтернативными источниками энергии, позволяющими получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды.

Принцип работы бытового теплонасоса основан на том факте, что любое тело с температурой выше абсолютного нуля обладает запасом тепловой энергии. Этот запас прямо пропорционален массе и удельной теплоемкости тела. Если в этом контексте обратить внимание, например, на моря, океаны, подземные воды, обладающие огромной массой, можно прийти к выводу, что их грандиозные запасы тепловой энергии можно частично использовать для отопления домов без ущерба мировой экологической обстановке. «Взять» тепловую энергию какого-либо тела можно, если охладить его. Грубый расчет выделяемого при этом тепла возможен по формуле: Q = C*M*(T2 − T1), где Q − полученное тепло, C − теплоемкость, M – масса, T1 − T2 − температура, на которую было произведено охлаждение тела. Формула показывает, что при росте массы теплоносителя разница температур может быть небольшой. Например, охлаждая 1 кг теплоносителя от 1000 до 0 o С, можно получить столько же тепла, сколько даст охлаждение 1000 кг от 1 до 0 o С.

Типы тепловых насосов

По виду передачи энергии тепловые насосы бывают двух типов:

  • Компрессионные. Основные элементы установки – это компрессор, конденсатор, расширитель и испаритель. Используется цикл сжимания-расширения теплоносителя с выделением тепла. Этот тип тепловых насосов прост, высокоэффективен и наиболее популярен.
  • Абсорбционные. Это теплонасосы нового поколения, использующие в качестве рабочего тела пару абсорбент-хладон. Применение абсорбента повышает эффективность работы теплового насоса.
Читайте также  Укладка теплового пола

По источнику тепла выделяют тепловые насосы:

  • Геотермальные. Тепловая энергия берется из грунта или воды.
  • Воздушные. Тепло извлекается из атмосферы.
  • Использующие вторичное тепло. В качестве источника тепла используются воздух, вода, канализационные стоки.

По виду теплоносителя входного/выходного контура:

  • Тепловые насосы «воздух-воздух». Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение.
  • Тепловые насосы «вода-вода». Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.
  • Тепловые насосы «вода-воздух». Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.
  • Тепловые насосы «воздух-вода». Атмосферное тепло используется для водяного отопления.
  • Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.
  • Тепловые насосы «лед-вода». Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа.

Расчет эффективности тепловых насосов для отопления

Для того чтобы тепловой насос был эффективным, он должен давать тепловой энергии больше, чем потреблять электрической. Это соотношение называется коэффициентом преобразования. Коэффициент преобразования может меняться в зависимости от разницы температур входного и выходного контура. Чем холоднее снаружи, тем менее эффективна система. Для разных типов тепловых насосов коэффициент преобразования может варьироваться от 1 до 5. Для объективной оценки теплового насоса требуется дополнительный параметр годовой эффективности.

Эффективность конкретного теплового насоса будет зависеть от множества факторов, и ее расчет достаточно сложен. Дать обобщенную формулу, которая бы работала всегда, практически невозможно. Поэтому каждый конкретный случай требует обращения к экспертам, которые в зависимости от поставленной задачи и ее условий подберут необходимый тип теплового насоса и объем хладагента.

Сферы применения и степень распространения

Тепловые насосы востребованы прежде всего в случаях, когда другие способы организации системы отопления обходятся значительно дороже. Растущая распространенность тепловых насосов на производстве и в быту связана со следующими их преимуществами:

  • Экономичность. Для передачи в отопительную систему 1 кВт•ч тепловой энергии, установке требуется в среднем затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электроэнергии.
  • Простота эксплуатации.
  • Упрощение требований к системам вентиляции помещений, повышение уровня пожарной безопасности.
  • Возможность переключения с зимнего режима отопления на летний режим кондиционирования.
  • Компактность и бесшумность, что делает тепловой насос привлекательным для отопления частного дома.

По данным Европейской ассоциации тепловых насосов, до недавнего времени европейский рынок этого оборудования был в основном сосредоточен во Франции. В последние несколько лет рынки стали расширяться в Германии, Великобритании и Восточной Европе. По оценке Мирового энергетического комитета, уже в ближайшие пять лет доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов будет составлять в развитых странах не менее 75%.

Общий недостаток тепловых насосов – не очень высокая температура нагреваемой воды. Как правило, она составляет 50-60 o С.

Это интересно!

Впервые в Москве теплонасосная система горячего водоснабжения для многоэтажного дома была сдана в эксплуатацию в микрорайоне Никулино-2 в 2002 г. Проект был реализован при участии Министерства обороны РФ.

Стоимость оборудования

Традиционное решение для частных домов и коттеджей – газовое отопление. Однако вариант теплового насоса значительно выгоднее и удобнее. Чтобы установить газовый котел, требуются специальный дымоход, вентиляция, а также целый набор разрешительных документов. Применение тепловых насосов избавит вас от этих проблем и существенно сэкономит ваши средства. Чтобы провести газ в Подмосковье, потребуется около $20 000, и это в том случае, если ваш дом удален от газопровода менее, чем на 1 км, – иначе затраты вырастут в несколько раз! Помимо этого, придется учесть скорость работы отечественных газовщиков. Установка теплового насоса «под ключ» стоит от $15 000, а работы занимают всего 2-3 недели.

Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод: использование тепловых насосов – это эффективное, простое в монтаже, экологичное и экономичное решение для организации отопления и горячего водоснабжения в частном доме.

Установка теплового насоса «под ключ»

Выбирая, где купить тепловой насос, обращайте внимание прежде всего на качество и надежность оборудования. На нашем рынке можно приобрести продукцию ведущих европейских производителей климатической техники, выпускающих тепловые насосы. Если вы поклонник немецкого качества, можно обратиться к официальному представителю известного бренда Vaillant – в интернет-магазин «Тепломатика.ру». Здесь работают квалифицированные инженеры, которые произведут для вас все необходимые расчеты и подберут эффективное оборудование. Все работы осуществляются «под ключ», сервис включает доставку и монтаж теплового насоса.

Тепловой насос для отопления дома, принцип работы и виды

Тепловой насос — это альтернативный источник создания тепла для обогрева дома. Данное устройство преобразует низкопотенциальную тепловую энергию источника (земли, воды, воздуха) в высокотемпературное тепло. Тепловые насосы, преобразующие энергию земли являются наиболее распространенными.

Теорию теплового насоса разработал в 1852 году лорд Кельвин. В 1866 на основе данных изысканий Иоахимстале Петер фон Риттингер создал устройство, и использовал его для повышения эффективности выпаривания соли. В современной форме тепловой насос создал американец Роберт Уэббер в середине ХХ века. Он начал использовать тепловую энергию земли для отопления дома. Для этого под грунтом укладывались медные трубы, где циркулировал забирающий при испарении земное тепло фреон. Тепло это газ отдавал в доме, и, конденсируясь, опять шел на циркуляцию в землю.

В данном обзоре рассмотрены основные виды систем с использованием теплового насоса и принцип их работы.

Принцип действия теплового насоса

Принцип действия тепловых насосов схож с работой холодильных машин, где производиться получение холода путем отбора теплоты из какого-либо объема испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду. В тепловом насосе же процессы происходят в обратном порядке — в этом и заключается основное различие.

Устройство теплового насоса:

Тепловой насос состоит из двух теплообменников — испарителя и конденсатора. В испарителе с помощью испаряющегося хладагента поддерживается температура ниже температуры того тела (грунт, вода или атмосферный воздух), от которого требуется отобрать тепло. В конденсаторе поддерживается температура выше температуры другого тела (система отопления дома), которому тепло передается.
Разные уровни температур в первом и втором теплообменниках обеспечиваются с помощью циркулирующего между ними хладагента, способного изменяться от жидкого к газообразному состоянию и обратно при различных температурах.

Тепловым насосам для работы требуется электроэнергия. Ориентировочно, затратив 1 кВт электроэнергии на работу компрессора и насосов, можно получить 3 — 5 кВт тепловой энергии. В летний период, при наличии реверсивного режима работы, тепловой насос может охлаждать воздух в помещении.

Эффективность тепловых насосов зависит от способа обогревания и качества утепления дома. Наиболее рациональным является применение низкотемпературных систем отопления (один из примеров — система теплый пол). Связано это с низкотемпературным режимом нагревания воды тепловым насосом. И, если бы в данном случае использовались традиционные радиаторы, то они должны быть увеличенных размеров.

Преимущества тепловых насосов

У тепловых насосов есть ряд существенных преимуществ:

  • В первую очередь стоит отметить долговечность таких систем. Тепловые насосы могут работать 20-25 лет, после чего компрессор насоса может быть заменен и система продолжит свою работу.
  • Кроме того, системы тепловых насосов безопасны, поскольку отсутствуют топливо, открытый огонь и опасные газы.
  • Следующий положительный фак — экологическая чистота системы, которая в процессе функционирования не образует вредные окислы, а применяемые в них фреоны не содержат хлороуглеродов.

Основным недостатком системы является высокая стоимость. В связи с этим, выбирая тепловой насос, не стоит заказывать оборудование максимальной мощности. Это неоправданно дорого и не имеет смысла, так как фактическое количество холодных дней обычно не превышает двух-трех недель за год. Оптимальный тепловой насос должен иметь мощность, равную 60 — 80% от максимальной. А для покрытия пиковых нагрузок можно установить резервный котел с традиционным видом топлива либо использовать встроенные в тепловые насосы ТЭНы.

Виды тепловых насосов

Естественным источником энергии для теплового насоса может быть:

  • Тепло земли (тепло грунта).
  • Подземные воды (грунтовые, артезианские, термальные).
  • Наружный воздух.

Искусственные источники низкопотенциального тепла:

  • Удаляемый вентиляционный воздух.
  • Канализационные стоки (сточные воды).
  • Промышленные сбросы.
  • Тепло технологических процессов.
  • Бытовые тепловыделения

И в зависимости от источников энергии тепловые насосы подразделяются на следующие типы:

  • Вода — вода.
  • Вода — воздух.
  • Грунт — вода.
  • Грунт — воздух.
  • Воздух — вода.
  • Воздух — воздух.

Тепловые насосы типа «грунт – вода», «грунт – воздух»

На глубине ниже 10 м температура грунта практически постоянна в течение всего года. Насосы типа «грунт – вода» используют тепловую энергию земли и передают ее для обогрева дома через систему водяного отопления. В тепловых насосах, работающих по принципу «грунт – воздух», тепловая энергия также отбирается у грунта и через компрессор напрямую передается воздуху, который используется для отопления зданий.

Механизм теплообмена следующий:

  • Энергия, отобранная от земли, аккумулируется носителем, в качестве которого чаще всего используется незамерзающая жидкость — антифриз («рассол»).
  • Опускаясь вниз по теплообменнику, «рассол» отбирает у грунта тепло (примерно 3 — 4 °С) и передает его фреону, циркулирующему во внутреннем контуре теплового насоса.
  • Фреон, проходя через каналы испарителя, закипает и испаряется.
  • Образовавшийся при этом пар поступает в компрессор, сжимается там (при этом температура его повышается), после чего горячий и сжатый пар направляется в теплообменник конденсатора, где охлаждается, передавая тепло воде.
  • Вода используется в системе отопления и горячего водоснабжения, а жидкий фреон стекает на дно конденсатора, откуда, за счет перепада давлений, через дроссель возвращается в испаритель.
  • Данный порядок цикличен — повторяется снова и снова.

Теплообменник в тепловых насосах типа «грунт – вода» бывает двух видов:

  1. Горизонтальный коллектор.
  2. Вертикальный коллектор.

Горизонтальный коллектор

При данной реализации отбирается тепло, накопленное в верхних слоях почвы в результате солнечного излучения, и коллектор представляет собой несколько контуров пластиковых труб, уложенных под слоем грунта.

Для эффективной работы системы, исходя из особенностей грунта, его теплопроводности и геометрии участка, выбирается определенная схема укладки труб – петля, змейка, зигзаг, плоские и винтовые спирали разных форм. Также, эффективность теплообмена увеличивается на влажных грунтах и уменьшается на сухих песчаных участках.

Для отопления дома площадью 70 — 100 м² достаточно уложить приблизительно 200 — 320 м трубопровода несколькими петлями-контурами. Для этого нужен участок площадью примерно 150 — 200 м², то есть в 1,5 — 2 раза больше, чем отапливаемая площадь дома. Дальнейшее использование такого участка над коллектором возможно только в качестве лужайки или цветника.

Главное преимущество использования горизонтального коллектора в связке с тепловым насосом — простота монтажа и то, что при прочих равных условиях работы по монтажу оборудования обойдутся немного дешевле, чем бурение скважин.

Вертикальный коллектор

Грунтовые зонды вертикального коллектора представляют собой систему длинных труб, опускаемых в скважины глубиной 50-200 м.

Пространство в скважине вокруг зонда заполняется буровым раствором или цементно-бетонной смесью для защиты труб от повреждений и улучшения теплопередачи. Для дома площадью 70 — 100 м² понадобится 2 — 3 скважины глубиной около 50 м. Располагать скважины следует не ближе 2 м от стены дома, чтобы не повредить фундамент. Также скважины не должны находиться на одной линии течения подземных вод — иначе эффективность теплового насоса уменьшится.

Для вертикального коллектора не требуется большой участок, а на глубинах от 50 м температура грунта выше, потому эффективность теплообмена при использовании данной системы выше на 15 — 20%, чем у горизонтального коллектора.

Тепловые насосы типа «воздух – вода», «воздух – воздух»

Тепловой насос типа «воздух – воздух» и «воздух – вода» схожи по принципу работы с кондиционерами. Они стоят дешевле, но проигрывают другим видам насосов по универсальности, применяясь преимущественно для нагревания горячей воды.

Такие устройства имеют два варианта исполнения:

  1. Сплит система состоит из двух блоков, соединенных инженерными коммуникациями. В состав наружного входят мощный вентилятор и испаритель, а внутренний содержит конденсатор и автоматику. При этом компрессор может располагаться как во внутреннем блоке, так и в наружном, чтобы избежать шума в помещении.
  2. В моно системе все элементы собираются в одном корпусе и монтируются либо в доме, соединяясь с улицей гибким воздуховодом, либо снаружи.

Тепловые насосы типа «вода – вода»

При соседстве с домом реки или пруда можно использовать тепловой насос, работающий по схеме «вода – вода». Для этого из водоема отбирается мощным насосом вода, которая прокачивается через первичный теплообменник теплового насоса, отдавая свою тепловую энергию фреону, и сбрасывается обратно в водоем.

Тепловой насос типа вода — вода наиболее экономичный. Однако, из-за загрязненности используемой воды необходимо предпринимать дополнительные меры для ее предварительной очистки перед подачей в тепловой насос.

Пример схемы обвязки теплового насоса вода — вода:

  1. Теплообменник для пассивного охлаждения
  2. Расширительный бак внешнего контура теплового насоса
  3. Коллектор потолочного охлаждения
  4. Расширительный бак системы отопления
  5. Группа безопасности котла (теплового насоса)
  6. Расширительный бак для ГВС
  7. Резервный котел (высокотемпературный) с насосом и группой безопасности
  8. Узел подмеса системы отопления
  9. Термостатический клапан радиатора отопления
  10. Буфер (тепловой аккумулятор)
  11. Основной насос системы отопления
  12. Тепловой насос вода-вода со встроенными циркуляционными насосами
  13. Бойлер косвенного нагрева для ГВС
  14. Насос рециркуляции ГВС
  15. Коллектор водоснабжения
  16. Коллектор теплых полов
  17. Коллектор радиаторов

Подведем итог. Первоначальные затраты на систему отопления с тепловым насосом и ее обустройство достаточно высоки. Но, с учетом низких расходов на отопление, со временем можно покрыть первоначальные вложения и продолжить использование альтернативных источников для обогрева дома.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы успешно используются в быту и промышленности в Европе и США уже более 25 лет. Их особенность состоит в преобразовании так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды: земли, воды, воздуха. На российском рынке эта экологичная технология получила распространение сравнительно недавно. И не все знают какие виды тепловых насосов бывают и в чем их разница. В это статье мы постараемся объяснить какие типы тепловых насосов бывают, чем они отличаются и в чем преимущества каждого вида.

Устройство и принцип работы бытового теплонасоса

Тепловой насос – это система, с помощью которой можно переносить тепло от менее нагретого тела к более нагретому, увеличивая температуру последнего. Тепловые насосы являются альтернативными источниками энергии, позволяющими получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды.

Подробнее можете прочитать в нашей статье «Принцип работы теплового насоса«

Типы тепловых насосов

По источнику тепла выделяют тепловые насосы:

  • Геотермальные. Тепловая энергия берется из грунта или воды.
  • Воздушные. Тепло извлекается из атмосферы.

По виду теплоносителя входного/выходного контура:

  • Тепловые насосы «вода-вода». Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.
  • Тепловые насосы «воздух-вода». Атмосферное тепло используется для водяного отопления.
  • Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.

Расчет эффективности тепловых насосов для отопления

Для того чтобы тепловой насос был эффективным, он должен давать тепловой энергии больше, чем потреблять электрической. Это соотношение называется коэффициентом преобразования. Коэффициент преобразования может меняться в зависимости от разницы температур входного и выходного контура. Чем холоднее снаружи, тем менее эффективна система. Для разных типов тепловых насосов коэффициент преобразования может варьироваться от 1 до 5. Для объективной оценки теплового насоса требуется дополнительный параметр годовой эффективности.

Эффективность конкретного теплового насоса будет зависеть от множества факторов, и ее расчет достаточно сложен. Дать обобщенную формулу, которая бы работала всегда, практически невозможно. Поэтому каждый конкретный случай требует обращения к экспертам, которые в зависимости от поставленной задачи и ее условий подберут необходимый тип теплового насоса и объем хладагента.

Геотермальные тепловые насосы

Такой вид тепловых насосов берет тепло из земли: либо из грунтовых вод, либо тепло забирается из грунта через водный контур проложенный под землей. Такой вид тепловых насосов имеет ряд преимуществ:

  • Если у Вас уже есть готовая скважина, то затраты на установку значительно снижаются.
  • Эффективность данного вида выше, чем у воздушных тепловых насосов.
  • Данный вид не зависит от температуры окружающей среды, в отличие от воздушных тепловых насосов.

Воздушные тепловые насосы

Данный вид тепловых насосов берет тепло из воздуха. Вот список преимущества воздушных тепловых насосов:

  • Более низкая цена в сравнении с другими видами.
  • Чем выше температура окружающей среды, тем выше эффективность данного вида .
  • Такой вид более прост в установке и не требует буровых работ.

Полезное видео

Как мы увидели каждый вид теплового насоса имеет свои преимущества. Для каждой системы подходит свой вид тепловых насосов и никакого универсального вида нет. Если вы затрудняетесь с выбором, то можете оставить заявку на нашем сайте и мы бесплатно вас проконсультируем по данной теме.

Так же смотрите видео по теме «Виды тепловых насосов и их правильное подключение»!
Остались вопросы? Оставляйте комментарии на сайте или пишите нам в WhatsApp!

Типы тепловых насосов для отопления: виды, преимущества и применение

Вы решили качественно модернизировать свою систему отопления и добавить возможность ГВС (горячее водоснабжение) и кондиционирования, или подбираете оборудование, которое решило бы все задачи для проекта дома наилучшим образом? Естественно, Ваш выбор — тепловой насос. Альтернатив просто нет. Это энергоэффективное единое техническое решение для отопления, подогрева воды и охлаждения помещений.

Первым шагом для обеспечения отопления станет важный вопрос – какой тип теплового насоса (ТН) лучше всего подходит для Ваших целей. Точнее, какой источник возобновляемой энергии наиболее рационально и экономически выгодно применить для Вашего проекта: грунт, воду или атмосферный воздух.

По этому признаку различают следующие основные типы ТН: грунтовые (грунт-вода), водяные (вода-вода) и воздушные (воздух-вода или воздух-воздух). Рассмотрим особенности применения каждого из этих типов.

Тепловой насос грунтовой «грунт-вода»

В такой системе тепло извлекается из грунта, и далее передается в контур отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Температура приповерхностного слоя земли или на глубине всегда положительна, поэтому такой тип оборудования является идеальным вариантом со стабильной продуктивностью на протяжении всего года. Но реализовать проект можно при наличии некоторых предпосылок.

Как работает такое оборудование, и как оно обустроено? У дома есть значительное пространство – земельный участок, где на глубину (больше, чем глубина промерзания для данного региона) укладываются трубы горизонтального коллектора. Их можно уложить в траншеи или в котлован, вырытые экскаватором. Места укладки в дальнейшем не стоит засаживать деревьями, поскольку земля здесь должна качественно прогреваться солнцем.

Если участок около дома невелик, можно бурить несколько, удаленных вглубь на 6-8 метров, вертикальных скважин; глубина (до 40м и глубже) и количество скважин зависят от геологического строения грунта. Лучше всего подходят влажные и проходимые для бурения породы грунта. В качестве источника тепла также может использоваться пруд или водоем достаточного объема, куда для теплосъема на глубину укладываются кольца трубного коллектора. Главное, чтобы водоем зимой не промерзал на всю глубину.


Минусы

  • Стоимость оборудования и всех установочных работ обойдется дороже, чем для водяных или воздушных тепловых насосов, но зато годичное энергопотребление – минимально по сравнению с другими типами ТН;
  • Трудные монтажные работы – без опытных специалистов, которые уже устанавливали такую систему, не обойтись.


Преимущества

  • 100% покрытие нагрузок по отоплению, подогреву воды и охлаждению дома;
  • Максимальное снижение энергозатрат при использовании низкотемпературных систем отопления;
  • Стабильно очень высокий COP;
  • Тихая работа;
  • Легкое энергоэффективное управление;
  • Экологическая чистота;
  • Электро- и пожаробезопасность;
  • Безотказная работа на протяжении десятков лет.

Большим преимуществом является то, что для размещения данного оборудования не нужны топочная, согласования проекта, разрешения и постоянный контроль.

Тепловой насос водяной — «вода-вода»

Принцип работы: используется тепло водоема или грунтовых вод, где температура всегда положительна. Хороший вариант при такой системе, если есть неглубоко залегающие приповерхностные водные горизонты или большой незамерзающий водоем, река, море. Вода из скважин с помощью насосов подается к контуру ТН, а ее тепло передается в дом, после этого охлажденная вода сбрасывается через другую скважину. Другой вариант — вода забирается из водоема и возвращается назад в водоем в другом месте. Поэтому нужны достаточно мощные насосные установки, требуется очистка воды, а главное — чтобы был достаточным дебет воды.

Количество скважин для обеспечения нужной тепловой мощности определяет точный теплотехнический расчет. Но есть много проектов отопления для промышленных или частных объектов с использованием ТН «вода-вода».

Минусы

  • Энергопотребление выше, чем у грунтовых ТН, зато стоимость оборудования и работ ниже;
  • За счет работы насосов, нужен периодический сервис;
  • Недостатком является несовершенная пока законодательная база на использование недр для установки водяного ТН в частном доме.


Преимущества

  • 100% покрытие нагрузок;
  • Энергоэффективное оборудование, которое имеет высокий COP;
  • Меньшая стоимость монтажа, не нужны котельные или дымоходы;
  • Экологическая чистота;
  • Постоянный мониторинг работы системы, удобное управление.

Тепловой насос воздушный — «воздух-вода»

Окружающий воздух – неиссякаемый источник тепловой энергии. Даже при небольших минусовых температурах воздушный тепловой насос извлекает тепло из наружного воздуха и многократно преумножает его, передавая воде в системе отопления и ГВС. Расходуя 1кВт электроэнергии, мы получаем до 5 кВт тепла! Но эффективность работы теплового насоса воздух-вода зависит от наружной температуры: чем ниже температура «за бортом», тем больше энергии расходуется для извлечения нужного количества тепла. Он будет работать и при -25°C, но с гораздо низшей эффективностью. Поэтому при выборе «воздушника» учитываются климатические условия региона, среднегодовые температуры и количество морозных дней в году.

Эффективнее и рациональнее будет использовать такое оборудование с переключением на альтернативную систему – например, электронагреватель, газовый или твердотопливный котел. Устанавливая воздушный тепловой насос, при синхронизации системы с газовым отоплением достигается максимальная экономия энергоресурсов, ведь теперь котел включится всего пару дней в году. Хотя возможна и работа воздушного ТН как основного источника тепла с переключением в морозные дни на встроенный электронагреватель. Вариаций может быть много.

Отметим, что воздушник состоит из одного или нескольких блоков, причем, блок с вентилятором устанавливается снаружи дома, а внутренний тихий – компактно на стене или на полу. Существует исполнение теплового насоса со встроенным баком для ГВС, или с отдельно стоящими бойлерами, или баками-накопителями. Воздушники с успехом используются для подогрева воды и в бытовых условиях, и для бассейна, и для производства. Могут устанавливаться и работать с радиаторами, теплым полом и фанкойлами, в каскаде для получения нужной мощности по теплу / холоду.


Применяются

Для установки в частных и многоквартирных домах, офисах, лечебных и учебных учреждениях, гостиницах, пансионатах и админ. зданиях.


Минусы

  • Такие тепловые насосы полностью зависят от температуры воздуха на улице;
  • Потребуется установка альтернативного отопления на случай очень холодных дней;
  • Чем ниже температура окружающей среды (минусовая), тем больше снижается энергоэффективность системы.


Преимущества

  • Более половины из всех устанавливаемых ТН – воздушные. Они применяются в новостройках и при модернизации систем отопления и ГВС;
  • У них самая низкая стоимость оборудования и монтажных работ, быстрая окупаемость.
  • Это высокоэффективное энергосберегающее оборудование с высоким COP;
  • Нет особых требований по размещению внутренних и наружных блоков;
  • Монтаж простой и быстрый;
  • Они интегрируются в существующую схему отопления и ГВС,
  • Управляют работой нескольких контуров отопления и дополнительным котлом или нагревателем.

Тепловой насос воздушный — «воздух-воздух»

Как работают модели типа ‘воздух-воздух‘? Тепло наружного воздуха от внешних блоков передается хладагенту, циркулирующему в замкнутом контуре, а от него — воздуху, который далее подается в каждое помещение через внутренние настенные / напольные блоки фанкойлов. По комфортности, такие установки проигрывают схемам «воздух-вода».


Применяются

Они больше подходят для помещений с временным пребыванием людей – для дач или загородных коттеджей, производственных участков, складов или коммерческих помещений.


Минусы

  • Более энергозатратны и создают шум;
  • Для подогрева воды используются дополнительные модули;
  • Не интегрируются в схемы с другими источниками тепла;
  • Потоки воздуха неравномерно могут прогревать нужные зоны помещений;
  • Требуют более длительной работы, т.к. оборудование не обладает инерцией.



Преимущества

  • Быстро прогревают помещение;
  • Самая низкая стоимость оборудования и монтажа;
  • Нет нужды подстраиваться под окружающие возможности: не нужен водоем, не надо бурлить к грунтовым водам, не нужно подбирать підходящий грунт;
  • Быстрая окупаемость;
  • Работа на кондиционирование летом.

Производители тепловых насосов, мирового качества


Испанцы от бренда Hitachi Англичане от MyCond Англичане от Mitsubishi Electric

Правильный выбор

Если необходимы максимум комфорта, стабильная продуктивность на протяжении всего года и наименьшие эксплуатационные затраты, а следовательно, и минимум подводимой к дому энергомощности – это грунтовые тепловые насосы. Но для реализации этого проекта нужно выполнение условий, перечисленных выше, где стоимость работ сопоставима со стоимостью оборудования.

Судя по статистике уже реализованных в мире проектов – для большинства объектов подходит именно воздушный тепловой насос «воздух-вода». Это минимальные капиталовложения при максимальной функциональности и оптимальных энергозатратах. Нужно только правильно подобрать модель. Учитываются характеристики здания, нужные функции (отопление, ГВС, кондиционирование), необходимая температура в системе отопления (для теплого пола +35…+45 °C, для радиаторов до +65…+80°C), нужное количество горячей воды, возможность присоединения других источников тепла (солнечных коллекторов, котлов) и прочие условия. В любом случае, подбор теплового насоса согласовывайте со специалистами.

Итог – какой тип теплового насоса выбрать зависит от Ваших возможностей, особенностей окружающей среды и климата, пожеланий.