Виды тепловых насосов

В настоящие дни, когда человечество все больше ощущает ограниченность тепловых ресурсов, на смену приходят альтернативные источники тепла, такие как тепловой насос, несмотря на то, что изобретен он был еще полтора столетия назад.Самыми распространенными тепловыми насосами являются насосы, использующие энергию земли, так как они более приемлемы по цене и достаточно эффективны. При установке необходимо учитывать такие факторы, как способ прогрева дома, степень утепленности, герметичности. Оптимальным решением для низкотемпературным систем отопления является применение «теплых полов». Тепловые насосы потребляют гораздо меньше энергии, чем обычные отопительные системы – затрачивая 1кВт электроэнергии на работу компрессора и насосов, получается 3-5 кВт тепловой энергии, также его преимуществом является возможность охлаждать воздух при реверсивном режиме работы. Существует несколько типов тепловых насосов: «вода-вода», «грунт-воздух», «вода-воздух», «воздух-вода», «воздух-воздух».

В тепловом насосе «грунт-вода» тепловая энергия земли преобразуется в тепловую энергию обогрева дома посредством воды. Тепло недр земли практически независимо от погодных условий, а на глубине 10 м и ниже температура постоянна в течение всего года. Рассмотрим принцип действия такого теплового насоса. Тепловой носитель (обычно используется антифриз) аккумулирует энергию недр  земли ( примерно 3-4 С) и передает ее фреону, которые циркулирует по внутреннему контуру теплового насоса. В каналах испарителя происходит закипание и испарение фреона, далее образовавшийся пар поступает в компрессор, где происходит его сжатие и повышение температуры, после этого горячий и сжатый пар поступает в конденсатор, где охлаждается, отдавая тепло воде. Вода используется для отопления дома водяным отоплением и горячего водоснабжения. Рабочее тело фреон стекает на дно конденсатора и за счет разницы давлений через дроссель возвращается в испаритель.

Существуют два вида тепловых насосов типа «грунт –вода»: горизонтальный коллектор и грунтовой зонд. Горизонтальный коллектор – это система контуров труб, размещенных под слоем грунта, использует тепло, накопленное в верхних слоях почвы посредством солнечного излучения. Чтобы обеспечить эффективную работу систему, необходимо учитывать особенности грунта, геометрию участка и выбирать определенную схему укладки – петля, змейка, зигзаг, плоские и винтовые спирали разных форм.

В среднем для отопления дома площадью 150-200 м2 необходимо около 400-650 м трубопровода ( для установки необходим участок в 1,5-2 раза больше, чем отапливаемая площадь дома). Преимущество этого метода – легкая установка, по сравнению с грунтовым зондом.

Грунтовой зонд – это система длинных труб, опускаемых в скважины глубиной 50-200 м, не требуется большой участок земли, но необходимо выполнять дорогостоящие бурильные работы. Но так как температура на глубине выше, такой тепловой насос эффективнее примерно на 20%.

Чаще всего используются U-образные зонды. Пространство скважины вокруг зонда заполняют буровым раствором или цементно-бетонной смесью, она предотвращает повреждения и улучшает теплопередачу. Для отопления дома площадью 150-200 м2 необходима установка 5-6 скважин глубиной около 50 м, располагать их следует не ближе 2 м от стены дома. При бурении необходимо учитывать положение подземных вод, которые могут уменьшить эффективность теплового насоса.

Тепловой насос «грунт-воздух» также использует энергию недр земли и передает ее воздуху, используемому для отопления.

Имея поблизости к дому водоем — реку или пруд, можно установить тепловой насос по схеме «вода-вода». Из водоема вода подается мощным насосом в первичный теплообменник (теплообменные аппараты — http://helpinginer.ru/teploobmennye-apparaty/), в котором отдает тепловую энергию фреону, вода, прошедшая через теплообменник при этом сбрасывается в этот же или близлежащий водоем. Такая установка достаточно энергоэффективна, но вода из водоема требует очистки. В практике обычно используется система коллекторов, которые укладываются в водоем, в результате получается тепловой насос типа «антифриз-вода», наподобие типа «грунт-вода», рассмотренного ранее. В тепловом насосе «вода-воздух» тепловая энергия передается воздуху, которые в последствие используется для отопления помещений.

Тепловые насосы с системами типа «воздух-воздух» и «воздух-вода» имеют схожий с кондиционерами принцип работы, но имеют более низкую стоимость. Их редко применяют, так как из морозного воздуха нельзя получить много тепла. Существует два варианта таких тепловых насосов – сплит и моно. Сплит состоит из двух блоков, в наружном блоке – мощный вентилятор и испаритель, во внутреннем —  конденсатор и автоматика. В моно – все части собираются в едином корпусе.

Тепловые насосы имеют много достоинств:

— долговечность ( тепловые насосы работают по 20-25 лет)

-безопасность (отсутствие топлива, открытого огня, опасных газов)

-комфортность

-экологичность (не образуются вредные окислы).

При выборе теплового насоса учитывайте то, что необязательно заказывать оборудование максимальной мощности, чтобы покрыть пиковые нагрузки, так как это дорого и нецелесообразно, так как количество холодных дней обычно не превышает двух-трех недель за год, поэтому достаточно насоса с мощностью 60-80% от максимальной. Для того, чтобы покрывать пиковые нагрузки можно установить резервный котел с традиционным видом топлива. Конечно, монтаж и стоимость теплового насоса достаточно высоки, но с учетом ежегодного повышения цен на отопление, можно сказать, что будущее отопления за подобными установками.

123124125126

Next ArticleТепловой комфорт и влажность воздуха