0
Корзина
Корзина
Ваша корзина пуста!

Все о тепловых насосах

Отопление помещений, при постоянном удорожании энергоносителей, как правило, требует больших финансовых затрат. Многие сегодня ищут альтернативные способы обогреть своё жильё. Большую популярность в мире приобретают системы отопления, которые основаны на принципах сохранения окружающей среды. Такие технические устройства позволяют использовать природные ресурсы без побочных явлений в виде выбросов атмосферу и разрушения недр земли. Одним из таких альтернативных способов отопления является тепловой насос. Этот инженерный прибор позволяет нагревать не только воздух в помещениях, но и отвечает за подачу горячей воды для бытовых нужд. Принцип отопления тепловым насосом состоит в том, что для выработки тепловой энергии агрегат использует источники низкопотенциального тепла окружающей среды – источником такой энергии могут служить воздух, водоёмы и грунт. Для российского потребителя это достаточно новый способ отопления жилья. В западном мире такие системы используются более 25 лет. Во времена Советского Союза на территории страны существовали единичные экспериментальные поселения, отапливаемые с помощью тепловых насосных технологий, но на современном рынке «зелёный метод» получил распространение недавно.


Как работает тепловой насос?

Принцип работы теплового насоса основан на циклическом действии, названном по имени ученного-физика Карро. Этот цикл применяется в холодильных установках. Каждый домашний холодильник оснащён тепловым насосом (это можно проверить, дотронувшись рукой до решетки радиатора). Продукты, которые помещаются в холодильник, как правило, имеют температуру выше, чем в рабочей камере. По закону сохранения энергии, тепло, которое они отдают в процессе охлаждения, никуда не девается. Оно направляется с помощью насоса на радиатор, и выводиться наружу, прогревая воздух помещения.

Этот принцип действия теплового насоса распространяется и для систем отопления. При обогреве помещений тепловыми насосами используется электрическая энергия, приводящая агрегат в действие. Эффективность теплонасоса рассчитывается из разницы потребляемой электроэнергии и количества вырабатываемого тепла. Коэффициент полезного действия для большинства тепловых насосов может находиться в диапазоне от 1 до 5. Чем холоднее используемый ресурс (грунт, вода или воздух), тем менее эффективной будет система, из-за возрастающей потребности в электроэнергии. Ведь высвобождаемый объём тепла будет значительно больше при более интенсивном охлаждении ресурса. Усовершенствованные тепловые насосы могут работать на отопление зданий в зимнее время и на охлаждение воздуха в помещениях в тёплое время года.


Принцип отопления тепловым насосом

Использовать тепловые насосы для отопления дома достаточно эффективно. Система просто монтируется и не сложна в эксплуатации. Тепловой насос концентрирует тепловую энергию из внешних природных ресурсов и передаёт её в систему отопления. По типу используемых исходных теплоносителей и конструкции первичного контура, тепловые насосы делятся на:

Грунтовые – используют тепло верхних слоёв поверхности земли. Температура грунта на некотором заглублении не подвержена сезонным переменам, поэтому грунтовые теплонасосы можно использовать круглый год для отопления и охлаждения, кондиционирования помещений. Первый контур системы располагается в грунте – система труб, по которым движется хладагент, собирает высвободившееся тепло из почвы и переносит его во второй контур, расположенный в самом доме. 

Водяные – используют тепловую энергию подземных грунтовых вод, которые пропускаются через внутренний испаритель. Водяная система стабильна и эффективна – вода имеет хорошие показатели теплоотдачи, а температура грунтовых вод практически постоянна. Одним из ограничений на использование таких систем – высокое содержание солей и минералов в подземных водах. Низкое качество ресурса может привезти к выходу из строя всего отопительного оборудования.

Атмосферные – экономичные системы отопления, которые используют в качестве исходного теплового ресурса окружающий воздух. Для монтажа воздушных тепловых насосов не нужно бурить скважины или снимать верхний слой грунта – работы по установке климатического оборудования ограничиваются размещением во внешней среде специального шкафа, оснащенного первичным контуром. Стоимость таких работ значительно ниже, чем цена установки других видов тепловых насосов. 

Принцип работы теплового насоса для отопления дома идентичен для всех видов систем. Каждая из них отличается комплексом внешнего оборудования, обеспечивающего работу первого контура. 


Устройство теплового насоса

Все тепловые насосы имеют стандартный набор оборудования – испаритель, конденсатор, расширитель и компрессор. Все эти устройства объединены с помощью трубопровода в один контур. По коллекторной трубе двигается хладагент. Инертный газ, собирая тепло, циркулирует по контуру с изменяющимся внутренним давлением, которое регулируется с помощью расширителя и компрессора. Хладагент подвергается сжатию, и под высоким давлением направляется в конденсатор.  Газовое давление повышается в несколько раз, при этом и температура его повышается до высоких показателей. Из конденсатора тепло передаётся в систему по теплоносителю. 

В работе теплового насоса для отопления дома различаются теплоносители во входном и исходящем контуре – каждая из рабочих сред (воздух, вода, грунт) требует определённого оборудования. 

Геотермальные тепловые насосы имеют теплообменники, располагаемые под слоем грунта на значительной территории. Водяные теплонасосы должны соотноситься со скважинами в земле. Воздушный (атмосферный) теплонасос оснащается дополнительным воздухозаборником.

Наравне с компрессионными тепловыми насосами, существуют новейшие модификации этого оборудования – абсорбционные. В таких насосах, вместо газообразного и жидкого хладагента, применяют абсорбент-хладон. Это вещество помогает увеличить эффективность системы – остывший абсорбент поступает в испаритель, где начинается процесс кипения. Из-за  более концентрированного содержания охлаждающего агента и более низкой температуры испарения хладона, высвобождается больший объём тепловой энергии. 

Как выбрать тепловой насос

Выбор сложного инженерного оборудования должен основываться на точных расчётах эффективности системы. Самому определить  вид  и рассчитать мощность теплового насоса достаточно проблематично. Чтобы не ошибиться с выбором модели, необходимо придерживаться нескольких рекомендаций:

Прежде чем выбрать насос нужно составить проект расположения внутреннего и внешнего контура оборудования, рассчитать необходимый объём теплоэнергии и мощности насоса. 

Геотермальные (грунтовые) насосы, в зависимости от типа расположения коллектора, делятся на горизонтальные и вертикальные. Для горизонтального теплонасоса необходима значительная территория – для отопления дома, площадь которого около 100 кв.м., требуется 2-3 сотки свободной земли, под которую будет уложен геотермальный зонд. При этом теплообменник нужно укладывать ниже точки промерзания грунта, а это 5-6 метров в глубину. Вертикальный тепловой насос  устанавливается внутрь пробуренных скважин, на расстоянии не менее 5-6 метров друг от друга. Количество и протяженность зондов рассчитывается исходя из проектной мощности насоса.

При установке водяных тепловых насосов необходимо учитывать ограничения. Грунтовые воды должны располагаться не глубже 30-40 метров от поверхности земли. При этом, грунтовых вод должно быть в достаточном количестве для обеспечения эффективной работы системы.

Воздушные (атмосферные) тепловые насосы показывают свою эффективность при температуре внешнего воздуха не ниже 15°-20°С. Более низкие температуры исходного ресурса приводят к завышенному потреблению электроэнергии, что негативно сказывается на эффективности и экономичности использования этого вида системы отопления. 

Проектирование, монтаж и обслуживание оборудование теплонасосной системы лучше доверить специалистам. Профессионалы помогут ещё в стадии проекта предусмотреть все нюансы отапливаемого помещения и придомовой территории.