Тепловые насосы это что такое


Что такое тепловой насос. Принцип работы и стоимость теплового насоса

  Тепловой насос - это альтернатива газовому или электрическому котлу, принцип работы, которых основывается на произведении тепла. Тепловой насос в свою очередь не производит тепло - он берет энергию воздуха с улицы, воды или же грунта, и переносит в помещение. Таким образом, тепловой насос может работать на отопление, кондиционирование воздуха и даже на нагрев воды.


 

  Тепловые насосы способны обеспечивать отопление даже при наружной температуре воздуха в -25°C. Тем самым, достигается высокий показатель КПД тепловых насосов – 3-5кВт тепла (или же холода) на 1 кВт электричества, в то время когда у газовых и электрических котлов уровень КПД меньше 1 кВт! Откуда тепловой насос берет тепло, если на улице -25°C? Ответ прост. Из того же воздуха. На самом деле абсолютный 0, это -273 градуса по Цельсию. Все что до этой отметки - тепло. И это тепло можно доставать, накапливать и направлять на нагрев.

 

  Работу воздушного теплового насоса можно сравнить с работой всем знакомого бытового кондиционера. У него так же есть наружный и внутренний блок, только вот воздушный тепловой насос греет не воздух в доме, а воду, которая потом бежит в теплый пол, в радиаторы или же фанкойлы. Так мы и получаем эффективное отопление в нашем доме.

 

Конструкция теплового насоса на примере модели Mitsubishi Electric 

      


Типы тепловых насосов 

  Тепловые насосы бывают разных типов:
 

  Все вышеуказанные виды тепловых насосов в качестве источника энергии для тепла, холода, используют:

  • воздух, окружающий нас;
  • воду из водоемов, или же подземные воды;
  • грунт. 

  Устройства тепловых насосов разных типов очень схожи между собой, но есть и некоторые отличия. Например, у воздушного теплового насоса во внешнем блоке будут вентиляторы, которые прогоняют уличный воздух через систему. У грунтового теплового насоса будут трубы, схожие со скважиной, которые вкапываются в грунт, и забирают из него тепло для отопления или кондиционирования в доме. У водяного насоса так же будет скважина, через которую вода забирается в тепловой насос и прогоняется через систему для отопления.

  Более детально об особенностях разных видов тепловых насосов читайте в статье 'Виды тепловых насосов для отопления: виды, преимущества и применение'.

 

Правильно подобрать тепловой насос могут специалисты, которые при расчетах и выборе системы учитывают такие факторы:
 

  • Состояние объекта (новое, или же реконструкция)
  • Физическое расположение объекта (для выбора типа теплового насоса – воздушный, водяной или грунтовой)
  Рассматривая различия преимуществ одного вида теплового насоса от других, можно сказать, что воздушный тепловой насос считается более универсальным, так как подойдет для многих типов коттеджей и частных домой. Он так же быстро окупится. 

  Что касается грунтового теплового насоса – он выглядит более эффективным, однако, такая система дольше окупается из-за стоимости земляных работ (бурения под скважину). В случае, если ваш объект находится вдалеке от комплексных построек, и электричество вам обходится очень дорого, то грунтовой тепловой насос является единственным выходом.

  Водяные тепловые насосы применяться в двух случаях: если у вас обилие грунтовых вод (что встречается довольно редко), или же если рядом расположен водоем. Во втором случае, хотим предупредить, что для того чтобы забирать тепло из водоема - нужно использовать специфические теплообменники, которые к тому же довольно часто могут засоряться. Это приведет к уменьшению производительности и дорогому сервисному обслуживанию

Мы хотим проконсультировать Вас

  Компания VENTBAZAR.UA занимается поставкой и монтажем ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ любого типа и мощности.

 

  Помимо этого осуществляем:

 

- консультацию по вопросах альтернативного отопления на базе тепловых насосов; 

- предварительный аудит теплозатрат обьекта;

- проектирование;

- сервисное обслуживание установленных нами систем.

   

  Звоните: (044) 50 000 53 или (097) 100 05 33.

  Также можете указать свои контактные данные, и наш менеджер свяжется с Вами  для подбора решения для Вашей квартиры/дома или офиса.

Схема подключения к тепловому насосу различных видов агрегатов для отопления:

 
 

Сколько стоит тепловой насос, и какие производители существуют
 

  Стоимость оборудования для коммерческих и частных помещений:

  • Для помещений площадью  100-150 м2 -  составляет от 2700 до 4500 EUR. 
  • Для помещений площадью  170-280 м2 - составляет от  4700 до 15000 EUR.  
  • Для помещений 400 м2 и выше  - ИНДИВИДУАЛЬНО.


  К премиум сегменту можно отнести следующих производителей: Hitachi Yutaki, Mitsubishi Electric, Daikin Altherma, Viessmann, Vaillant.

  К средне-ценовому сегменту: MyCond, Gree Versati, Cooper&Hunter.

  Подводя итоги
, можно сказать, что идеальным вариантом является использование теплового насоса 'воздух-вода'. Он прост в монтаже, эксплуатации и довольно быстро окупается. Если не верите нам, то посчитайте, сколько вы сможете сэкономить на отоплении квартиры или дома, если установите тепловой насос. Все необходимые формулы мы опубликовали здесь.

  Для чего вам нужен тепловой насос? Прежде всего, чтобы экономить на отоплении. А как бонус вы получаете систему кондиционирования всего дома в жаркий период года и наличие горячей воды в доме круглый год. 

 

Преимущества и недостатки тепловых насосов:

 

   Произвести грамотные расчеты, подобрать и купить тепловой насос Вам помогут наши технические специалисты. Звоните по номеру (044) 50 000 53, или же закажите Обратный звонок в шапке сайта и получите бесплатную консультацию!
 
 

Похожие статьи:


Отопление частного дома

Отопление без газа: решения, цены, с чего лучше начать?

Подбираем тепловой насос 'воздух-вода' правильно

Принцип работы теплового насоса, как работает тепловой насос воздух вода

Как устроен геотермальный тепловой насос внутри

Виды тепловых насосов

Какие бывают виды тепловых насосов в в зависимости от источника тепла? Они делятся по способу отбора тепла из окружающей среды.

  • Геотермальные. Переносят тепло грунта и\или грунтовых вод в дом
  • Воздух-вода. Переносят тепло атмосферного воздуха в систему отопления.
  • Рекуператоры вторичного тепла: отбор тепла вытяжного воздуха, стоков канализации, другого бросового тепла

Тепловой насос с вертикальными скважинами (зондами)

Отбор тепла скважины

При отсутствии большой площади прилегающей территории, устанавливается вертикальный теплообменник (зонд) для работы с геотермальным тепловым насосом. Это наиболее компактный и популярный способ, который позволяет сохранить целостность ландшафта. Температура грунта на глубине бурения скважины стабильно находится на уровне +10ºС, поэтому эффективность таких тепловых насосов с вертикальным теплообменником выше. Недостатком является необходимость проведения бурильных работ, что повышает цену данного вида системы. При использовании в качестве источника тепла скважины, в нее опускается зонд из полиэтиленовой трубы, имеющий U-образную форму. Не обязательно использовать одну очень глубокую скважину, можно пробурить несколько неглубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину.

Преимущества:

  • Компактная система, не требующая большого участка
  • Самая эффективная с точки зрения температур. Стабильная температура на протяжении всего года.
  • Возможно реализация пассивного кондиционирования путем сброса летом тепла в скважин
  • Нет необходимости в большом участке
  • Не влияет на участок

Грунтовый тепловой насос

Бурение скважин под тепловой насосГрунтовый горизонтальный коллектор

Тепловой насос собирает тепло грунта с помощью коллектора, уложенного рядом со зданием на глубину около метра. Горизонтальный контур собирает солнечную энергию, накопившуюся за лето в грунте. Коллектор геотермальной отопительной системы размещается горизонтально глубже уровня промерзания почвы. Такой способ позволяет добиться высокой энергоэффективности, так как температура на глубине залегания коллектора колеблется от 3 до 12ºС. Но монтаж горизонтального теплообменника требует наличия значительной земельной площади и может повредить уже обустроенную придомовую территорию. Также из возможных минусов: Ваш газон позеленеет после зимы на пару недель позже, чем у соседа 🙂
Преимущества:

  • Более низкая стоимость установки по сравнению с вертикальным контуром заземления
  • Может также использоваться для извлечения тепла из озер
  • Контур поддерживает постоянную температуру в течение года
  • При реализации кондиционирования с помощью теплового насоса, в некоторых случаях, нужно устанавливать активный блок кондиионирования

Горизонтальный коллектор

Спиральный коллектор

Спиральный коллектор является комбинацией между вертикальными скважинами и горизонтальным коллектором. Применяется там, где в силу геологических причин бурение очень дорогое (например, залегание гранитной плиты). Дороже чем вариант горизонтального коллектора, так как требует предварительного изготовления спиралей более тонкой трубы (обычно 25 мм) высотой от 2 до 3 метров. Также возникает необходимость сборных колодцев, так как из-за уменьшения диаметра увеличивается общая длинна трубы в системе.

Тепловой насос вода-вода

Тепло грунтовых вод, тепло реки, тепло моря

Вода выкачивается с первой скважины по течению, через промежуточный теплообменник, отбирается тепло у воды (дельта температур 3-4 градуса). Затем вода сбрасывается во вторую скважину ниже по течению грунтовых вод.
К минусам можно отнести постоянное обслуживание системы, а также непрогнозируемое изменение геологических и водоносных параметров (дебит и состав воды в скважине может меняться в худшую сторону).

Аналогичная система может использоваться с глубоководной рекой. А также с морем, но это уже более сложная система с дорогим титановым теплообменником и фильтрацией, данная система оправдана только в промышленных масштабах.


Принцип работы теплового насоса воздух вода

Отбор тепла наружного воздуха

Наиболее часто встречающийся тип “воздух-воздух” – это традиционные кондиционеры. А для работы с водяной системой отопления (радиаторы или теплые полы) применяются тепловой насос воздух вода Thermia iTec. Они извлекают тепло посредством обдува атмосферным воздухом теплообменника в наружном блоке. Внутри теплообменнника циркулирует более холодный фреон. За счет того, что фреон более холодный, чем атмосферный воздух, происходит отбор тепла из воздуха. Данная модель может работать до -25 градусов наружного воздуха.


Рекуперация тепла вытяжного воздуха

Утилизация тепла вытяжки

Энергия отбирается от теплого вытяжного воздуха из здания. Это может быть тепло, как с вытяжного воздуховода (или шахты) естественной вытяжки, так и с принудительной системы вентиляции с рекуперацией. В таком случае это будет вторая ступень рекуперации тепла после основного рекуператора.

Какие могут быть схемы утилизации (рекуперации) тепла вытяжного воздуха с тепловым насосом?

Для небольших зданий, в том числе частных домов, в дополнение к геотермальному тепловому насосу устанавливается специальный аксессуар Thermia Vent, который является теплообменником типа “воздух-вода”. Обдуваемый вытяжным воздухом, он дополнительно нагревает входящий теплоноситель со скважин, повышая COP теплового насоса.

Для больших зданий, где объем тепла в вытяжном воздухе существенный, можно установить промышленный тепловой насос Thermia Mega, полноценно обеспечивающий горячей водой здание или частично его отапливая. Также данная система актуальна для предприятий с бросовым теплом от технологических процессов. Особенно эффективно работает с такой системой инверторный тепловой насос, который подстраивают свою мощность под текущее количество отбираемого технологического тепла вытяжки в данной момент.

Преимущества:

  • Снижает стоимость установки в целом (меньше скважин)
  • Встраивается в существующую систему вентиляции
  • Улучшает COP теплового насоса
  • Повышает категорию здания до отметки энергоэффективности “А”

Тепловой насос - это... Что такое Тепловой насос?

Воздушный тепловой насос

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой[1]. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель — теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Общие сведения

Основу эксплуатируемого сегодня в мире парка теплонасосного оборудования составляют парокомпрессионные тепловые насосы, но применяются также и абсорбционные, электрохимические и термоэлектрические. Эффективность тепловых насосов принято характеризовать величиной безразмерного коэффициента трансформации энергии К тр, определяемого для идеального цикла Карно по следующей формуле:


где  — температуры соответственно на выходе и на входе насоса.

где: Тоut-температурный потенциал тепла, отводимого в систему отопления или теплоснабжения, К; Тіn -температурный потенциал источника тепла , К. Коэффициент трансформации теплового насоса, или теплонасосной системы теплоснабжения (ТСТ) Ктр представляет собой отношение полезного тепла, отводимого в систему теплоснабжения потребителю, к энергии, затрачиваемой на работу теплонасосной системы теплоснабжения, и численно равен количеству полезного тепла, получаемого при температурах Тоut и Тin, на единицу энергии, затраченной на привод ТН или ТСТ. Реальный коэффициент трансформации отличается от идеального, описанного формулой (1 1), на величину коэффициента h, учитывающего степень термодинамического совершенства ГТСТ и необратимые потери энергии при реализации цикла. В[2] приведены зависимости реального и идеального коэффициентов трансформации (К тр) теплонасосной системы теплоснабжения от температуры источника тепла низкого потенциала Тin и температурного потенциала тепла, отводимого в систему отопления Тоut. При построении зависимостей, степень термодинамического совершенства ТСТ h была принята равной 0,55, а температурный напор (разница температур хладона и теплоносителя) в конденсаторе и в испарителе тепловых насосов был равен 7 °C. Эти значения степени термодинамического совершенства h и температурного напора между хладоном и теплоносителями системы отопления и теплосбора представляются близкими к действительности с точки зрения учета реальных параметров теплообменной аппаратуры (конденсатор и испаритель) тепловых насосов, а также сопутствующих затрат электрической энергии на привод циркуляционных насосов, систем автоматизации, запорной и управляющей арматуры. В общем случае степень термодинамического совершенства теплонасосных систем теплоснабжения h зависит от многих параметров, таких, как: мощность компрессора, качество производства комплектующих теплового насоса и необратимых энергетических потерь, которые, в свою очередь, включают: — потери тепловой энергии в соединительных трубопроводах; — потери на преодоление трения в компрессоре; — потери, связанные с неидеальностью тепловых процессов, протекающих в испарителе и конденсаторе, а также с неидеальностью теплофизических характеристик хладонов; — механические и электрические потери в двигателях и прочее.

В табл.1-1 представлены «средние» значения степени термодинамического совершенства h для некоторых типов компрессоров, используемых в современных теплонасосных системах теплоснабжения.

Таблица 1-1. Эффективность некоторых типов компрессоров, используемых в современных теплонасосных системах теплоснабжения [источник не указан 367 дней]

Мощность, кВт Тип компрессора Эффективность
(степень термодинамического совершенства)
h, доли ед.
300−3000 Открытый центробежный 0,55-0,75
50-500 Открытый поршневой 0,5-0,65
20-50 Полугерметичный 0,45-0,55
2-25 Герметичный, с R-22 0,35-0,5
0,5-3,0 Герметичный, с R-12 0,2-0,35
<0,5 Герметичный <0,25

Как и холодильная машина, тепловой насос потребляет энергию на реализацию термодинамического цикла (привод компрессора). Коэффициент преобразования теплового насоса — отношение теплопроизводительности к электропотреблению — зависит от уровня температур в испарителе и конденсаторе. Температурный уровень теплоснабжения от тепловых насосов в настоящее время может варьироваться от 35 °C до 62 °C . Что позволяет использовать практически любую систему отопления. Экономия энергетических ресурсов достигает 70 %[3]. Промышленность технически развитых стран выпускает широкий ассортимент парокомпрессионных тепловых насосов тепловой мощностью от 5 до 1000 кВт.

История

Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (Лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером (Peter Ritter von Rittinger). Петера Риттера фон Риттингера считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году[4] . Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах ХХ столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) экспериментировал с морозильной камерой[5] . Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал своё изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. В следующем году Вебер продал свою старую угольную печь.
В 40-х годах тепловой насос был известен благодаря своей чрезвычайной эффективности, но реальная потребность в нём возникла в период Арабского нефтяного эмбарго в 70-х годах, когда, несмотря на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению.

Эффективность

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина.

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество источника низкопотенциального тепла, не стремясь добиться его сильного охлаждения. В самом деле, при этом растёт эффективность теплового насоса, поскольку при слабом охлаждении источника тепла не происходит значительного роста разницы температур. По этой причине тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса. Для этого, также, необходимо увеличивать площади теплообмена, чтобы перепад температур между источником тепла и холодным рабочим телом, а также между горячим рабочим телом и отапливаемой средой был поменьше. Это снижает затраты энергии на отопление, но приводит к росту габаритов и стоимости оборудования.


Проблема привязки теплового насоса к источнику низкопотенциального тепла, имеющего большую массу может быть решена[источник не указан 1318 дней] введением в тепловой насос системы массопереноса, например, системы прокачки воды. Так устроена система центрального отопления Стокгольма.

Условный КПД тепловых насосов

Даже современные парогазотурбинные установки на электростанциях выделяют большое количество тепла, что и используется в когенерации. Тем не менее, при использовании электростанций, которые не генерируют попутное тепло (солнечные батареи, ветряные электростанции, топливные элементы) применение тепловых насосов имеет смысл, так как такое преобразование электрической энергии в тепловую более эффективно, чем использование обычных электронагревательных приборов.

В действительности приходится учитывать накладные расходы по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии (то есть услуги электрических сетей). В результате[источник не указан 600 дней] отпускная цена электричества в 3-5 раз превышает его себестоимость, что приводит к финансовой неэффективности использования тепловых насосов по сравнению с газовыми котлами при доступном природном газе. Однако, недоступность углеводородных ресурсов во многих районах приводит к необходимости выбора между обычным преобразованием электрической энергии в тепловую и с помощью теплового насоса, который в данной ситуации имеет свои преимущества.

Типы тепловых насосов

Схема компрессионного теплового насоса.
1) конденсатор, 2) дроссель, 3) испаритель, 4) компрессор.

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии (с помощью электроэнергии или топлива).
В зависимости от источника отбора тепла тепловые насосы подразделяются на[6] :

1) Геотермальные (используют тепло земли, наземных либо подземных грунтовых вод
а) замкнутого типа

  • горизонтальные Горизонтальный геотермальный тепловой насос

Коллектор размещается кольцами или извилисто в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунта (обычно от 1,20 м и более)[7]. Такой способ является наиболее экономически эффективным для жилых объектов при условии отсутствия дефицита земельной площади под контур.

Коллектор размещается вертикально в скважины глубиной до 200 м[8]. Этот способ применятся в случаях, когда площадь земельного участка не позволяет разместить контур горизонтально или существует угроза повреждения ландшафта.

Коллектор размещается извилисто либо кольцами в водоеме (озере, пруду, реке) ниже глубины промерзания. Это наиболее дешевый вариант, но есть требования по минимальной глубине и объёму воды в водоеме для конкретного региона.
б) открытого типа
Подобная система использует в качестве теплообменной жидкости воду, циркулирующую непосредственно через систему геотермального теплового насоса в рамках открытого цикла, то есть вода после прохождения по системе возвращается в землю. Этот вариант возможно реализовать на практике лишь при наличии достаточного количества относительно чистой воды и при условии, что такой способ использования грунтовых вод не запрещён законодательством.

2) Воздушные (источником отбора тепла является воздух)

3) Использующие производное (вторичное) тепло (например, тепло трубопровода центрального отопления). Подобный вариант является наиболее целесообразным для промышленных объектов, где есть источники паразитного тепла, которое требует утилизации.

По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на шесть типов: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух».

Типы промышленных моделей

Тепловой насос «солевой раствор — вода»[9]

По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на восемь типов: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух» «фреон—вода», «фреон—воздух» . Почти все вновь выходящие на рынок устройства используют тепло выпускаемого из помещения воздуха. Также фильтруют и увлажняют при необходимости всасываемый извне воздух.

Отбор тепла от воздуха

Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии сильно зависит от климатических условий, особенно, если источником отбора тепла является атмосферный воздух. По сути этот тип более известен в виде кондиционера. В жарких странах таких устройств десятки миллионов. Для северных стран наиболее актуален именно обогрев зимой. Системы «воздух-воздух» используются и зимой при температурах до минус 25 градусов, некоторые модели продолжают работать до −40 градусов. Но их эффективность резко падает. При более сильных морозах нужно дополнительное отопление.

Отбор тепла от горной породы

Скальная порода требует бурения скважины на достаточную глубину (100 −200 метров) или нескольких таких скважин. В скважину опускается U-образный груз с двумя пластиковыми трубками, составляющими контур. Трубки заполняются антифризом. По экологическим соображениям это 30 % раствор этилового спирта. Скважина заполняется грунтовыми водами естественным путём, и вода проводит тепло от камня к теплоносителю. При недостаточной длине скважины или попытке получить от грунта сверхрасчётную мощность, эта вода и даже антифриз могут замёрзнуть что и ограничивает максимальную тепловую мощность таких систем. Именно температура возвращаемого антифриза и служит одним из показателей для схемы автоматики. Ориентировочно на 1 погонный метр скважины приходится 50-60 Вт тепловой мощности. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной около 170 м. Нецелесообразно бурить глубже 200 метров, дешевле сделать несколько скважин меньшей глубины через 10 — 20 метров друг от друга. Даже для маленького дома в 110—120 кв.м. при небольшом энергопотреблении срок окупаемости 10 — 15 лет.[10] Почти все имеющиеся на рынке установки работают и летом, при этом тепло (по сути солнечная энергия) отбирается из помещения и рассеивается в породе или грунтовых водах. В скандинавских странах со скальным грунтом гранит выполняет роль массивного радиатора, получающего тепло летом/днём и рассеивающего его обратно зимой/ночью. Также тепло постоянно приходит из недр Земли и от грунтовых вод.

Отбор тепла от грунта

Самые эффективные но и самые дорогие схемы предусматривают отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров, что делает установку практически независимой от погоды. По данным [источник не указан 659 дней] 2006 года в Швеции полмиллиона установок, в Финляндии 50 000, в Норвегии устанавливалось в год 70 000. При использовании в качестве источника тепла энергии грунта трубопровод, в котором циркулирует антифриз, зарывают в землю на 30-50 см ниже уровня промерзания грунта в данном регионе. На практике 0,7 — 1,2 метра[источник не указан 659 дней]. Минимальное рекомендуемое производителями расстояние между трубами коллектора — 1,5 метра, минимум — 1,2. Здесь не требуется бурение, но требуются более обширные земельные работы на большой площади, и трубопровод более подвержен риску повреждения. Эффективность такая же, как при отборе тепла из скважины. Специальной подготовки почвы не требуется. Но желательно использовать участок с влажным грунтом, если же он сухой, контур надо сделать длиннее. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 м трубопровода: в глине — 50-60 Вт, в песке — 30-40 Вт для умеренных широт, на севере значения меньше.[11] Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 350—450 м, для укладки которого потребуется участок земли площадью около 400 м² (20х20 м). При правильном расчёте контур мало влияет на зелёные насаждения[источник не указан 659 дней].

Непосредственный теплообмен DX

Хладагент подаётся непосредственно к источнику земного тепла по медным трубкам — это обеспечивает высокую эффективность геотермальной отопительной системы.

Файл:DariaWPBody.png Тепловой насос Daria WP использующий технологию DX непосредственного теплообмена[12]

Испаритель устанавливают в грунт горизонтально ниже глубины промерзания или в скважины диаметром 40-60 мм пробуренные вертикально либо под уклоном (к примеру 45 град) до глубины 15-30 м. Благодаря такому инженерному решению устройство теплообменного контура производится на площади всего несколько квадратных метров, не требует установки промежуточного теплообменника и дополнительных затрат на работу циркуляционного насоса.

Примерная стоимость отопления современного утеплённого дома площадью 120м2 Калининградская область 2012 год. (Годовое энергопотребление 20 000 кВт*ч)

Тип системы отопления Цена (Руб/кВт*ч) Эффективность Годовые затраты
Электрические 3.8 Руб 100 % 76 000 Руб
Природный газ 1,2 80 % 21 000 Руб
Диз. топливо 35 Руб\литр 80 % 72 000 Руб
Пропан 35 Руб\кг 80 % 75 000 Руб
Воздушный тепловой насос 3.8 Руб 260 % 28 000 Руб
Класические геотермальные насосы 3.8 Руб 350 % 21 700 Руб
Геотермальные DX 3.8 Руб 400 % 19 450 Руб
Геотермальные DX с воздушной системой отопления 3.8 Руб 440 % 17 200 Руб

Разное

устройство беструбного водоподъёма соединённое с погружным скважинным электронасосом ЭЦВ10-63-110

В скважинах диаметром 218—324 мм можно существенно снизить необходимую глубину скважины до 50-70 м, увеличить отбор тепловой энергии минимум до 700 Вт на на 1 пог. м. скважины и обеспечить стабильность круглогодичной эксплуатации(в отличие от схемы Васильева)[13] позволяет применение активного контура первичного преобразователя теплового насоса, размещённого в стволе водозаборной скважины (применяется в скважинах имеющих погружной насос, с устройством беструбного водоподъёма, который создаёт проточность жидкости в стволе скважины, продувая током перекачиваемой жидкости теплообменный контур с хладагентом первичного преобразователя теплового насоса, увеличивая отбор тепла не только от прилегающего массива грунта, но и от перекачиваемой жидкости).

Отбор тепла от водоёма

При использовании в качестве источника тепла близлежащего водоёма контур укладывается на дно. Глубина не менее 2 метров. Коэффициент преобразования энергии тепловым насосом такой же как при отборе тепла от грунта. Ориентировочное значение тепловой мощности на 1 м трубопровода — 30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной 300 м. Чтобы трубопровод не всплывал, на 1 пог. м устанавливается около 5 кг груза. Промышленные образцы: 70 — 80 кВт*ч/м в год.[14]

Если тепла из внешнего контура всё же недостаточно для отопления в сильные морозы, практикуется эксплуатация насоса в паре с дополнительным генератором тепла (в таких случаях говорят об использовании бивалентной схемы отопления). Когда уличная температура опускается ниже расчётного уровня (температуры бивалентности), в работу включается второй генератор тепла — чаще всего небольшой электронагреватель.

Преимущества и недостатки

К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с кпд до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».

Тепловой насос надежен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.

Важной особенностью системы является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.

Теплонасос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

Хотя идея, высказанная лордом Кельвином в 1852 году, была реализована уже спустя четыре года, практическое применение теплонасосы получили только в 30-х годах прошлого века. В западных странах тепловые насосы применяются давно — и в быту, и в промышленности. Сегодня в Японии, например[источник не указан 444 дня], эксплуатируется около 3 миллионов установок, в Швеции около 500 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.

К недостаткам тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования.

Перспективы

Для установки теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $300-1200 на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы по 15-20 лет до капитального ремонта[источник не указан 862 дня].

Существует и альтернативный взгляд на экономическую целесообразность установки теплонасосов. Так, если установка теплонасоса производится на средства, взятые в кредит, экономия от использования теплонасоса может быть меньше, чем стоимость использования кредита. Поэтому массовое использования теплонасосов в частном секторе можно ожидать, если стоимость теплонасосного оборудования будет сопоставима с затратами на установку газового отопления и подключения к газовой сети.

Ещё более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды).

Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем горячая.

Ограничения применимости тепловых насосов

Основным недостатком теплового насоса является обратная зависимость его эффективности от разницы температур между источником теплоты и потребителем. Это накладывает определённые ограничения на использование систем типа «воздух — вода». Реальные значения эффективности современных тепловых насосов составляют порядка СОР=2.0 при температуре источника −20 °C, и порядка СОР=4.0 при температуре источника +7 °C. Это приводит к тому, что для обеспечения заданного температурного режима потребителя при низких температурах воздуха необходимо использовать оборудование со значительной избыточной мощностью, что сопряжено с нерациональным использованием капиталовложений (впрочем, это касается и любых других источников тепловой энергии). Решением этой проблемы является применение так называемой бивалентной схемы отопления, при которой основную (базовую) нагрузку несет тепловой насос, а пиковые нагрузки покрываются вспомогательным источником (газовый или электрокотел). Оптимальная мощность теплонасосной установки составляет 60…70 % от необходимой установленной мощности, что также влияет на закупочную стоимость установки отопления тепловым насосом. В этом случае тепловой насос обеспечивает не менее 95 % потребности потребителя в тепловой энергии за весь отопительный сезон. При такой схеме среднесезонный коэффициент преобразования энергии для климатических условий Центральной Европы равен порядка СОР=3. Коэффициент использования первичного топлива для такой системы легко определить, исходя из того, что КПД тепловых электростанций составляет от 40 % (тепловые электростанции конденсационного типа) до 55 % (парогазовые электростанции). Соответственно, для рассматриваемой теплонасосной установки коэффициент использования первичного топлива лежит в пределах 120 %…165 %, что в 2…3 раза выше, чем соответствующие эксплуатационные характеристики газовых котлов (65 %) или систем центрального отопления (50…60 %). Понятно, что системы, использующие геотермальный источник теплоты или теплоту грунтовых вод, свободны от этого недостатка. Следствием этого же недостатка является необходимость использования низкотемпературных систем отопления (системы поверхностного нагрева типа «теплый пол», воздушные системы отопления с применением фен-койлов и т. п.). Однако это ограничение касается только устаревших радиаторных систем отопления, практически не находящих применения в современных технологиях строительства.

COP

COP — от английского (Coefficient of performance) Коэффициент полезного действия теплового насоса. Представляет собой отношение тепла на выходе «теплового резервуара» к потребляемой мощности. COP был создан для сравнения тепловых насосов по энергоэффективности. Для вычисления COP используется следующая формула:
где

 — тепловая энергия резервуара
- потребляемая мощность в Ваттах.

Основные схемы отопления с применением тепловых насосов

Стандартные объекты обогрева

  • Бассейны
  • Дачи, коттеджи
  • Квартиры
  • Гостиницы, рестораны
  • Коттеджные городки
  • Офисно-торговые центры
  • Производственные помещения
  • Аквапарки
  • Школы

Примечания

См. также

Тепловые насосы. Тепловые насосы для отопления. Принцип теплового насоса

Запасы полезных ископаемых неуклонно истощаются, и все чаще ученые ищут альтернативные источники энергии, которые были бы, вдобавок, еще и экологически чистые.

Все чаще используются солнечные батареи, но тепло можно получить не только от солнца, но из всего, что нас окружает и имеет плюсовую температуру: из грунта, воздуха либо воды. Для этого используют тепловые насосы. Тепло, которое вырабатывается с их помощью, уже широко используется для отопления и горячего водоснабжения домов и промышленных зданий.

С древних времен люди использовали тепло земли для согрева жилья. Но для этого они банально копали землянки, делали бревенчатый накат, засыпанный землей, что позволяло экономить дрова и сохранять тепло в помещении. Тепловые насосы тоже используют тепло окружающей среды, правда, работая по другому принципу.

Установив тепловой насос, отпадает необходимость не только отопительного котла, но и кондиционера. А что еще более важно, позволяет не беспокоиться о регулярном повышении цен на топливо и электроэнергию. Источник тепла постоянно будет у вас под ногами, поскольку температура грунта на глубине не поднимается выше 10 градусов тепла.

Конденсатор, компрессор и испаритель – вот составные части этого агрегата. Тепловой насос действует по принципу холодильника, только наоборот. Нагретый теплом окружающей среды теплоноситель по трубам поступает в насос. В испарителе теплоноситель передает тепло фреону (хладогену), который испаряется. Компрессор сжимает пары, что приводит к значительному повышению температуры. Затем хладоген в конденсаторе, охлаждаясь, передает тепло в систему горячего водоснабжения и отопления дома, после чего возвращается в испаритель. И так по непрерывному циклу. По сути, нет необходимости в постоянной дополнительной заправке топливом, как в двигателе внутреннего сгорания.

Несмотря на то, что для работы компрессора теплового насоса необходима электроэнергия, ее расход в 3-4 раза меньше, чем при использовании электрического котла.

Теплоносителем могут быть различные вещества. Но если рядом есть речка или озеро, это сразу снимает проблему. В таком случае вода по трубам через тепловой насос охлаждается и возвращается в озеро или реку, не загрязняя окружающую среду. При отсутствии водоема, источником тепла может быть грунт - небольшой участок земли, в котором прокладывают трубы с водой, в которую добавлен антифриз, предотвращающий ее замерзание. При горизонтальной укладке труб для дома площадью до 200 кв.м. достаточно участка площадью примерно 320 кв.м. Но, если размеры участка не позволяют занять столько места под монтаж системы, производится монтаж труб в вертикальную скважину.

В случае установки теплового насоса в доме, используется тепло воздуха, что делает систему более эффективной. Летом тепловой насос можно использовать вместо кондиционера для охлаждения комнат. Кроме того, эффективность работы теплового насоса зависит от хорошего утепления стен здания, установки пластиковых окон, чтобы напрасно не отапливать улицу. Но в том случае, если здание находится в холодных широтах, на время особо сильных морозов, желательно иметь дополнительное электрическое отопление, либо использовать систему в сочетании с солнечными коллекторами.

Несмотря на то, что это оборудование дороже, чем обычные газовые или электрические котлы, оно быстро окупается благодаря экономии на оплате за газ и электроэнергию, но что более важно - этот метод является не только экологически чистым, но и позволяет освободиться от зависимости перед поставщиками газа.

Тепловой насос для отопления дома - виды систем, принцип работы, эффективность

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос (ТН) – теплотехническое устройство с нулевым энергопотреблением на нагрев или охлаждение теплоносителя. Внешняя энергия используется для реализации термодинамического цикла и теплообмена. Самый известный прибор такого типа – холодильник, где низкая температура поддерживается за счет перехода жидкого хладагента в газообразное состояние внутри испарителя. Избыточное тепло переносится и рассеивается за пределами холодильной камеры.

Зеркальный цикл используется в тепловом насосе для отопления дома. Внешний блок с испарителем размещается вне помещения. Низкотемпературный газообразный хладагент аккумулирует тепло из окружающего воздуха и переносит его внутрь здания. После сжатия компрессором температура жидкого теплоносителя в теплообменнике внутреннего блока повышается до 35–60 ºC

Виды и особенности тепловых насосов

Первостепенное условие эффективности теплового насоса – стабильный источник низкопотенциального тепла и достаточная разница температур с хладагентом. По типу источника энергии различают несколько разновидностей тепловых насосов:

  • Воздушный тепловой насос – прост в монтаже, не требует значительных первоначальных вложений. Внешний блок устанавливается на наружной стене или в вентиляционном канале. Работает при температурах до – 30 ºC.
  • Грунтовый ТН – наиболее эффективен благодаря постоянной плюсовой температуре и высокой теплоотдаче порядка 50-60 Вт/м. Требует бурения скважин в прочных породах или устройства траншей для горизонтальной укладки циркуляционных трубопроводов ниже уровня промерзания.
  • Водяной ТН – не зависящий от изменений погоды, со стабильной тепловой отдачей до 30 Вт/м. Предполагает размещения труб наружного контура на дне водоема или в предварительно пробуренных скважинах.

Энергоэффективность и надежность

Если у вас нет магистрального газа, вы пользуетесь твердым топливом для обогрева дома? Тогда воздушный тепловой насос вам идеально подойдет для обогрева. Новые технологии снижают на 70-80% затраты на отопление коттеджа в сравнении с традиционными котлами. Надежность, совершенство, энергоэффективность теплонасосной системы зависит от качества изготовления, типа хладагента, минимизации потерь энергии в двигателе, компрессоре, соединительных трубопроводах.

В интернет-магазине «Свой Климат» представлены тепловые насосы Mitsubishi Electric, Fujitsu, Cooper&Hunter, которые разработаны для стран с суровым климатом и обеспечивают:

  • работу при температурах до -30 градусов; 
  • отопление помещений площадью до 80 квадратных метров; 
  • низкий уровень шума при эксплуатации; 
  • антибактерицидную и противоаллергенную фильтрацию воздуха. 

Что такое тепловой насос типа «воздух-воздух»?

Тепловой насос воздух-воздух - это привычный всем кондиционер, у которого функция отопления является не второстепенной, а основной. Он так же состоит из наружного (уличного) и внутреннего блока. Если описывать процесс простым языком, то получается, что уличный блок аккумулирует тепло из наружного воздуха и передает его через теплообменник внутреннего блока в дом. 

Значит можно использовать кондиционер в качестве теплового прибора?

Нет, кондиционеры можно использовать для отопления в очень ограниченном диапазоне температур. Обычные (без инвертора) примерно до 0 oС, инверторные до -15 oС. При этом в пограничных температурных режимах эффективность сильно падает.
Только тепловые насосы можно использовать в качестве основного источника отопления , т.к. они спроектированы именно для работы на обогрев. В жаркое время обогреватель работает как кондиционер.

Основные отличия тепловых насосов от кондиционеров:

  • Увеличенный теплообменник
  • Специально адаптированный компрессор
  • Увеличенный компрессорный блок
  • Мощный нагреватель дренажного поддона
  • Автоматика, настроенная на работу при низких температурах

Сократите затраты до 5-ти раз, используйте для отопления дома тепловые насосы воздух-воздух! Актуальные модели смотрите по ссылке в нашем каталоге

Тепловые насосы: вопросы и ответы - Энергетика и промышленность России - № 15-16 (107-108) август 2008 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 15-16 (107-108) август 2008 года

– Тепловые насосы совершенно не влияют на геологию земли и для грунта они не вредны. К нам часто обращаются по другим проблемам, связанным с применением тепловых насосов, в том числе и экологическим. Это понятно – продукция сравнительно недавно появилась на рынке и, разумеется, вызывает интерес. На сайтах некоторых компаний, работающих в нашей области, есть перечень наиболее часто задаваемых посетителями вопросов, там же опубликованы ответы на них. Есть такой список и у нас. Я думаю, читателям газеты будет интересно с ним ознакомиться.

– Каков принцип действия теплового насоса?

– Тепловой насос – это устройство, которое температуру окружающей среды (земли, воды, воздуха) преобразует в высокую температуру, используемую для отопления и производства горячей воды. Тепло забирается из земли через пластиковый трубопровод. В трубах циркулирует незамерзающая жидкость, которая передает собранное тепло в испаритель теплового насоса. В испарителе незамерзающая жидкость отдает свою энергию фреону, который преобразуется в пар и сжимается в компрессоре. Из‑за резкого увеличения давления температура паров фреона резко поднимется. Далее горячие пары попадают в конденсатор, где передают тепло в тепловую систему. Остывшая незамерзающая жидкость по трубам возвращается в грунт, где снова собирает тепло. Энергия используется только для переноса тепла, поэтому этот способ обогрева является одним из самых дешевых. По такому же принципу работает холодильник, только здесь тепло забирается изнутри и передается в окружающую среду через решетки, находящиеся на задней стенке холодильника.

– Какая жидкость циркулирует в коллекторе?

– В коллекторе циркулирует незамерзающая жидкость. Основой жидкости может быть этанол или гликоль. Основное требование к жидкости: температура замерзания должна быть не выше –16° C.

– Какая труба используется для коллектора?

– Для коллектора используется полиэтиленовая труба, которая не ржавеет, не гниет – и поэтому долговечна. Диаметр трубы – 40 миллиметров.

– На какую глубину закапывается коллектор?

– Производители рекомендуют закапывать коллектор на один метр. На такой глубине тепла достаточно в течение всего года, и тепловой насос работает эффективно. Таким образом обеспечивается нормальная температура работы коллектора, необходимая для работы теплового насоса (от –5° C до +20° C).

– Что лучше – скважина или горизонтальный коллектор?

– Большинство тепловых насосов монтируются с горизонтальным коллектором. Из‑за высокой цены скважина как источник тепла используется лишь там, где недостаточно места для установки горизонтального коллектора, а также если участок у дома уже приведен в порядок.

– От чего зависит длина коллектора или глубина скважины?

– Длина коллектора или глубина скважины зависит от тепловых особенностей дома – теплопотерь, внутренней системы отопления, мощности выбранного теплонасоса и особенностей грунта.

– Какая площадь участка требуется для укладки коллектора?

– Обычный горизонтальный коллектор занимает площадь в 2‑3 раза больше отапливаемой площади дома.

– Растет ли трава на том месте, где закопан коллектор?

– Коллектор не влияет на произрастающую над ним растительность. В местах, где планируется посадка деревьев, коллектор рекомендуется закопать поглубже. При этом на месте, где закопан коллектор, нельзя ничего строить.

– Можно ли использовать одну и ту же скважину и для теплового насоса, и для питьевой воды?

– Для теплового насоса и для питьевой воды необходимы разные скважины, так как их оборудуют по разным принципам. Тепловой насос охлаждает скважину, и нерационально ту же самую воду нагревать дома.

– Сколько места занимает котельная с тепловым насосом?

– Для установки теплового насоса достаточно небольшого помещения, например, для наиболее популярного Fighter 1220 с трубами достаточно нескольких квадратных метров. Если выбран тепловой насос с отдельным бойлером, необходима несколько большая квадратура (примерно 4‑6 м2, в зависимости от конфигурации котельной).

– Какие требования предъявляются к котельной?

– Никаких специальных требований нет. Нет необходимости в наличии окон, дымохода. Поэтому, уже проектируя дом, не обязательно предусматривать котельную у наружной стены. Однако не рекомендуется устанавливать тепловой насос у стены, за которой находится спальня.

– Громко ли работает тепловой насос?

– Конструкция тепловых насосов Nibe Fighter такова, что компрессор и холодильная часть находятся в отдельном корпусе. Это означает, что компрессор теплового насоса помещен в двойном корпусе, что обеспечивает низкий уровень шума.

– Какое напряжение необходимо для теплового насоса?

– Тепловому насосу требуется трехфазный электрический привод, однако некоторые модели могут использовать напряжение в 220 В.

– Что происходит с тепловым насосом при перепаде напряжения?

– При исчезновении, а затем при появлении напряжения тепловые насосы Nibe включатся и далее будут работать в том же режиме, как и ранее. Все ранее заданные параметры сохраняются.

– Какую площадь можно отапливать при помощи тепловых насосов?

– Тепловые насосы выпускают различной мощности, поэтому ими можно отапливать помещения различных размеров – от маленьких частных домов до промышленных зданий. Соединив, например, Fighter 1320 в цепь до 9 штук, можно отапливать огромную площадь.

– Можно ли отапливать одним тепловым насосом несколько отдельных домов?

– Технически это возможно, но нельзя будет обсчитать использованное отдельными домами тепло, так как затраты на тепло зависят не только от площади отапливаемого помещения, но и от термических характеристик дома – отопительной системы, поддерживаемой в комнатах температуры, использования горячей воды.

– Какой максимальной температуры в отопительной системе может достигнуть тепловой насос?

– Максимальная температура, достигаемая с помощью компрессора в отопительной системе – 55‑70° C, в зависимости от модели теплового насоса.

– Какую отопительную систему лучше выбрать для дома, используя тепловой насос?

– Так как эффективность теплового насоса зависит от температуры, подаваемой в отопительную систему, и от температуры, получаемой из грунта, лучше выбирать низкотемпературную отопительную систему. Наиболее эффективно тепловой насос работает, если в доме установлена напольная система отопления.

– Что такое коэффициент полезного действия теплового насоса COP?

– Коэффициент полезного действия COP (Coefficient of Performance) определяет эффективность теплового насоса. Он показывает, сколько тепла kWh при установленных условиях произведено на затрату 1 kWh электроэнергии. Чем больше коэффициент, тем эффективнее тепловой насос и тем дешевле производимое тепло. По стандартам EN 255 эффективность всех тепловых насосов указывается при 0 / 35° C и 0 / 50° C. Первое число показывает температуру жидкости, входящую из земли, второе число показывает температуру жидкости, подаваемую в систему отопления.

– Готовят ли тепловые насосы горячую воду?

– Тепловые насосы отапливают помещения и готовят горячую воду. Например, тепловой насос Fighter 1220 имеет встроенный бойлер на 160 литров, с оболочкой на 45 литров.

– Какова максимальная температура горячей воды?

– Максимальная температура горячей воды, производимой тепловым насосом, составляет 65° C,
при помощи вмонтированного электрического тэна ее можно повысить до 80° C.

– Требуется ли техническое обслуживание и сколько оно стоит?

– Никакого специального обслуживания тепловой насос не требует, поэтому никаких дополнительных расходов с этим не связано.

– Сколько времени будет служить тепловой насос?

– Срок службы теплового насоса рассчитан на продолжительную работу – без проблем он должен прослужить не менее 20 лет.

– Возможно ли с тепловыми насосами использование более дешевого ночного тарифа электроэнергии?

– Параметры установок теплового насоса можно изменять в течение суток, недели, обеспечивая таким образом максимальный комфорт и использование более дешевого ночного тарифа электроэнергии.

– Можно ли тепловыми насосами комбинировать вентиляционную систему?

– С тепловыми насосами Nibe (которые реализует наша компания) можно использовать вентиляционный модуль Nibe FLM 30 или FLM 40. Такой модуль выполняет не только функцию проветривания помещения, но и возвращает часть тепла, выходящего с воздухом на улицу.

– Можно ли тепловыми насосами подогревать воду в бассейне?

– Да, все тепловые насосы содержат такую функцию, а также функцию контроля процесса обогрева.

– Можно ли управлять тепловыми насосами на расстоянии?

– Смонтировав дополнительное устройство, тепловыми насосами можно управлять через Интернет и GSM. Это особенно актуально, если тепловой насос смонтирован в усадьбе и высокая температура нужна редко.

– Может быть, лучше выбрать более мощный тепловой насос?

– Тепловой насос нужно подбирать в зависимости от отапливаемой площади помещения. Более мощный насос будет работать неэффективно, кроме того, установка более мощного насоса повлечет дополнительные финансовые затраты.

– Можно ли самому смонтировать тепловой насос?

– Да. Специалисты бесплатно предоставят все необходимые схемы, проконсультируют, помогут запустить тепловой насос, а также предоставят гарантию.

Не менее любопытную информацию автор обнаружил на сайте ООО «Терминал столица». Вот некоторые из вопросов, на которые отвечали сотрудники этой компании.

– Эффективно ли использовать тепловой насос в промышленности?

– Промышленное теплоснабжение с тепловыми насосами может осуществляться за счет собственного тепла предприятия, выделяющегося от технологических процессов, которое в отсутствии условий регенерации тепла тратится попросту. Тепловой насос дает реальную возможность регенерации этого тепла в тепловые сети данного предприятия, а также в сети горячего водоснабжения, что помогает решить проблему промышленного теплоснабжения. Он наряду с промышленным теплоснабжением может выполнять функцию охлаждения технологического оборудования, а также поддержания требуемых режимов охлаждения. Выработанное при этом тепло может передаваться в сеть промышленного теплоснабжения предприятия. Тепловой насос, работающий на сточных водах предприятия, может решить все проблемы отопления и горячего водоснабжения.

– Какова область применения тепловых насосов?

– По данным Министерства энергетики РФ, применение теплового насоса в 1,2‑2,5 раза выгоднее самой эффективной (газовой) котельной. Применение теплового насоса целесообразно в качестве системы автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, для теплоснабжения и горячего водоснабжения индивидуального жилья. Применение теплового насоса целесообразно для охлаждения помещений любого рода: для охлаждения и кондиционирования загородных домов, для охлаждения кладовок, хранилищ, погребов, охлаждения производственных помещений и технологического оборудования.

Тепловые насосы | Энергии Солнца

Общие понятия о тепловых насосах

Тепловые насосы довольно интересное изобретение. И особенность его в том, что вначале они появились как побочный продукт холодильных установок. В середине 19-го века, лорд Кальвин, описал принципы разделения тепла и холода в одной замкнутой системе. Это дало начало выпуску холодильных установок. Целевым продуктом был холод, а тепло отводилось в окружающее пространство.

Только через 90 лет, американец Р. Вебер, решил, что тепло можно использовать для обогрева, а не расточать впустую. Но мало того, после небольших усовершенствований, оказалось, что на единицу затраченной электрической мощности, тепла образуется больше, чем холода. И основным моментом в этом улучшении, послужило использование энергии из низкопотенциальных источников тепла гигантской ёмкости.

Всего существует 3 типа тепловых насосов:

  • Земля → вода;
  • Вода → вода;
  • Воздух → вода;

Слева в списке указан источник энергии, а справа целевой получатель. Между ними, находится промежуточный теплоноситель, который в силу своих физических свойств, способен «вытягивать» тепловую энергию из низкопотенциальных, но ёмких источников.

Разумеется, что источник электроэнергии для работы всей системы теплового насоса потребуется, но вот КПД у системы в целом, будет фантастическим! На один затраченный кВт электричества, тепловой насос выдаёт минимум 3 кВт тепловой энергии. А в идеальных условиях у последних моделей тепловых насосов, предлагаемых компанией «Энергии Солнца», КПД более 500%(!).

Универсальность тепловых насосов

Компания «Энергии Солнца», учитывая специфику климата Краснодарского края, целенаправленно популяризирует инверторные тепловые насосы. Эта особенность позволяет им не только отапливать помещения зимой, но и наполнять комнаты прохладой в жаркие летние дни. Другими словами, наши тепловые насосы это полноценные климатические установки.

Безопасность и шумность

Всё предлагаемое нами оборудование, использует хладагент R401А. Это азеотропная смесь из фторированных предельных углеводородов. Они одобрены для использования в Европе и полностью безопасны.

Самым шумным элементом теплового насоса, является компрессор. Но находясь за качественной шумопоглощающей перегородкой, звук его работы тише, чем у кухонного холодильника.

Тепловой насос в доме с рекуперацией

Тепловой насос - это низкотемпературное отопительное устройство , использующее тепловую энергию, огромное количество которой находится в естественных слоях земли, воздуха и воды. Его принцип действия основан на типичных физических изменениях, происходящих в устройстве: испарении, сжатии, конденсации и расширении.

Для работы теплового насоса требуется лишь небольшое количество электроэнергии для приведения в действие компрессора.

Тепловой насос обычно представляет собой двухэлементный комплект, занимающий не более 2 м2

Элементы теплового насоса образуют замкнутую систему, внутри которой циркулирует экологическая рабочая среда, постоянно меняющаяся из жидкости в газ и наоборот, заставляя тепловую энергию течь от нижнего источника к верхнему.

Нижним источником тепла может быть земля, в которой размещены плоские коллекторы, спиральные коллекторы или зонды, вода, воздух и, например,канализация. Верхний источник - это отопительная установка.

Физические изменения происходят в системе компонентов теплового насоса в непрерывном цикле.

Как работает тепловой насос?

В теплообменнике, называемом испарителем, рабочая среда в виде смеси жидкости и газа подвергается процессу испарения. Таким образом, он получает тепловую энергию от наземного источника. Затем хладагент всасывается в виде пара низкого давления в компрессор, где его давление и температура повышаются.

Следующим элементом контура, в который хладагент подается в газообразном виде, является теплообменник, называемый конденсатором. Здесь горячая и сжатая среда передает тепловую энергию верхнему источнику, что вызывает ее конденсацию. На пути к испарителю хладагент встречает расширительный клапан - это последний элемент, замыкающий термодинамический цикл, который оптимизирует количество хладагента, достигающего испарителя. Этот процесс сопровождается понижением давления и температуры среды. Таким образом, среда циркулирует в термодинамическом цикле, обеспечивая циклическую работу теплового насоса.

Второй элемент теплового насоса - это бак ГВС.

Типы тепловых насосов

Самыми распространенными тепловыми насосами являются тепловые насосы рассол-вода . Два других типа: воздух-вода и вода-вода (наиболее редко используемые насосы прямого испарения в этой статье не рассматриваются).

Каждый из трех типов насосов одинаково работает в так называемой цепи. верхний источник, иными словами - установка центрального отопления.Все типы насосов используют воду в качестве теплоносителя в верхнем источнике, и поэтому одна часть названия типа устройства - вода. Однако эти устройства различаются средой и источником энергии, используемыми в так называемых нижний источник, то есть цепь, которая подает энергию к насосу.

Водяные насосы используют подземные водотоки в качестве донного источника. Насос забирает воду из одного колодца и сбрасывает в другой, дальний, мин. 15 м в сторону водотока. Такое решение требует, прежде всего, наличия подводных водотоков соответствующей мощности (насос мощностью 8 кВт перекачивает ок.2 м 3 воды в час). Более того, эффективность водотока не может измениться за период, на который рассчитан насос, то есть 25-30 лет. Еще одна причина, по которой использование водо-водяных насосов непривлекательно: вода, протекающая через насос, минерализована, что вызывает быструю коррозию и повреждение компонентов, с которыми она контактирует. Нет явления, характерного для установок центрального отопления - там все время циркулирует одна и та же вода, которая быстро осаждает минералы и становится нейтральной для элементов установки.По указанным выше причинам наша компания не устанавливает тепловые насосы вода-вода и не рекомендует их использование.

Насосы «воздух-вода» используют наружный воздух в качестве источника энергии. Такие устройства отлично работают при температуре наружного воздуха выше -5oC. Тогда достижение температуры в контуре ЦО на уровне +35 90 054 на 90 055 С возможно и эффективно. При температуре ниже -5 o 90 055 C КПД воздушно-водяного насоса резко падает.В центральном отоплении можно достичь +35 к C, но это гораздо менее эффективно. Индекс COP, который определяет соотношение энергии, полученной от наземного источника, к электричеству, необходимому для его получения, уменьшается. И есть ситуация, когда насос нагревается в основном электричеством, что, конечно, сказывается на эксплуатационных расходах.

Наиболее эффективное решение - тепловые насосы рассол-вода-вода (или гликоль-вода). В этом решении солнечная энергия, накопленная в земле, подается в насос.Есть два типа так называемых теплообменники: вертикальные и горизонтальные. Вертикальные теплообменники - это скважины глубиной до 150 м, в которых помещается зонд в виде пластиковой трубы в форме узкой и длинной буквы «U». В случае домов на одну семью используют две-три таких колодца. Горизонтальные теплообменники (коллекторы) представляют собой петли из пластиковых труб, расположенных горизонтально на глубине около 1,5 м. Максимальная длина такой петли составляет 125/150 м, а их количество зависит от потребности дома в тепле и составляет от 4 до 10 м.В рассольно-водяных насосах используется тот факт, что температура грунта ниже 1,5 м примерно постоянна и составляет 7-8 o 90 055 С. Это позволяет получить температуру циркулирующей среды (чаще всего раствора гликоля) на уровне около +4 o 90 055 C, что очень эффективно для насоса. Насос с помощью компрессора увеличивает температуру до +35 на C с очень хорошим КПД (COP - 4,0). Тепловые насосы рассол-вода в настоящее время являются наиболее эффективными и стабильными устройствами, использующими возобновляемую энергию для отопления. Таким образом, Rekuperatory.pl предлагает вам это решение в сочетании с системой центрального теплого пола.

Установка верхнего источника, центральное отопление

Тепловые насосы - это устройств, которые наиболее эффективно работают на т.н. с низким параметром , т.е. при низкой температуре теплоносителя в контуре ЦО. Низкой температурой считается температура до +35 o C. В этом режиме работы КПД насоса самый высокий. Конечно, насос может нагреть среду до более высокой температуры (даже +55 на C), но тогда коэффициент COP значительно падает.Поэтому низкотемпературные системы отопления лучше всего работают с тепловым насосом. К таким системам относятся так называемые системы поверхностного отопления, то есть системы напольного, настенного или потолочного отопления, а также некоторые системы радиаторного отопления. Обогреватели в одноквартирных домах чаще всего выбираются проектировщиками на температуры 70/50, т.е. температура подачи от отопительного прибора 70 o 90 055 C, а температура возврата в прибор 50 o 90 055 C.

Для того, чтобы такая установка хорошо работала с тепловым насосом, мощность (размер) радиаторов следует преобразовать в параметры 35/28.На практике это означает значительное увеличение мощности радиаторов даже в несколько раз. Так что приходится считаться с толстыми (3 панели) и большими радиаторами, висящими на стенах. По этой причине наиболее охотно и чаще всего выбирают систему центрального отопления, работающую с тепловым насосом, - это панельное отопление - теплые полы. Поэтому мы предлагаем вам установку центрального отопления в этой системе с возможностью добавления нескольких полотенцесушителей в ванных комнатах. Они не будут слишком сильно нагреваться (но и в этом нет необходимости), но они будут идеальной сушилкой.

Центральное отопление - одна из самых важных систем в вашем доме. «Полы с подогревом» особенно нуждаются в точности на стадии проектирования и реализации. В то время как ошибки в радиаторной системе можно исправить (например, путем замены радиатора на более крупный), ошибки в системе теплого пола исправить практически невозможно (за исключением полной стучания пола и его повторной укладки).

Поэтому здесь так важны дизайн и режим исполнения. Проектирование должно основываться на реальных параметрах здания (технология и изоляция стен, полов, чердака, размер и коэффициент теплопередачи через окна, инсоляция, основное направление ветра зимой и температура, ожидаемая пользователями).

Мощность теплового насоса: как само устройство, так и параметры источника тепла должны быть адаптированы для других используемых установок, особенно механической вентиляции с рекуперацией тепла - рекуперации, а также, например, для отопления теплым воздухом от камина, то есть DGP.

Он также должен содержать подробные расчеты потребности в тепле для каждой комнаты, а также длину и способ укладки системы теплого пола в каждой комнате.

Следовательно, каждая отопительная установка с тепловым насосом должна быть реализована на основе инженерного проекта.Не рекомендуем устанавливать без проекта!

Не менее важно организовать установку с использованием материалов самого высокого качества. В конце концов, мы навсегда затопляем систему теплых полов, и она не может дать течь через несколько лет. Во-первых, он требует серьезного ремонта (поломка части пола), а во-вторых, может принести значительные убытки. Есть правило: для элементов, залитых полом, нет компромиссов - всегда следует выбирать самые качественные решения и лучшую отопительную технику, производитель которой дает 10-летнюю гарантию на соединения труб в полу.Наконец, исполнение - на этом этапе даже лучший дизайн может быть испорчен.

Нижний источник теплового насоса

Мы настоятельно рекомендуем вертикальное бурение определенной глубины из-за их большей и стабильной производительности. Здесь нельзя сэкономить - неправильно выбранный источник заземления теплового насоса зимой замерзнет и не будет работать эффективно.

Стоит ли инвестировать в тепловой насос?

«Просмотр других статей

.

COP и КПД теплового насоса

Выбор теплового насоса - серьезное решение, преимущества которого вы почувствуете после многих лет эксплуатации. Перед покупкой стоит учесть энергетический класс устройства, ведь он влияет на затраты на его эксплуатацию. КПД теплового насоса, определяемый коэффициентом COP, зависит как от условий его эксплуатации, так и от самой внутренней конструкции.

Вы узнаете из текста:

  • как COP и SCOP теплового насоса ,
  • как конструкция теплового насоса влияет на его эффективность,
  • каковы классы энергоэффективности тепловых насосов,
  • как повысить КПД и КПД теплового насоса.

Коэффициент полезного действия теплового насоса , т.н. COP (Coefficient of Performance) определяет КПД устройства, который во многом зависит от элементов конструкции теплового насоса. Однако это не постоянная величина. Какие факторы влияют на значение КПД теплового насоса и какое устройство является наиболее эффективным?

Как я могу прочитать COP и SCOP теплового насоса?

Коэффициент COP указывает степень, в которой отопительное устройство использует тепло, полученное из окружающей среды, по отношению к потребляемой электроэнергии.COP относится к двум конкретным источникам энергии, а именно:

  • нижний источник - земля, вода или воздух, который позволяет тепловому насосу нагревать хладагент экологически безопасным способом;
  • верхний источник - отопительная установка, к которой тепло передается хладагентом и которая отдает тепло в комнату, например, пол с подогревом.

Коэффициент COP можно выразить следующей формулой:

COP = QHP / EEL , где:

  • QHP - тепло, отдаваемое насосом [Дж]
  • EEL - электрическая энергия потребляется насосом [J]

Отсюда следует, что чем выше КПД теплового насоса, тем больше тепла может быть произведено с тем же количеством электроэнергии.

Смотрите также: Как отрегулировать мощность теплового насоса в соответствии с потребностями дома и его жителей?

При сравнении тепловых насосов от разных производителей стоит убедиться, что COP основан на одном и том же стандарте . В настоящее время COP должен соответствовать стандарту PN-EN 14511, но вы все еще можете найти расчеты в соответствии со старым стандартом PN-EN 255. Различия между ними могут составлять даже несколько процентов.

Каковы причины этих различий? Они являются результатом предположений, которые принимаются во внимание для каждого из стандартов.Один из них - это перепад температур в системе отопления. По действующему стандарту она вдвое ниже, чем по старому стандарту (5 К) и может составлять, например, 35–30 ° С. Кроме того, только новый стандарт учитывает потребление электроэнергии циркуляционным насосом.

Коэффициент COP для воздушных тепловых насосов чаще всего определяется для условий A7W35, где:

A - это обозначение для наружного воздуха (Воздух),

7 - температура наружного воздуха (7 ° C) ,

W - это обозначение воды (Water),

35 - это температура отопительной воды в системе (35 ° C).

Эти условия могут быть достигнуты в основном с помощью теплых полов. Если для той же наружной температуры задана более высокая температура воды, например, для A7W55, COP будет ниже, чем COP для A7W35.

Круглогодичный КПД теплового насоса оценивается с помощью коэффициента SPF (JAZ), также известного как значение SCOP. В отличие от COP, значение SPF учитывает изменяющиеся во времени условия работы теплового насоса. Это позволяет более точно оценить эксплуатационные расходы, а заодно и расходы на отопление дома.Калькуляторы эффективности, доступные на веб-сайте ассоциации PORT PC, используются для оценки SCOP теплового насоса.

КПД теплового насоса зависит от его конструкции

На энергоэффективность теплового насоса также влияет ряд особенностей его конструкции. Один из основных компонентов - компрессор. Современные тепловые насосы обычно комплектуются инверторными компрессорами . Они позволяют плавно регулировать мощность нагрева теплового насоса. Это также влияет на конструкцию системы отопления.Раньше тепловые насосы с двухпозиционными компрессорами требовали взаимодействия с буферным баком отопительной воды. Для тепловых насосов с инверторными компрессорами такой бак в большинстве случаев не требуется. Это также способствует сокращению потерь тепла в системе на и потреблению электроэнергии циркуляционными насосами на единиц. Таким образом повышается эффективность всей системы и снижаются эксплуатационные расходы теплового насоса.

См. Также: Гибридное отопление дома / воды - хорошее решение?

Классы энергоэффективности тепловых насосов

Действующая директива по энергоэффективности и маркировке нагревательных устройств налагает новые обязательства на производителей.Тепловые насосы потребляют электроэнергию, поэтому они должны иметь маркировку с классом энергоэффективности . При этом они относятся к отопительным приборам с высшими классами эффективности. Они достигают уровня A ++ или наивысшего A +++ (для сравнения, отопительные котлы получают класс A самостоятельно, и только с использованием возобновляемой энергии выше, например A +).

Чем выше КПД теплового насоса, тем лучше. Отдельные устройства, составляющие элементы его конструкции, оказывают наибольшее влияние на КПД теплового насоса COP : компрессор

  • , расширительный клапан
  • , пластинчатый теплообменник
  • , циркуляционный насос
  • .

Самым энергоемким и самым важным компонентом системы теплового насоса является компрессор. Получается так называемый пусковой ток, необходимый для запуска теплового насоса. Компрессор отвечает за повышение давления хладагента, что делает возможным его дальнейшее преобразование в конденсаторе. В результате этого процесса отводится тепло, поглощаемое в испарителе теплового насоса .

Также имеет значение тип компрессора, используемого в тепловом насосе. Это может быть:

  • компрессор роторного типа,
  • компрессор спирального типа.

Компрессор спирального типа является наиболее эффективным, поскольку он может работать при более низком сетевом напряжении (до 187 В) и позволяет точно регулировать температуру воды - даже до 0,5 ° C.

Как увеличить КПД теплового насоса COP?

Как видите, конструкция теплового насоса способствует достижению высокого КПД. Однако можно увеличить КПД COP за счет расширения системы отопления дополнительными элементами.В случае тепловых насосов Vaillant они могут дополнительно получать энергию от фотоэлектрических панелей.

Как вы можете повлиять на эффективность машины?

  • Установите системный контроллер . На эффективную работу отопительных приборов влияет автоматика, управляющая системой центрального отопления, например, системный контроллер multiMATIC VRC 700 . На основании анализа погодных условий и предпочтений домочадцев контроллер самостоятельно управляет отоплением в доме.Он также позволяет отслеживать потребление энергии (электричество и газ, а также для вентиляции и охлаждения) и выработку энергии из окружающей среды (для солнечных коллекторов и тепловых насосов).
  • Выберите соответствующий тепловой насос . Чтобы вложения в установку теплового насоса были прибыльными и, таким образом, привели к снижению счетов за отопление и электроэнергию, вам следует обратить внимание на коэффициент полезного действия COP теплового насоса . Оптимизация работы всей системы отопления означает низкие эксплуатационные расходы, что является одним из самых больших преимуществ для пользователей тепловых насосов.Конечно, помимо конструкции теплового насоса, очень важны его рабочие параметры. Чем ниже температуру системы отопления в здании поддерживают тепловые насосы, тем выше будет КПД.

Благодаря использованию возобновляемой энергии тепловые насосы являются одними из самых энергоэффективных отопительных приборов. Например, тепловой насос воздух-вода aroTHERM Split экономит до 50% затрат на электроэнергию и снижает выброс вредных веществ в окружающую среду на 30%. COP , КПД для тепловых насосов Vaillant может достигать 5,0. Поэтому выбор теплового насоса, который снабжает здание теплом и нагревает воду с низким энергопотреблением, является наиболее экономичным решением.

.

7 мифов о тепловом насосе

Первоначально, много лет назад, тепловые насосы со старой компрессорной технологией имели на 76 дБ более высокий уровень шума для наружного блока. Уровень звуковой мощности наружный блок (в нашем случае тепловой насос Belaria) при обогреве 54-57 дБ, в зависимости от размера насоса. Звуковое давление составляет 35-38 дБ на расстоянии 5 м и 29-32 дБ на расстоянии 10 м, если наружный блок расположен в перед зданием.Эти значения снижаются на 3 дБ при условии, что наружный блок самодостаточен. Значения давления для углового монтажа повышение шума на 3 дБ. Источниками шума являются вентиляторы и компрессоры (в последние годы произошли значительные изменения в компрессорной технологии и уровне шума. значительно уменьшилось, особенно в случае спиральных компрессоров, по сравнению с поршневыми компрессорами, которые использовались вначале). Разница между общей звуковой мощностью (звук устройства), а восприятие акустического давления, то есть шума, который мы испытываем, зависит от ряда факторов, напримерв: условия монтажа, изоляция и т. д.

Для облегчения сравнения с другими распространенными источниками шума мы приводим следующие уровни звука:
0 дБ: тишина (порог слышимости), акустическая лаборатория
10 дБ: шелест листьев на слабом ветру
20 дБ : шепот
30 дБ: очень тихая улица без движения
40 дБ: шум в доме
50 дБ: шум в офисах
60 дБ: пылесос
70 дБ: интерьер шумный ресторан, рвущаяся бумага, салон автомобиля

.90,000 Тепловые насосы - Allegro.pl

Тепловые насосы

С назначением следующих отопительных сезонов возникают мысли о том, который использовался до сих пор. система отопления - сохраняется ли она в условиях динамично меняющихся цен на топливо для отопления? выгодно? Новостройки также рассматривают альтернативные источники тепла. Дом. Одна из возможностей, которая позволит вам заменить традиционные топливные печи, - это насос. теплый. Как они работают и на что стоит делать ставку?

Тепловой насос - принцип действия

Насосы данного типа относятся к низкотемпературным отопительным приборам.Тепло, которое они производят он получается в результате типичных физических изменений, происходящих в его замкнутом контуре. такие устройства, как испарение, сжатие, конденсация и расширение рабочего тела. Эти процессы они вызывают перетекание тепловой энергии от нижнего источника к верхнему, что обеспечивает циклическую работу Тепловой насос.

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы обычно характеризуются аналогичной конструкцией верхнего контура источника - установки. центральное отопление. Однако отдельные типы насосов различаются по нижнему источнику, то есть цепь, которая подает энергию на насос.

Самыми популярными устройствами этого типа являются рассольно-водяные насосы. Остальные типы насосы воздух-вода и вода-вода. В первом случае насос черпает энергию от солнца. скопились в земле. Эти насосы считаются наиболее производительными. В свою очередь, насосы типа воздух-вода используют воздух как источник энергии. Они идеальны, когда температура воздуха не опускается ниже -5 градусов по Цельсию. При более низких температурах они падают эффективность. Водо-водяные устройства, в свою очередь, потребляют энергию из подземных водотоков.Однако установка этого типа требует доступа к водотокам соответствующей пропускной способности, а также через контакт с минерализованной водой подвержен коррозии.

Почему стоит делать ставку на тепловые насосы?

Тепловые насосы, особенно геотермальные, теперь считаются самыми экологичными способы обогрева вашего дома. Они требуют действительно небольшого количества электричества для оперативная и результативная работа. Прочие услуги, связанные с отоплением с помощью теплового насоса это большая экономия финансовых средств.Выбор данной установки не требует строительства дымохода, так как также ежегодная покупка топлива. Его работа намного проще - он не требует чрезмерное усилие, и только правильная настройка параметров. К тому же тепловые насосы потрясающие долговечные - могут работать даже несколько десятков лет!

.

Как работают тепловые насосы? - Отопление

Тепловые насосы


Тепловой насос - это своего рода экологическое устройство, позволяющее использовать природные ресурсы бесплатной энергии. Для отопления домов чаще всего используются грунтовые тепловые насосы. Это связано с более низкой платой за отопление и меньшими финансовыми затратами, связанными с работой теплового насоса. К тому же цена устройства окупается через несколько сезонов, а сам насос является экологичным устройством, поскольку не выделяет вредных веществ в окружающую среду.

Используйте


И геотермальный тепловой насос, и воздушный тепловой насос, используемые для отопления индивидуальных домов, могут иметь самую разную мощность - от нескольких до нескольких десятков киловатт. Тепло, излучаемое тепловым насосом, распределяется по всему зданию через радиаторную систему или систему теплых полов. Эффективное решение использования теплового насоса - использовать его для нагрева воды на кухне и в ванной комнате.Их также можно использовать для нагрева воды в бассейне, что гарантирует правильную температуру и экономичность.


Как работают тепловые насосы


Наиболее часто используемым и набирающим популярность в области обеспечения тепловой энергией для отопления домов является компрессорный тепловой насос. В замкнутом контуре теплового насоса есть специальный хладагент, который циркулирует, забирая тепло от любого источника тепла, которое испаряется и конденсируется, передавая тепло через теплообменник к верхним источникам.В испарителе и конденсаторе происходит фазовый переход, расширение происходит в клапане, а сжатие - в компрессоре. Независимо от того, является ли это тепловым насосом из грунта или тепловым насосом с воздушным источником, принцип работы аналогичен принципу работы холодильника, в котором тепло отводится изнутри (поддерживая низкую температуру). Насос использует существующий внешний источник, и чем эффективнее, тем выше температура источника. Однако у геотермальных тепловых насосов есть другое назначение, чем у холодильников, в том, что они доставляют тепло, а не принимают его.

Тепловой насос обеспечивает в несколько раз больше энергии, чем было потреблено. Поставляемый 1 кВт электроэнергии преобразуется в от 3 до 6 кВт тепловой энергии. В контуре теплового насоса два источника: нижний (от которого забирается тепловая энергия) и верхний (откуда поступает энергия). Верхний источник определяет полезный эффект теплового насоса, а нижний источник обеспечивает подачу сырья в виде энергии для обработки. В конденсаторе энергия поглощается водой или воздухом, а затем используется для обогрева.

Типы тепловых насосов


Большинство установленных насосов используются для отопления частных домов, где наиболее распространенным источником естественного тепла является земля. Поверхностные воды из рек, озер и морей обычно недоступны для индивидуальных хозяйств. Иногда для работы тепловых насосов используют грунтовые воды из колодцев или глубоких водозаборов. В последние годы большую популярность приобрели воздушные тепловые насосы, то есть те, в которых в качестве нижнего источника используется воздух.

Земляные тепловые насосы


Вертикальный зонд

Почву можно использовать в качестве донного источника, поскольку содержащаяся в ней энергия берется из атмосферы и накапливается слоем в несколько десятков метров. Температура грунта практически не меняется в течение года и, что самое главное, всегда положительная. Лучше всего от этого слоя отводить тепло. Это делается путем установки вертикальных зондов (глубина 80-200 м). Вертикальный теплообменник, помещенный в скважину, представляет собой замкнутый контур, в котором циркулирует водно-гликолевый раствор незамерзания.Извлеченное тепло преобразуется тепловым насосом в энергию, необходимую для центрального отопления и производства горячей воды.


Горизонтальный коллектор

Не менее часто для теплового насоса используются горизонтальные коллекторы, расположенные на глубине примерно 1,0 - 1,6 м, где температура меняется в течение года, но ее суточные колебания минимальны. На этом уровне температура в нашем климате в июле + 17 ° C, а в январе + 5 ° C.Расположенный в земле горизонтальный коллектор ни в коем случае не мешает вегетации растений, растущих в саду. Наибольшее количество тепла можно получить, разместив коллекторы во влажной почве.

Тепловые насосы вода / вода


Подземные воды 9000 7


В случае недостаточно большого участка также используется тепловой насос, забирающий энергию из системы из двух глубоких колодцев. Погружной насос погружается в один водозаборный колодец.Он забирает воду и передает ее наружу к теплообменнику теплового насоса. Затем охлажденная вода переливается во второй сливной колодец. Из-за высокой температуры грунтового источника (7-10 ° C) тепловые насосы, работающие в системе глубоких скважин, достигают очень высокого КПД.

Поверхностные воды

Поверхностные воды, то есть реки, озера, пруды, также могут быть источником тепла для насосов. Горизонтальный коллектор, залитый водным раствором антифриза, затем разлагается на дне резервуара с водой.Даже когда водоем зимой замерзает, это не помеха для получения из него тепловой энергии.

Воздушные тепловые насосы


Атмосферный воздух


Воздух - легкодоступный источник тепловых насосов. Однако существует обратная зависимость между его эффективностью как источника тепла и нашей потребностью в энергии - когда она наибольшая, количество тепла, которое может быть удалено из воздуха, наименьшее.Вентилятор всасывает воздух и перемещает его через испаритель теплового насоса. Часть тепловой энергии, накопленной в воздухе, передается в систему отопления здания.

Новый способ сверления ГРД

Инновационный метод геотермального бурения GRD (Geothermal Radial Drilling).
Технология GRD создавалась с учетом малогабаритных зданий, как на этапе проектирования, так и в существующем. Он заключается в том, что зонды заземления укладываются радиально, наклонно в разные стороны и под разными углами.Количество и длина скважин зависит от архитектурных и почвенных условий. Вся установка зонда выполняется одним буровым станком, который устанавливает зонды в грунте радиально под углом 35-65 ° на глубине 50 метров.

Новая технология имеет много преимуществ:

  • Буры производятся из одной скважины, благодаря чему мы минимизируем опустошение участка
  • Небольшие габариты и вес позволяют работать на развитой территории
  • Идеальное решение для модернизации отопительной системы
  • Наиболее энергичные слои почвы будут использованы по максимуму.
  • Из одной скважины можно получить до 1000 м скважин, что позволяет питать даже более крупные установки.
  • Возможность проведения буровых работ зимой при низких температурах наружного воздуха
  • 90 105

    .

    Что необходимо проверить перед установкой теплового насоса?

    Тепловой насос - это экономичный и перспективный метод отопления. Как описано в предыдущей статье, он особенно рекомендуется для новых и модернизированных зданий, которые не теряют столько тепла в окружающую среду, как неизолированные здания. Они могут быть основным источником горячей воды и отопления для большинства польских домов. Прежде чем принять решение о покупке, нам необходимо проверить некоторые важные детали.

    Выбор метода нагрева будет зависеть, среди прочего, от по потребности в тепле. Мы можем найти их в проекте здания. Если у нас его нет, воспользуемся сертификатом энергоэффективности здания (энергетическим сертификатом) или бесплатным калькулятором Ekodom.

    Сколько нам нужно отопления?

    Проект (или калькулятор Ekodom) подскажет, какая тепловая мощность нам нужна для самого холодного дня в году.В зависимости от региона в строительных стандартах указано, что среднесуточная температура может упасть с -16 ° C или даже до -24 ° C. Наиболее суровые условия в районе Сувалки и Закопане, а самые легкие - в Нижней Силезии и на побережье Балтийского моря. Центр страны должен быть готов при -20 ° C. Данные по системам централизованного теплоснабжения показывают, что стандарты хорошо соответствуют действительности. Даже если среднесуточная температура ниже -20 ° C (что бывает крайне редко), преобладает высокая солнечная погода и некоторое количество тепла попадает внутрь через окна.Прошлой зимой (первой такой суровой за много лет) мы даже близко не подошли к расчетной -20 ° С.

    См. Также: Тепловой насос - можно ли его установить у себя дома?

    При более высоких температурах требуемая мощность пропорционально уменьшается. Если при -20 ° C на улице и + 20 ° C внутри нам нужен обогрев мощностью 10 кВт, то при 0 ° C на улице нам нужно всего 5 кВт (или даже меньше, потому что мы и наши электрические устройства также излучают тепло, поэтому выше 15-18 ° C на улице отопление не требуется).Если мы хотим иметь дополнительный источник тепла в дополнение к нему, важно установить минимальную рабочую температуру теплового насоса. Если предположить, что, например, мы нагреваем экологически до -10 ° C, а газовый котел запускаем ниже этой температуры, то нам понадобится тепловой насос мощностью 7,5 кВт при -10 ° C. Работоспособность устройства зависит от температуры наружного воздуха. Чем он теплее, тем легче отводить тепло из окружающей среды, поэтому получаемая мощность больше.

    Достаточно ли нам электричества?

    Как нетрудно догадаться, потребление энергии будет увеличиваться при понижении температуры наружного воздуха.Техника хорошего класса способна отсасывать тепло из окружающей среды даже при температуре -25 ° C. Более худшие теряют эту функцию уже при температуре от -10 ° C до -15 ° C. Большинство тепловых насосов оснащены нагревателями, которые могут нагревать воду независимо от температуры, даже в случае выхода из строя наружного блока. Мы еще теплые, к сожалению, потребление энергии увеличивается втрое.

    Высокое энергопотребление может привести к выдуванию пробок. Перед покупкой теплового насоса проверьте максимальную потребляемую мощность и количество фаз. Это зависит как от договора с энергокомпанией, так и от предохранителей.Если вся квартира подключена к однофазному выключателю с допустимым током 35 А, максимальная мощность составит 8,05 кВт, а свет можно выключить, когда потребление превысит 9,1 кВт. И все же тепловой насос - это еще не все - у нас также есть стиральная машина, утюг, электрический чайник и, возможно, даже индукционная плита. После включения хотя бы некоторых из этих устройств для теплового насоса останется мало энергии. Следовательно, нам нужно найти информацию о его максимальной электрической мощности (в кВт) и потреблении тока (в амперах - например, 20 А).При проверке технических данных теплового насоса учитывайте потребляемую мощность во время нормальной работы и пиковое потребление после включения нагревателей (если таковые имеются). Тепловые насосы меньшего размера (включая простые блоки воздух-воздух) подключаются к одной фазе. Более крупные (с тепловой мощностью выше 10 кВт) часто требуют трехфазного подключения.

    Помимо предохранителя важен и диаметр кабеля питания. Предохранитель нужно подбирать так, чтобы он отключал электричество до того, как сгорел кабель, но в старых постройках бывают разные сюрпризы.Стоит попросить электрика проверить сопротивление кабеля, используемого для питания теплового насоса. Если «в пути» с ним что-то не так, после подключения дополнительного приемника мы рискуем коротким замыканием или даже возгоранием. Часто установщик просто решает проложить новый кабель прямо к распределительной коробке.

    В старых зданиях (особенно в многоквартирных домах) может быть невозможно подключить тепловой насос с большей мощностью. В случае успеха, возможно, мы сможем использовать возможную опору с обогревателями только тогда, когда другие энергоемкие устройства не работают.

    У меня старые трубы и радиаторы - нужно ли их менять?

    Тепловой насос воздух-вода отапливает дом с помощью контура центрального отопления. В новостройке с этим проблем не будет. В существующем давайте сначала посмотрим, в чем заключается установка. Сливаемая из радиаторов вода прозрачная или красная? А может черный? Иногда даже относительно новая установка может нас неприятно удивить. Оцинкованные стальные трубы особенно чувствительны - их ни в коем случае нельзя использовать для нагрева воды.Лучше алюминий, нержавеющая сталь и медь. Композитные трубы - это хорошая технология: твердый материал (например, алюминий, базальтовое волокно) придает жесткость, снижает тепловое расширение, а пластмассы защищают металл от контакта с водой и обеспечивают легкое соединение.

    Самые старые установки центрального отопления были созданы из чугунных труб большого диаметра. Вода в них циркулировала только за счет силы тяжести. С тепловым насосом это невозможно - температура воды ниже (обычно 40-55 ° C ниже по потоку от теплового насоса, чем она ниже, тем эффективнее он работает), поэтому поток воды должен форсироваться водяным насосом. .Тогда диаметры труб будут меньше, но не слишком малы, чтобы не ограничивать поток воды.

    Если вносить изменения в установку, стоит обратить внимание на радиаторы. Использование разных металлов в одном цикле - например, стали, алюминия и меди - может вызвать ускорение коррозии стали более активным металлом (медью). Хороший специалист знает, как этого избежать. У него есть выбор, среди прочего использование ингибиторов коррозии или пластиковых прокладок на стыках труб.

    При замене радиаторов обращайте внимание на их мощность - продавцы обычно указывают параметры на очень высокую температуру воды - даже 90 ° С.Радиатор, наполненный кипящей водой, излучает много тепла, но когда мы используем тепловой насос, мы предпочитаем, чтобы вода не горела, поэтому реальная мощность радиатора в нашем доме будет ниже. Именно поэтому мы выбираем радиаторы больших размеров - чем больше, тем лучше, благодаря которым тепловому насосу не нужно будет нагревать воду до такой высокой температуры, и они будут потреблять меньше электроэнергии. Если мы только строим или проводим капитальный ремонт, давайте рассмотрим теплые полы или капиллярные маты (их также можно разместить под поверхностью стен и даже потолка).Благодаря им радиаторы исчезнут из нашего интерьера, а источник тепла сможет работать эффективнее, чем при «обычном» отоплении. Другой вариант - воздушное отопление - используется довольно редко, хотя также может хорошо сочетаться с тепловым насосом.

    Насос ГВС

    Есть несколько способов совместить отопление дома с приготовлением горячей воды с помощью теплового насоса. Самый простой способ - купить небольшой прибор, предназначенный для ГВС, и нагревать его, как прежде. Цены на такие небольшие тепловые насосы начинаются от нескольких тысяч злотых и часто имеют встроенный накопительный бак на 150-300 литров горячей воды.Они могут нагревать воду до + 55 ° C, что больше, чем нужно для теплых полов. Их прикрепляют к вентиляционным каналам, поэтому они могут стоять внутри в месте, где они могут легко проникнуть в стену.

    В резервуаре ГВС может быть дополнительный змеевик, чтобы «украсть» тепло, например, для центрального отопления. Устройства ГВС обычно имеют небольшую тепловую мощность (1-2,5 кВт), поэтому для отопления они не подходят, кроме пассивной конструкции. В переходный сезон мы можем получить от них немного тепла, но в ноябре нам придется извиниться перед котлом.

    «Настоящие», большие тепловые насосы типа воздух-вода также могут быть подключены к ГВС и отбирать у них тепло для отопления с помощью змеевика (достаточно большого). Однако помните, что потребление электроэнергии зависит не только от количества выделяемого тепла, но и от температуры, при которой оно производится. Если у нас низкотемпературная установка (например, капиллярные маты), нет смысла нагревать воду до 55 ° C с помощью теплового насоса, а затем подавать отопление с температурой 30 ° C. Вполне возможно, что выгоднее будет купить два тепловых насоса - маленький высокотемпературный для ГВС и больший для низкотемпературного отопления.Звучит как огромные расходы, но поскольку расходы на отопление достигают нескольких тысяч злотых в год, дополнительный небольшой насос ГВС может окупить нас дважды в течение нашей жизни. Если у нас есть традиционная высокотемпературная система отопления, чаще всего мы просто обеспечиваем центральное отопление и горячую воду от одного насоса, конечно, таким образом, чтобы вода, циркулирующая в радиаторах, не смешивалась с краном.

    Так на что я могу рассчитывать?

    Тепловой насос может быть основным источником отопления и горячего водоснабжения для большинства зданий.Для тех, у кого есть соответствующий строительный стандарт, он может быть даже единственным. Прежде чем покупать его (особенно для старого здания), давайте проверим, сколько тепла нам действительно нужно. Не исключено, что наша покупка будет нагревать только водопроводную воду, либо насосу придется работать с дополнительным источником тепла. Однако если мы начнем с проверки всего вместе со специалистами, мы избежим сюрпризов и узнаем, что действительно сработает в нашем здании.

    .

    Тепловые насосы - оно того стоит?

    Тепловые насосы

    Тепловые насосы - это устройства, которые собирают тепловую энергию из окружающей среды здания (воздуха или почвы) и доставляют ее в систему центрального отопления. и / или горячая вода Таким образом, экологическая энергия получается при относительно низких затратах.

    Геотермальные насосы используют тепло земли. Главное преимущество грунтовых насосов - это практически постоянная температура грунта в отопительный сезон. Чем глубже мы углубляемся в землю, тем выше эта температура.Поэтому вертикальные грунтовые насосы являются более стабильным решением, чем горизонтальные грунтовые насосы. Однако в первом случае стоимость установки такого устройства выше. Кроме того, в случае с горизонтальными устройствами важна площадь участка, на котором установлено устройство, а также степень затенения такого участка.

    Воздушные насосы намного дешевле своих наземных аналогов. При этом воздух показывает гораздо большие колебания температуры в течение года, что существенно влияет на работу насоса.Тем не менее, эта технология динамично развивается, в основном за счет таких преимуществ, как: более низкие инвестиционные затраты; возможность кооперации с существующим источником тепла, что делает его более привлекательным в случае модернизации существующих зданий. Современные воздушные тепловые насосы также не имеют проблем с обеспечением необходимого отопления даже при сильных морозах. Однако это делается менее экономичным способом. Тогда их эффективность будет намного ниже, и они будут использовать гораздо больше электроэнергии для получения того же количества тепла.Тем не менее, они смогут самостоятельно покрыть потребность в тепле в течение всего сезона.

    Отопление дома

    Важным элементом при выборе теплового насоса является способ отопления дома. Другой тепловой насос подойдет для дома с подогревом пола, а другой - для дома, отапливаемого радиаторами. В случае теплового насоса первым выбором метода отопления должно быть поверхностное отопление, но не обязательно теплый пол. Также существуют системы потолочного или настенного отопления.Такие поверхностные системы позволяют снизить температуру теплоносителя, что, в свою очередь, увеличивает эффективность насоса. Однако, если мы решим использовать радиаторы, первым делом нужно убедиться, что тепловой насос сможет нагреть теплоноситель до рабочей температуры радиатора. В качестве альтернативы можно использовать двухвалентную систему, то есть двойной источник тепла. Вспомогательный источник затем будет активирован в случае низкой температуры наружного воздуха и будет работать в качестве поддержки для работающего теплового насоса.

    Выбор теплового насоса

    На выбор мощности теплового насоса влияют несколько факторов. Прежде всего, что это за насос (воздушный или грунтовый), какой тип отопления используется в отапливаемом здании (поверхностный или радиаторный), какая поверхность обогрева и насколько утеплено здание. Самый простой способ - подобрать насос для проектируемого нового дома. Затем вы можете обсудить со специалистом все плюсы и минусы установки теплового насоса, вы можете выбрать двухвалентную систему или сам тепловой насос.В новом одноквартирном доме площадью 150 м 2 должно хватить насоса мощностью до 10 кВт.

    Ситуация значительно усложняется, когда дело доходит до модернизации вашего дома. В этом случае источник тепла уже есть, здание различными способами утеплено, а территория участка благоустроена, что затрудняет установку, например, горизонтального грунтового насоса. В такой ситуации лучше всего вести диалог со специалистом, который проанализирует тепловые потребности вашего дома и поможет выбрать правильную мощность насоса.

    КПД теплового насоса

    Благодаря использованию возобновляемых источников, таких как геотермальное тепло или тепло воздуха, тепловой насос является одним из самых эффективных нагревательных устройств. КПД насоса в момент работы, обозначаемый как COP, означает, сколько тепла вырабатывает насос с определенным количеством электроэнергии. Например, COP = 4 означает, что на каждый 1 киловатт-час потребляемой электроэнергии насос производит 4 киловатт-часа тепловой энергии.Чем выше КПД насоса, тем он энергоэффективнее. В то время как COP сообщает нам, сколько электроэнергии потребляет тепловой насос в данный момент, с помощью коэффициента SCOP мы можем рассчитать, сколько электроэнергии он будет потреблять в течение года или в течение отопительного сезона. Таким образом, мы можем посчитать, сколько будет стоить обогрев дома тепловым насосом. Таким образом, SCOP - это количество тепловой энергии, подаваемой для обогрева дома, по отношению к количеству электроэнергии, используемой в то же время, например, в течение года.Таким образом, он учитывает суточные колебания температуры источника тепла (например, воздуха), что дает нам лучший обзор эффективности насоса. При сравнении двух насосов лучше руководствоваться коэффициентом SCOP, поскольку он лучше отражает реальную потребность устройства в энергии, а также теплопроизводительность за отопительный сезон.

    Стоит ли выбирать установку теплового насоса?

    • Тепловые насосы экономичны - срок окупаемости по сравнению с отоплением дома нефтью или углем для новостроек составляет от 5 до 7 лет.
    • Тепловые насосы имеют постоянный источник топлива - насосы работают от электричества, поэтому нет необходимости искать топливо по доступной цене, как в случае с котлами.
    • Тепловой насос также может охлаждать помещения летом - существуют решения с насосами, которые вместо обогрева помещений летом отбирают из них тепло и работают как кондиционер.
    • Тепловые насосы - это возможность для экологического отопления - из-за растущей доли возобновляемых источников энергии в структуре энергопотребления тепловые насосы получают все больше и больше «зеленой» электроэнергии.Кроме того, можно интегрировать тепловой насос с домашней фотогальваникой, что еще больше снизит счета за электроэнергию.
    • Тепловые насосы могут рассчитывать на государственную поддержку - обсуждаются проекты программ помощи по установке тепловых насосов. В ближайшие несколько лет можно получить финансирование для инвестиций в тепловой насос, поскольку Польша для достижения целей климатической политики должна декарбонизировать свой сектор отопления.

    Калькулятор

    Мы запустили калькулятор, который поможет вам ответить на вопрос, окупятся ли вложения в установку теплового насоса.Мы приглашаем Вас.

    .

    Смотрите также