Тепловые насосы

Компания "БиТерм" предлагает оборудование и материалы, проектирование и монтаж отопления с тепловыми насосами "под ключ".

 Итак, мысленно вы подходите к тому, что: газа на участке нет и не будет, электричество дорогое, топить дом дровами не очень хочется, дизелем тоже. Есть вариант – тепловой насос! Что же за зверь такой, наверное дорогой и сложный? Ну, это смотря с какой стороны посмотреть…

Действительно, имея газовую трубу возле дома нет смысла городить огород, вешаешь на стенку газовый котелок и бед не знаешь. Но, видите ли, приспичило мне купить участок черт знает где, вдалеке от крупных городов и поселков, чуть ли не на хуторе, где из коммуникаций есть только электричество. А дом не маленький, плюс баня и хозблок.

Неужели есть смысл вкладывать деньги в такую систему? Наш ответ: есть, и вот почему.

Принцип работы.

   Тепловой насос (ТН) это устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамически тепловой насос аналогичен принципу работы холодильника. Однако если в холодильнике 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 этот принцип действует наоборот. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель - теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту.

   Как и холодильник, тепловой насос, а именно привод компрессора, потребляет энергию для реализации термодинамического цикла. 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 достигает 55°C, что позволяет использовать практически любую систему отопления: водяные теплые полы, радиаторы, внутрипольные конвекторы, системы воздуховодов. Тепловой насос может работать как на нагрев зимой, так и на охлаждение летом. Экономия энергетических ресурсов при использовании ТН достигает 80%.

   Основное преимущество тепловых насосов – экономичность. Для передачи в систему отопления 1 кВт*ч тепловой энергии ему необходимо затратить всего 0,2-0,5 кВт*ч электроэнергии. Коэффициент полезного действия (КПД) теплового насоса на первый взгляд может показаться больше 100%, однако работа теплового насоса полностью подчиняется закону сохранения энергии. Действительно, устройство потребляет энергии меньше, чем производит тепла. Но такие расчеты не учитывают другие источники энергии, кроме потребляемого электричества. Такими источниками обычно являются теплый воздух, земля и вода, нагретые солнцем или геотермальными процессами. Электроэнергия в устройстве не тратится непосредственно на нагрев теплоносителя системы отопления (или воздуха при воздушном отоплении), а тратится на отбор низкопотенциального тепла от этих природных источников. Т.е тепловой насос имеет два источника энергии - электричество и источник низкопотенциального тепла, который находится вокруг нас.

   Иначе говоря, с помощью системы отопления с тепловым насосом можно использовать тепло окружающей среды, затрачивая энергию только на ее получение. Эффективность таких систем достигает от 2 до 5 раз, в зависимости от выбранного типа теплового насоса и, соответственно, источника низкопотенциального тепла.

   По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на следующие основные типы: «грунт-вода», «вода-вода», «воздух-вода», «грунт-воздух», «вода-воздух», «воздух-воздух».

Геотермальные тепловые насосы.

   Геотермальные тепловые насосы используют тепло земли, наземных либо подземных грунтовых вод. По способу отбора тепла они бывают горизонтальные, вертикальные и водные.

Вертикальные.

   Коллектор размещается вертикально в скважину глубиной около 100м. Этот способ применяется в случаях, когда площадь земельного участка или существующий ландшафт не позволяют разместить контур горизонтально.

   Скальная порода требует бурения одной или нескольких скважин на глубину, определяемую необходимой мощностью теплового насоса. В скважину опускается U-образный оголовок зонда с двумя полиэтиленовыми трубами диметром 40мм, составляющими контур. Контур заполняется антифризом. Ориентировочно на 1 погонный метр скважины приходится 50 Вт тепловой мощности насоса. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт (необходимая тепловая мощность для дома площадью от 120 до 150м.кв.) необходима скважина глубиной около 200м. Бурить скважину глубиной 200 метров нецелесообразно, поэтому обычно делают несколько скважин меньшей глубины, в данном случае две по 100 метров и диаметром 150мм. Температура в скважине круглый год почти не меняется и составляет примерно 5-7 градусов. Это один из наиболее эффективных способов отбора тепла для теплового насоса.

Горизонтальные.

   Коллектор размещается кольцами или извилисто в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунта. Такой способ является одним из самых эффективных при условии отсутствия дефицита земельной площади для размещения контура.

   Тепловые насосы с горизонтальным контуром осуществляют отбор тепла от грунта, чья температура на глубине нескольких метров не меняется в течение года, что делает установку практически независимой от погоды. Монтаж коллектора происходит следующим образом. Трубопровод зарывают в землю на 30-50 см ниже уровня промерзания грунта в данном регионе. Для Беларуси эта глубина в среднем 1,2 -1,5 метра. При такой схеме не требуется бурение, но требуются более обширные земельные работы на большой площади, на которой категорически запрещено в дальнейшем возведение каких-либо построек, а также высадка крупных деревьев.

   Эффективность горизонтального контура почти такая же, как и при отборе тепла из скважины. Если есть возможность, то лучше использовать участок с влажным грунтом (влажный песок, гравий, глина), если же это сухой песок, то контур надо сделать длиннее. Это связано с тем, что вода и глина обладают большей теплопроводностью, чем песок. Расчет длины контура производится исходя из необходимой тепловой мощности ТН: на 1 м трубопровода в глине или влажном грунте 30-40Вт, в сухом песке 10-20 Вт на 1 метр контура. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 300-400м (2,5-3,5 сотки земли) для влажного грунта и 600 - 1200м для сухого (5 -10 соток).

Водные.

   Коллектор размещается извилисто либо кольцами в водоёме (озере, пруду, реке) ниже глубины промерзания. Это наименее затратный вариант, но для разных регионов требования по минимальной глубине и объёму воды в водоёме могут существенно отличаться.

   При использовании в качестве источника тепла близлежащего водоёма контур укладывается на дно, на глубину не менее 2 метров. Ориентировочное значение тепловой мощности на 1 м трубопровода - 40 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной около 400 м.

Воздушные тепловые насосы.

   Для тепловых насосов воздушного типа источником отбора тепла является воздух. Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии сильно зависят от климатических условий, особенно, если источником отбора тепла является атмосферный воздух. Системы «воздух-воздух» и «воздух-вода» работают зимой при минимальных значениях температуры воздуха до - 25 градусов.

   Эффективность воздушных тепловых насосов непостоянная величина, она меняется от 2 до 5 раз в зависимости от изменения температуры воздуха. В среднем за отопительный сезон в Беларуси эффективность ТН около 2,2 раза. Чем ниже температура воздуха, тем ниже эффективность. При сильных морозах (а в Беларуси сильные морозы продолжаются менее 10% всего отопительного периода) воздушный ТН наименее экономичен, поэтому целесообразней использовать дополнительный теплогенератор. Обычно в качестве резервного источника тепла устанавливают твердотопливный, дизельный или электрический котел. 

Для индивидуального расчета системы отопления с тепловым насосом присылайте заявку на наш e-mail: Включите Java-скрипт!