Тепловой насос - обогрев без загрязнения окружающей среды

Тепловой насос - это определенно экологическое решение. Это устройство для отопления здания использует энергию, доступную в окружающей среде - в земле, воздухе, воде. Он ничего не сжигает и поэтому не выделяет вредных веществ.

Еще несколько лет назад тепловые насосы считались дорогой и модной игрушкой, и почти никто не понимал, как работают эти устройства. В прошлом году они были установлены в каждом восьмом европейском доме. Рынок тепловых насосов типа воздух-вода для систем центрального отопления вырос за последний год на 55%.

Огромный рост популярности тепловых насосов обусловлен несколькими причинами: большим спросом у покупателей, падением цен на эти устройства, простотой установки воздушного варианта по сравнению с землей. Не последнюю роль играют экологические соображения - забота о природе и качестве воздуха, которым мы дышим.

Тепловой насос - как он работает?

В бытовой системе отопления тепловой насос выполняет те же функции, что и газовый или угольный котел, - он используется для подачи тепла в центральную систему отопления (центральное отопление) и для подготовки горячей воды для бытового потребления (горячая вода для бытового потребления). Котел вырабатывает тепло, сжигая газ или уголь, а насос перекачивает только его, а не является его источником. Его задачей является передача тепловой энергии, имеющейся в окружающей среде здания, - накопленной в грунте, воде, воздухе. Место, откуда насос берет тепло, называется нижний источник, отопительная система, к которой он передается, верхний источник.

Для работы насоса требуется электроснабжение, которое может быть обеспечено электростанцией (в нашей стране производится электричество, как правило, в процессе сжигания угля) или домашней фотоэлектрической системой (которая преобразует энергию солнечного излучения в электричество). Последнее решение является более экологичным. 1 кВт энергии, отбираемой из сети, позволяет получать из окружающей среды от 2 до 4 кВт тепловой энергии.

Отношение количества тепла, подаваемого в здание, к количеству электроэнергии, потребляемой насосом, является COP - основным параметром, характеризующим эффективность теплового насоса. Если вы получаете 4 кВт тепла из сети мощностью 1 кВт, то КПД составляет 4 (или 400%).

Устройство работает по тому же принципу, что и холодильник, который получает тепло от охлаждаемых продуктов и передает его в помещение. Тепловой насос перекачивает его из окружающей среды (даже при низкой температуре) во внутреннюю часть дома. В отличие от котлов, ему не нужен дымоход, подключение к газопроводу или хранение топлива.

Нижний источник теплового насоса - что это может быть?

Тепло, используемое насосом, поступает из нижнего источника. Это может быть грунт, вода или воздух, который аккумулирует в основном солнечную энергию.

До недавнего времени наибольшей популярностью пользовались грунтовые насосы, которые забирали тепло с земли. Они достаточно дороги, но эффективны. В последнее время насосы типа "воздух-вода" (воздух-вода) продаются лучше - не так эффективно, но доступно и просто в установке. Водяные насосы являются наиболее эффективными, но редко используются. Лишь немногие инвесторы имеют доступ к достаточно глубокому (не менее 3 м) озеру или пруду или имеют желание и возможность построить скважину (вход и выход), позволяющую использовать тепло из подземных вод.

Наземные насосы поглощают тепло с помощью горизонтальных или вертикальных коллекторов. Горизонтальный коллектор представляет собой обширную систему пластиковых труб, заглубленных чуть ниже зоны замерзания на глубину 1,5-2м. Они заполняются антифризующей жидкостью, обычно называемой рассолом - обычно раствором гликоля. При циркуляции в трубах жидкость отводит тепло из земли и передает его испарителю.

Эффективность горизонтального коллектора зависит от типа грунта и его насыщенности водой. Наилучшим является глинистый и влажный грунт - 1 м2, который имеет тепловой КПД 30-40 Вт. В случае сухой, неагрессивной почвы (песок) урожайность падает до 8-10 Вт/м2. Например: при мощности грунта 15 Вт/м2 и параметрах теплового насоса 10 кВт тепловой мощности и КС-4, горизонтальный коллектор требует 500 м2 земельного участка.

В вертикальном коллекторе трубы размещаются в скважинах глубиной от 30 до 200 метров. Это решение более дорогостоящее, но не требует такого большого участка земли и лучше с точки зрения производства, благодаря более высокой и стабильной температуре грунта на больших глубинах. В случае насосов, использующих тепло грунта и воды, COP обычно составляет от 4 до 5.

Для воздушных насосов типа воздух/вода, т.е. тех, которые забирают тепло из наружного воздуха и отдают его воде, циркулирующей в отопительном контуре, коэффициент COP колеблется от 2 до 3 (при -10°C). Эти значения не столь благоприятны, как у наземных насосов, но воздушный насос не требует установки более низкого источника, поэтому это не требует затрат. Заказчик не ограничивается площадью участка или доступом к воде, нет повышенного риска производственных ошибок, а установка может быть завершена в течение одного дня.

Воздушные модели могут эффективно работать даже при температуре наружного воздуха -25°C. В этом случае, однако, будет полезна поддержка от второго нагревателя - котла или камина. В насос может быть встроен электрический нагреватель.

Верхний источник теплового насоса - как лучше всего использовать тепловой насос?

Это система отопления, куда поступает тепло из нижнего источника. Разница в температуре между нижним и верхним источником имеет решающее значение для эффективности теплового насоса - чем меньше разница, тем легче насосу "толкать" тепло между ними.

При использовании вертикальных грунтовых коллекторов или грунтовых вод температура жидкости, поступающей в теплообменник, составляет 5-10°C. Температура жидкости, поступающей в теплообменник, составляет 5-10°C. При использовании вертикальных грунтовых коллекторов или грунтовых вод температура жидкости, поступающей в теплообменник, составляет 5-10°C. Горизонтальный коллектор, расположенный на дне резервуара для воды, обеспечивает температуру 4°C, горизонтальный грунтовой коллектор можно использовать для получения рассола с температурой около 0°. Для воздуха предполагается +2°C.

Традиционные отопительные системы с радиаторами были спроектированы исходя из предположения, что котел будет снабжать их водой с температурой около 70°С. В системах с радиаторами и газовыми конденсационными котлами температура рассольной среды снижена до 55°C. Плоское напольное отопление можно планировать таким образом, чтобы для обогрева здания использовалась вода с температурой всего 30-40°С.

Как вы видите, наименьшая разница в температуре между нижним и верхним источником является поверхностное отопление, на практике, чаще всего, это поверхностное отопление полов. Тем не менее, покрытие пола имеет определенные ограничения. В плохо изолированном доме он может оказаться слишком слабым при сильных морозах.

Поэтому при выборе отопления исключительно или почти исключительно с помощью теплового насоса необходимо позаботиться о наилучшей теплоизоляции здания. Для обогрева хорошо изолированного дома достаточно мощности 50 Вт/м2. При экономии энергии на 1 м2 площади поверхности требуется на 20 Вт меньше, в старых зданиях без теплоизоляции на 1 м2 - даже 200 Вт тепловой мощности! Тепловой насос такого дома его не нагреет.

Тепловой насос лучше всего использовать в сочетании с подогревом пола.

Насосы типа воздух-вода, - каковы их характеристики?

Это, как мы уже говорили, стало настоящим хитом на рынке отопительных приборов в последнее время. Они используются для обеспечения, как центрального отопления, так и горячего водоснабжения. В этой второй области маломощные насосы эффективно конкурируют с солнечными коллекторами - их цена ниже, чем стоимость солнечной установки, а установка намного менее громоздкая. В домах, где бытовая горячая вода нагревается твердотопливным котлом, они позволят выводить ее из эксплуатации в летний сезон, что дает экономию и значительно повышает комфорт проживания.

В основном, воздушные/водяные насосы делятся на 2 группы: сплит и моноблок.

Устройства сплит-типа состоят из двух блоков - внешнего и внутреннего. Первый, отвечающий за выработку энергии из окружающей среды, - это вентилятор, воздушный теплообменник, который является испарителем насоса, компрессора и расширительного клапана. Второй, установленный в здании и отвечающий за передачу тепла в систему отопления, включает в себя конденсатор и циркуляционный насос центрального отопления.

Раздельный насос состоит из двух агрегатов, один снаружи и один внутри дома.

Моноблочные блоки имеют все компоненты в одном корпусе. Обычно их размещают снаружи дома, к которому проходит только кабель питания, и две трубы - электропитание и обратный отвод от системы центрального отопления.

Тип моноблока воздушного/водяного теплового насоса.

Оба решения имеют свои преимущества и недостатки. Моноблочные насосы легко устанавливаются и заполняются хладагентом на заводе, поэтому монтажник не должен обладать так называемыми правами на хладагент. Его задачей является настройка оборудования и отвод труб, транспортирующих тепло в систему центрального отопления. Однако они должны быть защищены от замерзания, если насос останавливается во время заморозки, например, из-за перебоев в подаче электроэнергии.

Шум операционного устройства также является проблемой, поэтому его необходимо размещать вдали от спальни. В то же время, недалеко от дома, так как чем длиннее трубы, тем больше потери тепла.

Разделительные насосы заполняются хладагентом во время монтажа, что требует более высокой квалификации от подрядчика. Тем не менее, нет риска замерзания труб, соединяющих устройства, так как хладагент циркулирует в них. Внешний блок может находиться на расстоянии до 30 м от внутреннего блока, поэтому шум не будет мешать жильцам.

Воздушный тепловой насос для ЦТВС отопления

Небольшой воздушный тепловой насос позволяет нагревать горячую воду для бытовых нужд до 55°C.

Тепловой насос можно использовать четырьмя способами (четыре режима):

В моновалентном режиме блок покрывает 100% потребности здания в тепле. Так работают грунтовые и водяные насосы в домах с высокими энергетическими стандартами. В пневматических версиях только некоторые модели могут работать таким образом. Проблема заключается в сильных морозах. Если вы не хотите добавлять второй нагреватель и насос не работает, вы можете выбрать режим мономонопольного питания. Поддерживается встроенным нагревателем или электрическим бойлером.

В случае значительного снижения эффективности насоса альтернативный двухвалентный режим заменяется другим, более эффективным источником тепла в данной ситуации. В этом режиме насос работает с газовым, масляным или твердотопливным котлом и покрывает от 60 до 80% годовой потребности в тепле.

Еще лучшим решением является параллельный двухвалентный режим, когда насос поддерживается устройством, которое гибко настраивает мощность нагрева в соответствии с потребностями, например, газовый конденсационный котел. В этом варианте оба агрегата работают одновременно при определенной наружной температуре, и чем ниже температура, тем выше содержание воды в котле. Если затраты на энергию окружающей среды превышают затраты на отопление котла, насос выключается.