Тепловые насосы

ЗЕМЛЯ ПОЗАБОТИЛАСЬ СОГРЕТЬ ЧЕЛОВЕКА

  1. Зачем нужен тепловой насос? Когда следует выбрать тепловой насос?  Преимущества.
  2. Система отопления – тепловой насос и теплый пол.
  3. Модульная конструкция – мало места, красиво, быстро!
  4. Источник энергии. Необходимые требования.
  5. Пиковый электродогрев. Зачем?
  6. Принцип действия.
  7. Кондиционирование. Пассивное и активное.
  8. Экономический расчет. Окупаемость.
  9. Преимущества тепловых насосов. 

Зачем нужен тепловой насос? Когда следует выбрать тепловой насос? Преимущества

Тепловой насос - это источник энергии для вашей системы отопления и горячего водоснабжения, а также при необходимости - источник холода для системы кондиционирования. Основное отличие теплового насоса от других производителей тепловой энергии, например, электрических, газовых и дизельных, заключается в том, что при производстве тепла около 80 процентов энергии извлекается из окружающей среды. Тепловой насос «выкачивает» солнечную тепловую энергию из грунта, скальной породы или озера, накопленную за теплое время года.

В каком случае стоит сделать выбор в пользу теплового насоса как основного источника тепла в доме? Какие положительные стороны?

Прежде всего, выбирая тепловой насос, вы выбираете комфорт.

  • К вам на участок не приезжает топливозаправщик, оставляющий на газонах и дорожках радужные пятна мазута.
  • Вы избавляетесь от топливного хозяйства, создающего повышенную пожароопасность Вашего дома, нет помещений и складов ни в цокольном этаже, ни в гараже, ни в саду.
  • Нигде в доме нет копоти и не пахнет гарью, Вы не думаете о том, что топливо скоро закончится и надо заказывать еще.
  • Вы не зависите от качества топлива, и горелка не засоряется под новый год.
  • У вас нет дымовой трубы, иногда шумящей по ночам и  проходящей сквозь весь дом.
  • Дымовая труба – при желании, будет нужна только для камина.
  • Если вам не хватает подключенной электрической мощности для отопления электрокотлом – так может быть, 25% от необходимой мощности все-таки можно выделить?

И, конечно, это экономия энергии и денег. На сегодняшний день в России стоимость производства тепловой энергии значительно зависит от вида «топлива»: самым дешевым является природный газ, затем дизельное топливо и потом электроэнергия.

Однако, это только сегодняшняя ситуация, цена на энергоносители все время меняется, и разница между ними неуклонно сокращается.

Система отопления – тепловой насос и водяной теплый пол

Теплый пол и тепловой насос – это наиболее эффективное сочетание. Энергия не только «производится» экономно, но и экономно распределяется! Тепловой насос по сравнению с традиционной теплогенерирующей установкой позволяет сэкономить до 80% энергоресурсов, если же сравнивать систему отопления теплый пол с традиционной «радиаторной» системой отопления, то экономия энергии  между ними достигает 10-15 процентов. Более того, отношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой энергии тепловым насосом, «КПД» теплового насоса, во многом зависит от системы отопления, для которой поставляет тепло тепловой насос. Чем меньше расчетная температура теплоносителя, тем больше эффективность теплового насоса. В силу технических ограничений обычно температура, подаваемая в систему отопления из теплового насоса, не превышает 55С, причем температура обратной воды не должна превышать 50 градусов. При радиаторной системе отопления необходимо специально рассчитывать отопительные приборы, чтобы использовать носитель теплонасосной установки. При использовании системы отопления "теплый пол" никаких специальных расчетов не требуется, эти системы как будто созданы друг для друга!

Даже при правильном расчете радиаторной системы отопления использование системы отопления «теплый пол» всегда будет давать более эффективное использование энергии, накопленной в окружающей среде, потому что температура теплоносителя 30-40 градусов неприемлема при реальных размерах радиаторов. А это 20-25% из общего процента экономии энергии!

Конструкция – мало места, красиво, быстро!

Источник энергии. Необходимые требования

Источником энергии может быть грунт, скальная порода, озеро, вообще любой источник тепла с температурой - 1 градус Цельсия и выше, доступный в зимнее время. Это может быть река, море, выход теплого воздуха из системы вентиляции или какого-либо промышленного оборудования.

Внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду.

Материал трубопровода - полиэтилен

Диаметр трубопровода - 32 мм.

Теплоноситель – 30% раствор этиленгликоля (либо этилового спирта)

Расчет длины трубопровода, уложенного в землю или опущенного в скважину, рассчитывается по специальной программе.

Скважина

При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Не обязательно использовать одну глубокую скважину, можно пробурить несколько не глубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину.

Для предварительных расчетов можно использовать следующее соотношение – на 1 метр скважины приходится 50-60 Вт тепловой энергии.

Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной 170 метров.

Земляной контур

При использовании в качестве источника тепла участка земли трубопровод зарывается в землю на глубину 1,5 м. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами – 0,8-1 м. Специальной подготовки  почвы, засыпок и т.п. не требуется. Предпочтения к грунту – желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является помехой – это приводит лишь к увеличению длины контура.

Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода  20-30 Вт.

Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длинной 350-450 метров, для укладки такого контура потребуется участок земли площадью около 400 кв. метров (20м*20м).

Обязательно укладывать контур ниже уровня промерзания почвы – глубина в 1,5 м является оптимальной. Что касается садовой растительности – при правильном расчете контур не оказывает влияния на зеленые насаждения.

Озеро

При использовании в качестве источника тепла воды ближайшего водоема, реки контур укладывается на дно озера. Этот вариант является идеальным с любой точки зрения – короткий внешний контур, «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом.

Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода - 30 Вт.

Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длинной 300 метров.

Для того, чтобы трубопровод не всплывал, на 1 погонный метр трубопровода устанавливается около 5 кг груза.

Теплый воздух

Для получения тепла из теплого воздуха, например, вытяжка системы вентиляции, устанавливается специальная модель теплового насоса с воздушным теплообменником. Тепло из воздуха для системы отопления и горячего водоснабжения также можно собирать на производственных предприятиях, например, на хлебопекарнях, предприятиях по производству керамики, предприятиях с большим количеством вырабатываемого теплого воздуха и т.п.

Кстати, тепловой насос вырабатывает тепло не только в отопительный период - тепло для системы горячего водоснабжения вырабатывается круглый год. А для среднего загородного дома затраты на приготовление горячей воды составляют около 15-20 процентов.

Пиковый электродогрев. Зачем?

Практически во всех моделях тепловых насосов дополнительно установлен электронагреватель. Зачем? Дело  в том, что при выборе отопительной системы полная мощность рассчитывается исходя из максимальной потребности тепла, т.е. для покрытия тепловой нагрузки в самый холодный зимний день. Который, как правило, не бывает более одной недели, а из-за этого увеличивать мощность компрессора и потреблять больше электроэнергии не рентабельно. Для Санкт-Петербурга, например, минимальная расчетная температура минус 26 градусов Цельсия, а для Минска и Минской области минус 24 градуса (взято из климатологии).

Какой должна быть мощность выбираемого теплонасоса

Мощность традиционного источника тепла (котла) обычно выбирают так, чтобы она соответствовала теплопотерям дома или выше. В связи с тем, что капиталовложения в более сильный теплонасос высоки, как правило, выбирается агрегат с низшей мощностью. Поэтому в особенно холодные дни справиться с теплоснабжением теплонасосу помогают традиционные источники тепла: электричество, газ, твердое топливо и пр. Так как экстремально холодных дней бывает не так уж много, расходы на эксплуатацию традиционного источника тепла увеличиваются не сильно, зато сэкономленная инвестиция высока. Рекомендуем использовать теплонасос мощностью около 70% теплопотерь дома, которой достаточно, чтобы покрыть до 95% потребности тепла за целый год.

Pokrytí potřeby tepla rodinného domu

Кондиционирование. Пассивное и активное

Принцип холодоснабжения очень прост. В зимнее время тепловой насос «трансформирует» тепло из окружающей среды для использования в стандартной системе отопления. Летом, наоборот, «холод» из скважины (7-9 градусов) используется, чтобы создать необходимый климат в помещениях дома. Фанкойлы подключаются к внешнему коллектору, а принцип работы системы холодоснабжения такой же, как и системы отопления, за исключением того, что вместо радиаторов используются фанкойлы.

При пассивном охлаждении компрессор теплового насоса не работает, и теплоноситель просто циркулирует между скважиной и фанкойлами. Таким образом, холод из скважины напрямую поступает в систему кондиционирования.

Если пассивного охлаждения не достаточно, в системе кондиционирования используется холод, производимый тепловым насосом. При этом автоматически включается компрессор теплового насоса, и теплоноситель из скважины дополнительно охлаждается тепловым насосом.

Для использования теплового насоса на нужды кондиционирования необходимо установить дополнительный блок, за исключением моделей, в которых уже встроен модуль пассивного охлаждения.