Принцип работы теплового насоса для отопления дома

Базовый принцип функционирования

Тепловой насос извлекает низкотемпературную энергию тепла из окружающей среды и преобразует ее в высокотемпературную, которая идет на нагрев жидкости в контуре отопительной системы или напрямую греет воздух в помещении. Функционирование теплонасоса базируется на физических и химических законах, давно открытых наукой.

Чтобы разобраться, как работает тепловой насос для отопления дома, нужно вспомнить принцип работы обычного холодильника. Отличие заключается в том, что процессы идут в обратной последовательности. В случае с холодильником рабочее вещество испаряется, за счет чего продуцирует холод. А в тепловом насосе рабочее вещество конденсируется и отдает при этом тепло.

Конструкция холодильника включает испаритель (морозильную камеру) — это источник холода в системе. Излишки тепла попадают на конденсаторную решетку (она расположена с тыльной стороны корпуса) и выбрасываются в воздух.

Теплонасос также нуждается в испарителе, который должен контактировать с природным источником низкотемпературной энергии. К ним относятся:

• воздушные массы снаружи дома;
• глубинная часть незамерзающих водоемов;
• земная кора ниже точки промерзания грунта.

В системе присутствует конденсатор — устройство, которое обеспечивает теплообмен. По сути, тепловой насос напоминает холодильник, в котором тепло целенаправленно уходит на прямой или косвенный обогрев помещения, а не выбрасывается в атмосферу за ненужностью.

Тепловой насос — система, которая работает циклически, ее рабочее вещество, как и в холодильнике — хладагент. В состав теплонасоса входит три контура:

• внешнего сбора — проложен во внешней среде, по нему перемещается теплоноситель с подходящими характеристиками, обычно это антифриз;
• коллектора — в его состав входит коллектор, теплообменники, клапаны и т.д.;
• внутреннего снабжения — для отопления помещений или поставки горячей воды в систему ГВС.

Принципиальная схема работы теплового насоса

Принцип работы тепловых насосов для отопления дома достаточно прост. Пока теплоноситель движется по рабочему контуру (он может находиться на воздухе, в воде, в грунте), он получает низкую энергию тепла. Далее теплоноситель поступает в первый теплообменник — это испарительная камера, где он отдает аккумулированное тепло хладагенту, который циркулирует по внутреннему контуру системы.

Хладагент в жидком виде перемещается в испарительную камеру, где под воздействием низкого давления и температуры +5°С переходит в газообразное состояние. Газ поступает в компрессор, и в результате сжатия его температура скачкообразно возрастает. Газ движется дальше, в конденсатор, и отдает эту тепловую энергию системе отопления. Избавившись от излишков тепла, газ переходит в жидкое состояние, и цикл начинается заново.

Тепловой насос «вода — вода»

Одной из разновидностей геотермального источника тепла могут быть подземные воды. Они имеют постоянную температуру (от +7 С и выше), и в значительном количестве залегают на различных глубинах на территории РБ. По технологии, подземные воды поднимаются центробежным насосом из скважины и поступают на станцию тепломассообмена, где передают энергию антифризу нижнего контура теплового насоса. Эффективность работы данной системы зависит от уровня залегания грунтовых вод (в зависимости от глубины подъема, требуется определенная мощность помпы), расстояния от заборной скважины до станции обмена. Эта технология имеет один из самых высоких показателей COP, однако имеет ряд особенностей, ограничивающих ее применение.

Среди них:

• Отсутствие подземных вод, либо низкий уровень их залегания;
• Отсутствие постоянного дебета скважины, понижение статического и динамического уровней;
• Необходимость учитывать солевой состав и загрязненность (при не надлежащем качестве воды, происходит засорение теплообменника, снижаются показатели производительности)
• Необходимость устройства дренажного колодца для сброса значительных объемов отработавшей воды (от 2200 л/ч и более)

Как показывает практика, установка таких систем целесообразна, если в непосредственной близости имеется водоем или река. Отработавшую воду, также можно использовать в хозяйственных и промышленных целях, например, для полива, или организации искусственных водоемов.

Что качается качества заборной воды то, например, немецкий производитель альтернативных отопительных систем Stiebel Eltron рекомендует следующие параметры: общая доля железа и магния не более 0,5 мг/л, содержание хлоридов менее 300 мг/л, отсутствие осаждаемых веществ. При превышении этих параметров необходимо установка дополнительной системы очистки — станции подготовки и обессоливания, что повышает материалоемкость проекта.

ООО «Нова Грос» — Авторизованная монтажная организация Stiebel Eltron

Связаться с нами

Связаться с нами

Насосы «воздух-воздух» и кое-что еще

Подобные установки встречаются еще реже, нежели «Воздух-вода», на что есть целый ряд причин. Как вы уже догадались, в нашем случае в качестве теплоносителя используется воздух, который нагревается от более теплой воздушной массы из окружающей среды. Есть большое количество недостатков такой системы, начиная от низкой производительности и заканчивая высокой стоимостью.Тепловой насос “воздух-воздух”, принцип работы которого вы знаете, неплох только в теплых регионах.

Тут есть и сильные стороны. Во-первых, дешевизна теплоносителя. Скорее всего, вы не столкнетесь с проблемой течи воздухопровода. Во-вторых, эффективность такого решения крайне высока в весенне-осенний период. Зимой же использовать воздушный тепловой насос, принцип работы которого мы рассмотрели, нецелесообразно.

Можно ли изготовить насос в домашних условиях

Даже опытные мастера не всегда берутся за то, чтобы создать тепловой насос для отопления дома самостоятельно, так как данная конструкция очень сложна. Однако существуют экспериментаторы, которые творят чудеса из довольно необычных предметов. Как правило, за основу берется бытовая техника.

Прочтите также нашу статью Фекальный насос с измельчителем для туалета.

В качестве яркого примера человеческой гениальности можно взять тепловой насос из старого холодильника, который был представлен на суд общественности около 10 лет назад. Специалисты оценили данный агрегат как довольно эффективное средство для обогрева одной комнаты. На большое помещение, безусловно, такой мощности не хватит.

Конструкция из старого холодильника может работать, как в комнате, так и быть встроена в стену. Эффективное функционирование возможно при внешней температуре воздуха не ниже — 5 С.

Современные сплит-системы можно тоже назвать тепловыми насосами, работающими по системе воздух-воздух. Однако в первоначальном своем варианте они потребляют слишком много электроэнергии. Чтобы удешевить прибор, умельцы научились переделывать сплиты в тепловые насосы системы вода-вода. В данном случае от кондиционера будет использоваться лишь компрессор, вся остальная конструкция собирается руками мастера.

Тепловой насос считается очень удобной и выгодной конструкцией. Однако высокая стоимость устройства не дает возможности использовать ее широко. Приобрести тепловой насос по силам далеко не каждому, а изготовить его самостоятельно могут лишь единицы, и это самый главный недостаток устройств такого типа.

Что вы думаете по этому поводу?

, нам важно Ваше мнение

Сервис и обслуживания

Любой отопительный и не только прибор нуждается в технических осмотрах и обслуживании

Очень важно, чтобы эти процедуры производились только подготовленными специалистами, которые могут безошибочно определить неисправность в системе отопления. Многие обладатели не стандартных систем отопления жилища подразумевают под техническим обслуживанием ремонт, а именно замену изношенных напрочь деталей

Но это далеко не такСуществует два типа обслуживания агрегатов:

• Обслуживание по гарантии – производится на безвозмездной основе, то есть абсолютно бесплатно, в том период времени, который установлен заводом изготовителем тепловых насосов;
• Сервисное обслуживание – проводится по окончании сроков гарантийных обязательств завода перед клиентами.

Обслуживание может быть различным и проводиться по разным регламентирующим документам, но в любом случае должно проводиться быстро, качественно, и самое главное надежно.

Основной целью проведения осмотров и ремонта системы отопления, с используемым в ней тепловым насосом должно быть:

• Обеспечение эффективной работы агрегатов отопления и системы в общем;
• Предотвращение аварий;
• Рациональное расходование ресурсов, а так же снижение затрат на эксплуатацию;
• Увеличение сроков бесперебойной и безаварийной работы;
• Снижение количества аварийных остановов и предотвращение выхода из строя деталей;

Сервисное обслуживание состоит из:

1. Планомерной проверки системы, инженером по обслуживанию. Сроки выездов оговариваются в договоре между производителем и клиентом, которые могу быть : ежегодные, полугодовые (в начале и окончании сезона), ежеквартальные, ежемесячные.
2. Произведение сервиса, который включает в себя:

• Диагностирование системы. Проверка рабочих показателей – температур теплоносителей контуров, соединений на предмет утечек, работоспособность компрессоров, систем автоматизации, места соединений электропроводки, правильность показаний датчиков;
• Замена либо прочистка фильтрующих элементов, теплообменников от накопившихся пыли и грязи;
• Замена вышедших из строя узлов и механизмов.

Аварийное обслуживание. Оперативный выезд инженера на объект, а так же устранение поломок машин и механизмов системы отопления. Длительность аварийного ремонта будет напрямую зависеть от сложности поломки.

Ведение документации о техническом состоянии. Фиксация выездов инженера по обслуживанию, запись параметрических данных, аварийные данные, актировка поломок, произведенные работы во время гарантийного и сервисного обслуживания.

Работа теплового насоса при работе по схеме «грунт-вода»

Укладку коллектора в грунт можно произвести тремя способами.

Горизонтальный вариант

Трубы укладываются в траншеи «змейкой» на глубину, превышающую глубину промерзания грунта (в среднем – от 1 до 1,5 м).

Для такого коллектора потребуется участок земли достаточно большой площади, но зато его может построить любой домовладелец – никаких навыков, кроме умения работать лопатой, не понадобится.

Следует, правда, учесть, что сооружение теплообменника ручным способом – довольно трудоемкий процесс.

Вертикальный вариант

Трубы коллектора в виде петель, имеющих форму литеры «U», погружаются в скважины глубиной от 20 до 100 м. При необходимости можно построить несколько таких скважин. После установки труб скважины заливают цементным раствором.

Достоинство вертикального коллектора состоит в том, что для его строительства нужен совсем небольшой участок. Однако, пробурить скважины глубиной более 20 м самостоятельно нет никакой возможности – придется нанимать бригаду бурильщиков.

Комбинированный вариант

Этот коллектор можно считать разновидностью горизонтального, но для его строительства потребуется гораздо меньше места.

На участке выкапывается круглый колодец глубиной от 2-х м.

Трубы теплообменника укладываются спиралью, так что контур представляет собой как бы вертикально установленную пружину.

По завершении монтажных работ колодец засыпают. Как и в случае с горизонтальным теплообменником, весь необходимый объем работ можно произвести своими руками.

Коллектор заполняется антифризом – тосолом или раствором этиленгликоля. Для обеспечения его циркуляции в контур врезается специальный насос. Вобрав в себя тепло грунта, антифриз поступает к испарителю, где происходит теплообмен между ним и хладагентом.

Следует учесть, что неограниченный отбор тепла из грунта, особенно при вертикальном расположении коллектора, может привести к нежелательным последствиям для геологии и экологии участка. Поэтому в летний период ТН типа «грунт — вода» весьма желательно эксплуатировать в реверсивном режиме — кондиционирование.

Немного экономики

Как известно, разные источники тепловой энергии для отопления заметно различаются по стоимости киловатт-часа тепла.

Вот ориентировочные цены:

• Природный газ с подачей из магистрали газоснабжения — 0,7 рубля;
• Сухие дрова — 1,3 рубля;
• Пеллеты — 1,5 рубля;
• Каменный уголь — 1,6 рубля;
• Природный газ с подачей из газгольдера — 2,4 рубля;

Монтаж газгольдера для автономного газоснабжения

• Пропан-бутан в баллонах — 3 рубля;
• Дизтопливо — 3,4 рубля;
• Электроэнергия замыкает таблицу рейтинга: киловатт-час стоит от 3,5 до 5,5 рублей в зависимости от местных тарифов.

Крымские цены на топливо заметно отличаются от столичных

Для горячего водоснабжения

Все термонасосы могут не только отапливать помещение, но и круглый год подавать горячую воду. Но нужно учесть, что это оборудование является низкотемпературным, соответственно, температура воды в водонагревателе будет не более 40−50C. То есть объем бойлера обязан быть больше, чем во время эксплуатации обычной системы отопления. Поэтому может потребоваться жесткая экономия горячей воды в зимнее время.

Этот факт необходимо учесть при проектировании месторасположения и соответствующей площади для котельной. Также во время выбора бойлера нужно не забывать, что для этого потребуется специальное оборудование, которое рассчитано на работу с тепловыми насосными установками. Основное отличие этого бойлера от традиционного — большая площадь теплообменника, требующаяся для эффективной передачи тепловой энергии от термонасоса.

Преимущества использования

Среди них выделяют:

Принципиальная схема пассивного кондиционирования

Экономичность. Насос любого из вышеперечисленных видов имеет КПД, которое составляет 500%. Это соотношение, представленное затраченной электрической энергией к энергии теплового типа, которая отдается помещению в процессе отопления. Основная часть характеристики теплового оборудования — КПТ. При КПД равном 100%, КТП составляет 1.

Доступность. Его можно устанавливать практически везде, конечно, некоторые проблемы могут возникнуть с северными районами. В трех местах, где наблюдается понижение температуры ниже десяти градусов, необходимо дополнительно установить генератор, который работает на бензине или дизельном топливе, что некоторым образом скажется на стоимости отопления.

Возможность охлаждения. Прибора направлен не только на отопление дома в холода, но он еще может работать и как кондиционер. В жаркое время он осуществляет деятельность кондиционера в каком-либо помещении. Только уже лишнее тепло отдается земле, или воздуху водой.

Безопасность. Тепловой насос – это самый безопасный тип нагревательного прибора. Ведь, если взять, к примеру, твердотопливные котлы, они подвержены возникновению пожара, газовые – взрыву газа. Тепловой же котел полностью избавлен от всех этих недостатков, ведь ни гореть, ни взрываться в этом оборудовании просто нечему.

Экологичность. Данное преимущество смело вытекает из предыдущего пункта. Ведь, логично, раз нечему гореть и взрываться, значит, никаких продуктов горения нет.

Начинать нужно с малого, так и удастся спасти экологию мира, ведь никакие вещества горения не попадают в окружающую среду.

— Легко!

Звучит хорошо? Хорошо. Или неправдоподобно?

Давайте разбираться.

Итак, у Вас есть дом, или дача, и Вы задумались, а чем будет лучше всего отапливать данное строение?

Или нет, Вы построили коробку, ждёте газа, газ «вот-вот проведут», осенью запустили временное отопление. Ну, как же, зима на носу, «повесим-ка во-о-о-о-от такой котел, пока не дали газ».

Прошел первый отопительный сезон, весной Вы подытожили все затраты на электрокотел (или на дизельный?), и пустили слезу сожаления, так как 100-200 тысяч рублей улетели в трубу. Только за первую зиму. И это Вы там еще не жили, только отделочные работы идут

Ранее мы уже разбирали, почему важно считать стоимость отопления будущего дома. Или нет, может быть, у Вас дом в коттеджном поселке. Это же престижно, звучит красиво, да и люди все вокруг приличные! Газ по поселку давно разведен еще девелопером, теперь ждём только подключения («ну вот же, почти»)

И так проходит год, два… То проект на стадии подготовки, то акт не подписан, то срок ТУ закончился, и вот уже 3 года все жители ждут этого благословенного голубого топлива, как вдруг приходит информация от председателя:

Это же престижно, звучит красиво, да и люди все вокруг приличные! Газ по поселку давно разведен еще девелопером, теперь ждём только подключения («ну вот же, почти»). И так проходит год, два… То проект на стадии подготовки, то акт не подписан, то срок ТУ закончился, и вот уже 3 года все жители ждут этого благословенного голубого топлива, как вдруг приходит информация от председателя:

— Уважаемые соседи, общался с газовиками, нужно скинуться еще по 300 тыс. с участка

Как еще по 300 тысяч? Уже ведь и так скидывались: 400 тысяч, и потом еще 200? Ситуация комичная, но оттого нисколько не менее редкая в Московской области. Поселки ждут газа по 5, по 7 лет, а заинтересованные лица затягивают вопрос, потому что чем больше затягивается вопрос, тем больше люди готовы выложить столько, сколько у них попросят. Ведь пропасть уже вложена и сил, и времени, и денег. Чемодан без ручки — и тащить тяжело, и бросить жалко. Гигантская голубая кормушка.

Вы не задумывались, почему в бедных регионах России подключение газа — это 30 тысяч за-всё-про-всё? С проектом, врезкой и подведением к дому? Потому что там люди НЕ МОГУТ отдать больше. А подмосковные МОГУТ.

Принцип работы

Со школьной скамьи нам известно, что в обычных условиях более холодное вещество не может отдавать своё тепло более горячему, а наоборот, оно нагревается от него до тех пор, пока их температуры не сравняются. Это святая правда. Но тепловой насос создаёт такие условия, что более холодная среда начинает отдавать своё тепло более тёплой, охлаждаясь при этом ещё больше.

Простейший заезженный пример теплового насоса — холодильник. В нём тепло выкачивается из более холодной камеры в более тёплое помещение кухни. Морозилка при этом ещё больше охлаждается, а кухня ещё больше нагревается от радиатора, расположенного на задней панели холодильника.

Биметаллические радиаторы отопления: какие лучше выбрать

Принцип работы большинства тепловых насосов основан на свойствах промежуточных теплоносителей (газов, чаще всего фреонов), которые используются в этих машинах. Именно фреоны и являются тем посредником, который позволяет забирать тепло у более холодного тела, отдавая его более горячему.

Наверняка вы замечали, что если быстро выпускать сжатый газ из балончика для заправки зажигалок, то он, испаряясь, охлаждает балончик, который даже в жаркую погоду может покрыться инеем. Справедливо и обратное: при сжатии газ нагревается. Памятуя об этом, вам будет совсем не сложно понять принцип действия теплового насоса, простейшая схема которого изображена на рисунке.

Производители тепловых насосов

Профессионалы выбирают комплектующие для отопления основываясь на том, какой компанией они были произведены. Репутация производителя помогает определить степень качества изделия. Это правило распространяется на насосы. Производители, товары которых представлены в рейтинге:

• Stiebel Eltron – международное предприятие, основанное в 1924 году в Германии. Компания производит большое количество электрических приборов, водонагревательной, отопительной техники. Процедура изготовления проходит на высокотехнологичном производстве, позволяющем делать сложные, качественные комплектующие.
• Daikin – японский производитель, работающий с 1924 года. Продукция бренда распространилась по большинству стран мира. Компания крупными объёмами изготавливает передовое нагревательное/отопительное оборудование. В её ассортименте присутствует много эффективных моделей насосов.
• Cooper&Hunter – компания, созданная в результате объединения трёх небольших производителей кондиционного оборудования в 1916 году. На данный момент продукция американского бренда пользуется признанием во всём мире: аппараты используются для оборудования тепловых систем в бытовых, офисных, производственных помещениях.
• Gree Electric – самый крупный производитель кондиционеров и отопительного оборудования в Китае. Изготавливает товары всех типов, от бытовых до промышленных. Известен производством многофункциональных аппаратов, обеспечивающих эффективное и экономное отопление.
• Mitsubishi – японский конгломерат с более чем полуторавековой историей. Включает сразу несколько компаний, производящих высокотехнологичные решения для различных сфер жизни, известна производством автомобилей. Но кроме них изготавливается и огромное множество другой техники.
• Fairland – компания, основанная в 1999 году. Она очень быстро смогла получить мировую известность благодаря производству отопительного, кондиционного, бассейнового оборудования с внедрением инновационных технических, конструкционных решений.
• Kitano – относительно молодой производитель, продукция которого появилась на российском рынке только в 2013 году. Производит воздушно-водяные тепловые насосы, рассчитанные на продолжительное использование. Устройства способны поддерживать комфортную температуру даже в самых холодных условиях.
• Hitachi – компания, которая производит множество технологичных моделей оборудования для отопления и кондиционирования отоплений. Изготавливает универсальные аппараты, способные эффективно работать в любых типах помещений.
• Panasonic – крупная японская машиностроительная корпорация,работает с 1918 года. Считается одним из самых крупных производителей бытовой техники с электронными приборами для дома. Среди разнообразных товаров можно найти и отопительное оборудование высокого качества.

Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

• Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления. Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
• Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
• Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.

Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ

Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

1. Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
2. Умножают полученную сумму на 0,7.
3. Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.

Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.

Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

• Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
• Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
• Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
• Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.

Стоимость установки ТН воздух-вода

Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

Как устроен тепловой насос для отопления дома?

Установка представлена из трех составляющих:

1. Зонда, предназначенного для сбора тепла.
2. ТН и компрессора.
3. Камеры конденсатора с системой отопления.

Конденсатор или теплообменная камера состоит из труб и радиаторов.

Зонд — это проводник, по которому поступает тепло. Зонды в зависимости от принципа действия и способа укладки делятся на 3 вида:

• горизонтальные (размещают в земляных траншеях глубиной от 1,2 метра и более);
• вертикальные (помещают в скважины глубиной до 200 м);
• водные (размещают в водоеме ниже глубины промерзания).

Тепловой насос состоит из 6 компонентов.

Хладагент входит во внутреннее строение устройства. Компонент направлен для циркуляции по закрытому контуру. Кроме этого, установка имеет капилляр и компрессор. В насосе есть испаритель, который нагревает вещество за счёт холодной температуры. Конденсатор помогает сохранить тепло для дальнейшего использования. На ТН находится терморегулятор, который позволяет выставлять необходимую температуру.

Справка. В холодильнике составляющие ничем не отличаются от теплового насоса. Однако процесс направлен на охлаждение. При чрезмерном охлаждении система выводит ее к задней стенке устройства.

Принцип действия

Принцип действия теплонасосов простой. В основе работы находится способность хладагента поглощать или передавать тепло с учетом изменения своего агрегатного состояния. По сути, термонасосы практически не отличаются от холодильных установок.

Схематично теплонасос можно представить в виде системы, которая имеет три контура:

• В первом контуре расположен тепловой носитель, который переносит энергию от источника низкопотенциального тепла.
• В следующем циркулирует хладагент. Он может испаряться, забирая тепловую энергию из первого контура, или заново конденсироваться, передавая тепло третьему контуру.
• В последнем контуре циркулирует теплоприемник (обычно вода), который переносит тепло по батареям для отапливания дома.

То есть жидкий фреон поступает в испаритель, в котором преобразуется в газообразное состояние. Требуемая энергия для прохождения этого процесса забирается у теплового носителя, который циркулирует по первому контуру. Затем нагретый на 2−3 градуса газообразный фреон поступает в компрессор, основное предназначение которого — сжатие газа.

Давление газа увеличивается, причем он сильно нагревается (на входе температура может составлять 7−12C, а на выходе более 50C). Далее горячий газ переходит в конденсатор и передает тепло отопительной системе, переходя при этом в жидкое состояние. После лишнее давление сбрасывается спусковым клапаном, и цикл повторяется.

Из каких частей состоит тепловой насос

Исходя из конструкционных особенностей все семейство систем отопления с «тепловыми насосами» делится на три основных составных части:

• Внешний контур. Эта конструкция размещается либо в водоемах, либо непосредственно в толще земли и служит для сбора природного тепла недр земли.
• Сам тепловой насос. Это оборудование работает по принципу, обратному обычному бытовому холодильнику и передает в помещение тепло, накопленное землей или водой от предыдущего воздействия солнечной энергии.
• Внутренний контур. Это классическая система распределения тепла и горячей воды внутри жилища.

Виды конструкций

1. Почва – вода. Забор тепла происходит от массы почвы. Забор тепла может осуществляться двумя способами: вертикальным зондом или горизонтальным коллектором.
2. Вода – вода. Забор тепла происходит от массы грунтовой воды или открытого водоема.
3. Воздух – вода. Забор тепла происходит от массы внешней воздушной среды. Такой вид конструкций не является эффективным в местах с суровыми зимами. Зато воздушные тепловые насосы для отопления дома имеют неоспоримое преимущество: для их осуществления нет нужды в земляных работах.

Конструкция «почва – вода»

Хорошую теплоотдачу гарантируют почвы, насыщенные влагой.

• Либо вскрывается полностью необходимая площадь участка, затем укладываются трубы, а после укладки их закапывают грунтом.
• Во втором способе под трубы роются траншеи, в которые и укладывают кольцами трубы коллектора.

Конструкция «воздух – вода»

Рекомендуем:

• Какая самая лучшая система отопления частного дома? Ответ найдёте в статье.
• В следующей статье расскажем об особенностях отопления частного дома своими руками.
• Все виды отопительных котлов.
• Какие типы отопительных приборов лучшие? Давайте разберёмся![/list

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации (эффективности) — это соотношение выработанной помпой тепла с учетом затраченного электричества (то есть КПД термонасоса). У разных видов насосов этот коэффициент отличается:

• В случае водяного оборудования коэффициент равняется 5 независимо от сезона. Это обозначает, что во время потребления 1 кВт/ч электричества система выдает 5 кВт/ч тепловой энергии.
• У грунтовых помп коэффициент меньше — 4,1−4,5.
• Самый низкий коэффициент у воздушных насосов, причем эффективность значительно зависит от температуры воздуха. Так при 0C размер коэффициента равняется примерно 3,6, а при -17C он не более 1,6.

Расчет теплового насоса

Как мы уже упоминали выше, низкопотенциальными источниками тепла для таких насосов чаще всего бывают перечисленные ниже среды:

1. Воздух из наружного пространства с температурой в среднем от -15 до +25 градусов.
2. Воздух из обогреваемого помещения, его температура составляет +15 — +25 градусов.
3. Воздух, из подпочвенного зонда нагретый до плюс 4 — 10 градусов.
4. Воздух из геотермальных пластов, температура которого может быть 10 и более градусов.
5. Воздух из донных зондов незамерзающих водоемов с температурой 0 – 10 градусов, в том числе и полученный в зондах, установленных на каналах промышленных стоков предприятий.

Методика расчета

Любой тепловой расчет является сложнейшим процессом, осуществить который доступно только квалифицированным специалистам. Тем не менее, можно предложить упрощенную методику, достаточную для получения результата, определяющего выбор той или иной модели агрегата.

Расчет сводится к выполнению ряда этапов:

1. Определение величины тепловых потерь через ограждающие элементы строения – стены, потолки, чердачные помещения, окна, двери и прочее. Этого можно достичь, воспользовавшись следующей зависимостью:

Qок = S x (tвн – t нар) х (1 + ?b) x n : Rт, где

• расчетные значения теплопроводности материалов ограждающих конструкций;
• коэффициент рассеивания тепла с внутренних поверхностей;
• то же, для наружных поверхностей.

После проведения предварительных вычислений определяем суммарные потери тепла от различных факторов:

Qт.пот = Qок+Qи-Qбл, где

1. Основываясь на полученных результатах можно рассчитать потребность в электроэнергии в течение года. Для этого воспользуемся соотношением:

Qгод = 24х0,63 х Qт.пот х ((d x (tвн-tнар.ср) : (tвн-tнар)) (кВт/час) в год, где:

• tвн- желательная величина температуры во внутренних помещениях дома;
• t нар – фактическая наружная величина температуры;
• tнар.ср – среднегодовая величина температуры в регионе;
• d – протяженность отопительного периода, дней.

1. Желая иметь более достоверное представление о теплонасосе, нужно сделать расчет величины тепловой мощности, которая понадобится, чтобы разогреть воду в системе отопления дома. Это доступно с использованием такой расчетной формулы:

Qгор.в = V x 17 кВт/ за год, где:

Рекомендуется полученный результат увеличить на 10%, учитывая более интенсивную работу системы при пиковых нагрузках. Предварительный расчет мощности теплового насоса для отопления дома позволяет сделать безошибочный выбор установки.

Для выполнения расчета можно использовать специальный калькулятор, они в изобилии представлены в интернете