Мы используем файлы cookies на данном веб-сайте, чтобы улучшить качество Вашего обслуживания.

Тепловые насосы: основные модификации и принципы работы

Тепловые насосы для отопления домов – это универсальные высокотехнологичные климатические устройства, сочетающие в себе сразу несколько видов оборудования: котел для обогрева дома, источник горячей воды, а также кондиционер.

Что такое тепловой насос, как он функционирует и в чем его преимущества?

 

Тепловые насосы для отопления домов – это универсальные высокотехнологичные климатические устройства, сочетающие в себе сразу несколько видов оборудования: котел для обогрева дома, источник горячей воды, а также кондиционер.

Главная задача любого теплового насоса – отбор тепла возобновляемого источника энергии (воздух, вода, грунт, солнце) и перенаправление его в систему отопления вашего дома. Преимущество такого принципа отопления в сравнении с традиционными источниками тепла или холода – это способность преобразовывать возобновляемую низкотемпературную энергию окружающей среды.

Принцип работы теплового насоса таков: с помощью компрессора происходит сжатие рассеянной низкопотенциальной тепловой энергии. В сжатом состоянии тепловая энергия низкотемпературного воздуха или воды имеет более высокую концентрацию и, следовательно, более высокую температуру. Таким образом, до 75% энергии, необходимой для нагрева или охлаждения дома, офиса, жилых и производственных помещений с помощью теплового насоса, черпается из окружающей среды. В свою очередь, затраты электроэнергии для функционирования циркуляционных насосов и компрессора теплового насоса составляют оставшиеся 25%. Система теплового насоса не имеет каких-либо ограничений и способна производить тепло, используя все существующие источники энергии независимо от температуры. Носителем тепловой энергии является любое вещество с температурой выше абсолютного нуля. Сжатие и преобразование тепловой энергии с помощью компрессора позволяет получить высокую температуру. Основной показатель эффективности работы теплового насоса – высокий коэффициент преобразования тепла (КПТ). Тепловой насос затратит электроэнергию исключительно на сжатие и перенос природного тепла, которое само по себе бесплатно. Таким образом, тепловые насосы производят 10 кВт тепловой энергии, затратив всего 1.5-2.5 кВт/ч энергии электрической.

Работа тепловых насосов

Раствор пропиленгликоля циркулирует во внешнем коллекторе, получая тепловую энергию грунта, воздуха, воды или солнца. Циркуляционный насос обеспечивает движение раствора пропиленгликоля по трубам внешнего контура через испаритель (теплообменник теплового насоса). В испарителе хладагент вскипает, вследствие чего происходит отбор тепла от раствора. Пары хладагента из испарителя попадают в компрессор и нагнетаются в конденсатор. В конденсаторе происходит процесс, обратный испарению. Под воздействием высокого давления хладагент переходит из газообразного состояния в жидкое. При этом происходит выделение большого количества тепла. Проходя через дроссельный вентиль, хладагент попадает в зону низкого давления испарителя, вскипает и цикл повторяется.

Классификация и типы контуров тепловых насосов

Водный контур

Наличие водоема обеспечивает возможностью отбора низко-потенциальной энергии воды. Преимущество данного метода: не требует существенных капиталовложений (отсутствие бурильных либо земляных работ). В жаркие летние дни особую актуальность приобретает вопрос охлаждения помещений. При дополнительной комплектации тепловой насос может работать в режиме кондиционирования. В данном случае производится подача холода к приборам кондиционирования (фанкойлы, холодные стены, др.). Выработанное при этом тепло направляется на приготовления горячей воды, подогрева бассейна и т.д. При монтаже водного контура на дно водоема укладываются полиэтиленовые трубы, заполненные незамерзающей жидкостью. Для того чтобы трубопровод не всплывал на поверхность, крепится утяжелитель из расчета 5 кг груза на один погонный метр трубы. Установка теплового насоса мощностью 10 кВт требует погружения в водоем контура длиной 300 м.

Контур на грунтовых водах

Грунтовые воды является наиболее эффективным источником отбора энергии благодаря достаточно высокой (от +8 до +10 °С) и стабильной температуре на протяжении всего года. Данный вид контура позволяет обеспечить работу теплового насоса с очень высоким коэффициентом продуктивности (СОР). В теплый период времени грунтовые воды являются источником энергии для получения холода. При этом, работа теплового насоса в режиме кондиционирования может быть двух типов: активное кондиционирование и пассивное кондиционирование. При монтаже контура теплового насоса на грунтовых водах на участке бурятся две неглубокие (до 30 м) скважины на расстоянии 25-30 м друг от друга – подающая и принимающая. С помощью глубинного насоса вода из подающей скважины подается на теплообменник теплового насоса, и после отдачи тепла сбрасывается в принимающую скважину.

Горизонтальный контур

Применение данного вида наружного контура предполагает наличие соответствующей прилегающей территории, где буровые работы нецелесообразны. Также следует учитывать, что в дальнейшем на данном участке строительство сооружений и посадка деревьев невозможны. Тепловой насос на базе горизонтального контура – это универсальный прибор для выработки как тепловой энергии, так и холода. Система кондиционирования (фанкойлы, холодные стены т.д.) на базе теплового насоса обеспечивает экологически безопасное и комфортное охлаждения Вашего дома. При этом, приготовление горячей воды обходится совершенно бесплатно. Монтаж горизонтального контура предполагает прокладку трубопровода в почву на глубину 1,2 – 1,5 м, в котором циркулирует неядовитая жидкость. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами составляет 1 м. Специальная подготовка почвы, засыпка не требуются. При этом, длина трубопровода напрямую зависит от мощности теплового насоса. Ориентировочно, 20 Вт тепловой мощности соответствует 1 м трубы. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 500 м.

Вертикальный контур тепловых насосов

Вертикальный контур отбора энергии является оптимальным решением для участков с небольшой прилегающей территорией либо участков с ландшафтным дизайном, когда нельзя нарушать целостность территории. Для установки вертикального контура нужен совсем небольшой участок земли, но при этом необходимо проводить буровые работы. Независимо от внешних погодных условий температура грунта на глубине 50-100 м составляет от + 6 до +10 °С. В летний период времени использование тепловой энергии направляется на обеспечение работы системы кондиционирования. Монтаж вертикального контура предполагает бурение ряда отверстий (проколов) в земле глубиной до 100 м. В отверстия опускаются зонды – полиэтиленовые трубы диаметром 40 мм, спаянные между собой U-образным соединением и заполненные незамерзающей экологически чистой жидкостью. Глубина и количество проколов зависят от мощности теплового насоса. Так, для теплового насоса мощностью 10 кВт необходимо наличие 4 проколов глубиной 50 м каждый. Расстоянием между проколами должно быть не менее 6 м

Какой вид тепловых насосов выбрать?

ООО «AИК ГРУПП» – лидер в производстве геотермальных и воздушных тепловых насосов, предлагает Вам самый широкий ассортимент продукции, которая максимально соответствует потребностям отопления именно Вашего дома. В индивидуальном порядке будет подобрана оптимальная конфигурация отопительной геотермальной системы, а описанные в этой статье принципы и схемы работы позволят Вам ориентироваться в теме и сделать выгодный и правильный выбор тепловых насосов.