Тепловой насос типа воздух-воздух

Тепловые насосы воздух-воздух

Содержание:

В подавляющем большинстве регионов нашей страны не обойтись без полноценного отопления. К сожалению, не всегда есть возможность подключить дом к централизованной системе отопления, что приводит к необходимости изыскивать другие способы обогрева.

В частности, воздушное отопление позволяет решить проблему обогрева жилых или производственных помещений. Данная система представляет собой массивный вентилятор со встроенным нагревателем, который забирает воздух с улицы, подогревает его, и подает в помещение. Минусом воздушных нагревателей является высокое потребление энергии, поскольку, обогрев осуществляется либо посредством электрических тэнов, либо с помощью водяных калориферов.

Современные интегрированные в вентиляционную установку воздушные тепловые насосы позволяют снизить уровень энергопотребления до минимума, не теряя при этом эффективности. Дело в том, что обогреватели воздух-воздух используют принцип рекуперации тепла, подогревая входящий воздух тем теплом, которое накопилось в исходящем воздушном потоке. Такими образом, потребление электроэнергии сводится практически к нулю, позволяя отапливать дом с минимальными затратами. Далее мы подробнее расскажем о том, как устроены приточно-вытяжные вентиляционные установки с парокомпрессионной и традиционной рекуперацией.

Принцип действия насосов воздух-воздух

Насосы воздух-воздух работают по схожему принципу с кондиционерами, с той разницей, что кондиционеры работают на охлаждение воздуха, а нагреватели – на обогрев. При этом для подогрева входящего потока используется низкопотенциальная энергия находящегося в помещении воздуха, что позволяет в несколько раз снизить энергопотребление, если сравнивать с обогревателями, использующими электричество или воду.

Рассмотрим принцип действия на примере установки с фреоновыми элементами:

  • Даже при отрицательных температурах воздух содержит некоторое количество тепла, которое можно извлечь при определенных условиях. Большинство моделей насосов способны преобразовывать тепло при температуре до -15°С. Некоторые насосы способны работать и при -25°С, но коэффициент преобразования при этом будет равен единице.
  • По внутреннему контуру насоса циркулирует хладагент, который в нужный момент с помощью испарителя переходит из жидкого состояния в газообразное. Когда фреон становится газом, он вбирает в себя тепло, которое в некоторых количествах содержится в воздухе даже при низкой температуре.
  • Набрав тепло, фреон поступает в компрессор, где под давлением снова принимает жидкое состояние. Как раз в этот момент фреон нагревается, выделяя тепло, количество которого зависит от температуры воздуха. Накопление тепла происходит в конденсаторе. Компрессор, как правило, изготавливается в виде спирали, что способствует упрощенному запуску в холодный период.
  • Конденсатор располагается во внутреннем блоке, устанавливаемом непосредственно в помещении. Именно в конденсаторе тепло накапливается за счет поступления разогретого фреона. Внутренний блок выполняет функцию теплообменника, в котором входящий поток нагревается, а затем распределяется по всему зданию.

Энергоэффективность ТН воздух-воздух напрямую зависит от температуры низкопотенциального источника теплоты. То есть, чем теплее за окном, тем больше тепла будет поглощать устройство. Большинство моделей полностью теряют способность поглощать тепло при температуре – 20°С. Поэтому в некоторых случаях систему оборудуют дополнительными нагревателями – электрическими или водяными. В любом случае, потребление электроэнергии у ТН примерно в 3 раза меньше, чем у приборов, работающих исключительно на электричестве или воде.

По способу компоновки тепловые насосы напоминают стандартные сплит-системы. ТН состоит из двух блоков, один из которых монтируется на улице, а второй – внутри помещения (на стене или потолке). Управление осуществляется дистанционно.

Отличие теплового насоса от кондиционера

Конструкционно кондиционер похож на тепловой насос. Например, оба устройства используют фреон для изменения температуры. Кроме того, и ТН, и кондиционер содержат в конструкции и компрессор, испаритель и конденсатор. Однако на этом сходства заканчиваются. Рассмотрим различия подробнее:

  1. Основное различие заключается в производительности. Назначение теплового насоса – обогрев помещения. Также, как и кондиционер, тепловой насос может работать на охлаждение, но с меньшей эффективностью. Это утверждение справедливо и в обратную сторону – кондиционер может нагревать воздух при температуре не менее -5°С, однако эффективность будет небольшой.
  2. Экономия энергии. Тепловой насос в режиме обогрева тратит меньше электроэнергии, чем инверторный кондиционер. Достигается такой эффект за счет подбора хладагента, объёму его заправки и увеличенному размеру испарителя. Средние энергозатраты ТН составляют 1 кВт на 3-4 кВт тепла.
  3. Сфера применения. Кондиционеры применяются для охлаждения или обогрева при условии, что температура на улице не опускается ниже -5°С. Тепловые насосы, в свою очередь, используются при уличной температуре до -25 °С.

Тепловые насосы воздух-воздух условно относятся к источникам возобновляемой энергии, поскольку позволяют извлекать тепло непосредственно из атмосферы земли, используя при этом минимум энергии. Многолетний опыт применения подобных систем показал их высокую энергоэффективность и быструю самоокупаемость.

Как выбрать ТН воздух-воздух

Рынок предлагает несколько видов ТН. При этом каждая из моделей обладает определенным набором характеристик, влияющих на возможности применения. Подбирая оборудование, нужно обращать внимание на следующие параметры:

  • Производительность теплонасоса.
  • Компанию производителя.
  • Цену, как самого оборудования, так и его инсталляции.

Имеет значение наличие дополнительных функций. Например, некоторые модели могут не только нагревать, но и охлаждать воздух. В холодных регионах предпочтительнее использовать устройства со встроенными электрическими или водяными нагревателями.

Проще говоря, характеристики оборудования должны соответствовать эксплуатационным параметрам здания, в котором будет производится установка. Поэтому при выборе насоса необходимо консультироваться с профессионалами.

Преимущества и недостатки насосов воздух-воздух

Чтобы составить объективную картину преимуществ и недостатков какого-либо оборудования, специалисты изучают отзывы реальных владельцев. Это дает возможность узнать не только о сильных сторонах, но и о минусах, что невозможно сделать, опираясь исключительно на рекламные заявления производителей. Вот что говорят люди, использующие насосы воздух-воздух:

  1. Установка ТН позволяет экономить значительные средства. Оборудование окупается примерно за 2 года. Учитывая, что срок службы теплового насоса составляет 30-50 лет, выгода очевидна. Кроме того, стоимость эксплуатации ТН в 3-4 раз меньше, чем электрических или котлов на СПГ.
  2. Для работы устройства не требуются традиционные виды топлива – уголь и газ, а электричества уходит в разы меньше. Если установить солнечные панели, внешних источников электричества вообще не потребуется.
  3. Экологичность оборудования. При работе теплового насоса не выделяются вредные вещества, что может являться важным фактором для тех, кто заботится о состоянии окружающей среды.

Изучая отзывы реальных людей, неизбежно сталкиваешься с негативными отзывами, о которых нужно упомянуть, чтобы не быть предвзятыми. Специалисты выбрали наиболее встречающиеся упоминания о минусах ТН:

  1. Производительность во многом зависит от температуры источника теплоты. Например, фреоновые насосы могут работать при внешней температуре до -25°С. При этом чем холоднее, тем меньше эффективность.
  2. Высокая стоимость, как самого оборудования, так и монтажа. Данный факт является определяющим в том, что тепловые насосы еще не получили повсеместного распространения.
Читайте также:
Установка акрилового вкладыша в ванну: фото, видео инструкция

Нужно сказать, что недостатки, о которых говорилось выше, не настолько критичны, чтобы отказаться от использования ТН воздух-воздух. Дело в том, что производители непрерывно совершенствуют свою продукцию, повышая КПД, и, корректируя ценовую политику. Например, современные модели ТН могут работать при более низкой температуре чем их предшественники, при том, что стоят они дешевле. Поэтому многие специалисты в области отопительных систем рекомендуют именно тепловые насосы.

Обзор наиболее популярных моделей

Линейка тепловых насосов воздух-воздух, конечно, не ограничивается исключительно фреоновыми моделями, использующими в работе принцип переноса тепла с помощью хладагента.

Рассмотрим несколько популярных моделей, работающих по принципу рекуперации, на примере производителей тепловых насосов – компании SUNDUE.

SDAR-XXX

Приточно-вытяжная установка, предназначенная для отопления и кондиционирования. Работает по принципу рекуперации – закачиваемый с улицы воздух подогревается теплом исходящего потока.

Наличие теплового насоса позволяет сократить нагрузку на встроенные нагревательные элементы. Производительность бытовых устройств – от 300 м 3 /час, промышленных – до 25 000 м 3 /час.

SDAR-INV-PL

Пластинчатый приточно-вытяжной рекуператор со встроенным тепловым насосом. Вентилятор нагнетает воздух в противоточный пластинчатый теплообменник, где воздух подогревается тем теплом, которое накопилось в исходящем из помещения потоком. Но дело в том, что воздух +20 °С не сможет нагреть поток с температурой -20 °С до комнатных значений. Условно возьмем рекуператор с КПД 100%, 20-20 равно 0, это то значение, которое получится при придуманных нами идеальных условиях. Как мы знаем современный ТН способен работать с отрицательными температурами. 0 °С удаляемого воздуха это и есть тот низкопотенциальный источник теплоты за счет, которого парокомпрессионный ТН догревает приточку. На улицу при этом выбрасывается воздух значительно ниже 0 °С

Таким образом, описанный выше насос воздух-воздух, интегрированный в ПВУ с рекуператором, повышает общий КПД установки практически в два раза.

Устанавливается в жилых, производственных и офисных зданиях. Позволяет нагревать и охлаждать входящий воздух. Работает, как нагреватель, без дополнительных источников энергии до температуры окружающей среды -10 С. Если температура опускается ниже, подключаются встроенные нагреватели. В летнее время может выполнять функцию кондиционера. Производительность от 300 м 3 /час до 25 000 м 3 /час.

SDAR-INV-W

Установка, работающая по тому же принципу что и описанная выше, но вместо пластинчатого рекуператора применяется роторный. Это несколько удорожает конструкцию, но добавляет эффективности рекуперации 5%.

Используется для вентиляции и обогрева в помещениях любого типа – жилых и производственных. Также может выполнять функцию кондиционера. Объем подаваемого воздуха – от 500 м 3 /час до 25 000 м 3 /час.

SDAR-INV-HM

Система осушения, работающая по принципу двухуровневой конденсации. Выполняется либо в виде модулей, либо, как единый моноблок. Осушители предназначаются для удаления влаги из воздуха в специализированных помещениях – бассейнах, ванных комнатах, банях. Позволяют контролировать влажность в автоматическом режиме. Производительность – до 25 000 м 3 /ч.

Заключение

Системы вентиляции, оснащенные тепловыми насосами, значительно экономичнее традиционных устройств, что позволяет сократить затраты на отопление и кондиционирование.

Учитывая, что данная статья расходов может быть весьма существенной, приобретение теплового насоса дает возможность экономить значительные суммы особенно в тех случаях, когда речь идет о помещениях с большой площадью. Поэтому советуем рассмотреть возможность приобретения рекуператоров, оснащенных тепловыми насосами воздух-воздух.

Остались вопросы

Спасибо за обращение, мы обязательно перезвоним.

Тепловой насос воздух воздух, эффективен ли он

Тепловые насосы это инженерные системы, предназначенные для переноса тепловой энергии из места с низкой температурой окружающей среды к месту с более высокой температурой. Согласно ISO 5151 на 1кВт потребляемого электричества производит 5,0 кВт тепловой энергии.

Рабочей средой для получения энергии может служить наружный воздух, грунт ниже точки промерзания или вода в водоемах. При этом получение тепла происходит без сжигания горючих видов топлива. Среди различных энергосберегающих технологий, это оборудование наиболее технологичное и эффективное.

Виды тепловых насосов

По принципиальному построению схемы передачи тепла тепловые насосы подразделяют на системы:

  • воздух-воздух;
  • воздух-вода;
  • земля-вода;
  • вода-вода.

Первое слово в этих сочетаниях означает внешнюю среду, от которой забирается энергия. Второе слово это вид теплоносителя, с помощью которого обеспечивается обогрев помещений.

Использование геотермальных и гидротермальных установок менее выгодно. Дело в том, что получение тепловой энергии от грунта или воды в водоемах требует увеличения затрат, на бурение скважины, обеспечение защиты опускаемой части системы от воздействия коррозии и заиливания. Отбор тепла из окружающего воздуха делает работу тепловых насосов более выгодной и обоснованной экономически, за счет быстрой окупаемости капитальных затрат. При этом срок эксплуатации оборудования в несколько раз больше.

Использование для отопления и охлаждения

Это достаточно интересное оборудование, заменяющее собой и обогреватель и кондиционер. Это позволяет экономить не только на отоплении зимой, но и на оборудовании для поддержания комфортной температуры летом.

Принцип работы

Технология отбора энергии из холодной среды, и передачи в более теплое место, основан на физическом свойстве жидкости отбирать тепло в процессе испарения, и отдавать его при конденсации паров.

Если коротко! На этом же принципе основана работа любого холодильника и бытовых кондиционеров. Холодильник вырабатывает холод, при этом его стенки горячие. Здесь же процесс происходит наоборот.

Технологическая схема воздушного теплового насоса состоит из следующих элементов:

  • компрессор с электроприводом;
  • испаритель;
  • расширительный (дроссельный) клапан;
  • конденсатор с вентилятором обдува;
  • медные трубки для циркуляции хладагента (легкокипящей жидкости) между основными элементами схемы.

Испаритель представляет собой теплообменный радиатор и устанавливается на улице. В одном блоке с ним смонтирован компрессор и расширительный клапан. Конденсатор с вентилятором обдува находится в обогреваемом помещении. Для уменьшения нерациональных потерь энергии трубки циркуляционного контура покрыты слоем тепловой изоляции, чаще всего из вспененного полиэтилена или искусственного каучука.

В качестве хладагента используется легкокипящий фреон, не замерзающий при низкких температурах.

Простая схема работы

Читайте также:
Шпатель малярный и другие разновидности этого инструмента

Рабочий процесс в тепловом насосе воздух-воздух складывается из 4-х последовательных циклов:

  1. Хладагент, в жидком состоянии с температурой ниже, чем у наружного воздуха, находится в установленном на улице испарителе. Попадая на стенки трубок, он испаряется и переходит в газообразное состояние. При этом температура фреона возрастает.
  2. Подогретый газ поступает в компрессор, который значительно повышает давление рабочей среды. Это приводит к дальнейшему росту температуры рабочей среды.
  3. В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются на стенки трубок конденсатора обдуваемого конденсатора, где происходит его переход из газообразного в жидкое состояние с одновременным охлаждением и образованием смеси пара и жидкости.
  4. Охлажденная смесь поступает в расширительный клапан, который пропускает только холодный жидкий фреон к испарителю и весь цикл повторяется снова.

Для того, чтобы повысить эффективность теплообмена в испарителе и конденсаторе их рабочую поверхность делают максимальной, на трубки устанавливают дополнительное оребрение и активно обдувают воздухом.

Видео обзор работы

Инверторные тепловые насосы воздух-воздух

Техническая особенность этого оборудования заключается в наличии устройства, позволяющего изменять производительность компрессора, а значит и всей установки в целом. Управление мощностью происходит в автоматическом режиме в зависимости от изменений температуры наружного воздуха. В результате инверторный тепловой насос обеспечивает:

  • высокую эффективность при максимально возможном КПД;
  • пониженное на 20-30% энергопотребление;
  • постоянное поддержание комфортной температуры внутри помещения;
  • минимальные нагрузки на электрическую сеть;
  • увеличенный срок эксплуатации.

Наличие инвертора и автоматизированного управления позволяет не только обогревать помещения зимой, но охлаждать летом при жаркой погоде. Однако следует понимать, что установка дополнительного оборудования приводит повышению стоимости всей установки в целом и увеличивает срок окупаемости установленного оборудования.

Организация отопления помещений

Как уже говорилось выше, нагретый хладагент поступает в трубчатый змеевик конденсатора, обдуваемый вентилятором. Благодаря наличию распределительно-направляющей решетки теплый воздух равномерно распределяется по помещению, возмещая существующие потери тепла через ограждающие конструкции и систему вентиляции. Организация отопления основана на постоянном подогреве воздуха циркулирующего внутри помещения.

Такой принцип работы ограничивает возможность применения одной установки по отапливаемой площади. Дело в том, что для обеспечения подачи нагретого воздуха на большое расстояние потребуется исходная скорость более 1 м/сек, что создаст явный дискомфорт для людей находящихся возле воздухораспределителя.

Режим подачи холодного воздуха

Воздушный тепловой насос может не только обогревать помещения, но и обеспечить их охлаждение во время летней жары. Для этого циркуляция хладагента запускается по обратному циклу.

В циркуляционный контур дополнительно устанавливают 4-ходовой клапан, второй дроссельный клапан и 2 линии труб. При переключении клапана закрывается линия в направлении «зимнего» дросселя и открывается в сторону «летнего». Циркуляция фреона происходит в противоположном направлении. В результате в такой системе конденсатор начинает выполнять функцию испарителя и наоборот.

Плюсы и минусы

Принимая решение об установке теплового насоса воздух-воздух необходимо знать основные достоинства теплопередающих систем. Так же нужно знать возможные проблемы, с которыми владелец может столкнуться во время эксплуатации.

Преимущества Недостатки
позволяют экономить большое количество топлива, снижая затраты на отопление постоянный небольшой шумовой фон от работающего вентилятора
способны не только отапливать, но и достаточно эффективно охлаждать воздух в помещениях непропорциональный рост электропотребления при понижении температуры наружного воздуха
пожаробезопасны, так как отсутствует горелка и высокотемпературные нагревательные элементы поднимающуюся пыль от постоянного движения воздуха в помещении
имеют высокий коэффициент теплоотдачи при минимально возможных затратах электроэнергии зависимость от стабильности работы систем электроснабжения
просты в монтаже и могут быть установлены даже своими руками невозможность подогрева горячей воды
доступны по стоимости существующий предел обогрева при сильных морозах
удобны и просты в эксплуатации и нуждаются в минимальном техническом обслуживании

Главный плюс, который стоит выделить

Тепловые насосы прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента. Для наиболее распространенных марок она составляет:

  • R22 -25°С;
  • R404 -30°C;
  • R407 -21°C;
  • R410 -37°C.

Если температура наружного воздуха будет ниже этих величин, то фреон перестанет испаряться, и система просто не будет работать. Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Как рассчитать необходимую мощность

Номинальная мощность такого оборудования для обогрева рассчитывается исходя из то что 0,7 кВт необходимо на 10 м² площади. Таким образом на дом с площадью 100 м² нам необходимо 7 кВт тепловой энергии. При этом нужно учесть что это средний показатель, в пиковые холода тепло энергии нужно будет больше, поэтому следует рассчитывать это оборудование с запасом в 10-15%.

Для более эффективного использования тепла применяется накопительный бак или тепло аккумулятор необходимого объема. В нем накапливается тепло, не израсходованное днем, которое может быть применено ночью, когда температура окружающей среды значительно падает.

Монтаж системы

Конструктивно воздушные теплонасосы заводского изготовления выпускаются в виде единого моноблока или двух блоков раздельной установки. Моноблочные конструкции имеют мощность до 2 кВт, а более мощные разделены на внешний модуль и конвектор внутренней установки.

Монтаж моноблока предельно прост. Тепловой насос устанавливается под потолком на наружной стене внутри помещения. В корпусе теплового насоса есть приточный и выхлопной патрубки, которые нужно вывести утепленными воздуховодами на улицу. После этого подключить установке к электропитанию и установку можно использовать.

Монтаж раздельной конструкции начинается с наружной установки внешнего модуля и конвектора внутри помещения. При этом следует помнить, что чем больше расстояние между блоками, тем больше потери тепла во время работы. Предельно допустимое расстояние – 5 метров. После этого блоки соединяются между собой металлопластиковыми или медными трубками в усиленной тепловой изоляции с фольгированной защитой.

Некоторые модели тепловых насосов воздух-воздух предусматривают возможность подключения нескольких конвекторов к одному наружному блоку. Если такой возможности нет, то распределение тепла по отдельным помещениям организуется с помощью разветвленной системы приточной вентиляции.

Изготовители этого оборудования и цены

Тепловые насосы воздух-воздух предлагают на российском рынке более 20 различных компаний из Европы, Японии, Южной Кореи, Китая, Таиланда и других стран. В числе явных лидеров по популярности следует назвать:

  • Cooper&Hunter — купить оборудование этого производителя можно от 605 $ с выработкой 4 кВт тепловой энергии, 11200 $ с производительностью до 60 кВт;
  • Mitsubishi Electric — ценовой диапазон начинается с 2000 $;
  • Daikin — от 1600 $;
  • Panasonic — один из самых дорогих производителей, стоимость оборудования начинается от 5000 $.
Читайте также:
Фотообои с природой, как выбирать правильно с фото

Простые и доступные по цене, но менее комфортные и надежные бюджетные модели изготавливают Neoclima, Haier и Tosot.

Торговый бренд Cooper&Hunter представлен на нашем рынке большим количеством моделей, входящих в 9 бытовых серий и 1 промышленную. Мощность предлагаемого оборудования от 2,8 до 84,6 кВт. Все установки:

  • обеспечивают возможность работы в «зимнем» и «летнем» режиме;
  • рассчитаны на устойчивую эксплуатацию в диапазоне температур наружного воздуха от -25°C до +40°С (у некоторых моделей больше);
  • специально адаптированы для использования в северных странах Европы;
  • имеют специальную защиту от обмерзания;
  • нечувствительны к перепадам напряжения в диапазоне 110-260 Вольт;
  • оборудованы широкоугольными жалюзи с равномерным распределением воздуха;
  • отличаются малым уровнем шума во время работы;
  • используют систему очистки воздуха от пыли и других загрязнений.

Тепловые насосы концерна Mitsubishi Electric отличаются самым оптимальным соотношением цены, качества и удобного пользования. Внешние блоки работают без потери тепловой мощности до температуры -15°C и компания гарантирует подачу тепла при похолодании до -28°C.

Бытовая серия Zubadan и полупромышленная Mr.Slim включают широкий ряд моделей мощностью от 3,2 до 23,0 кВт. Некоторые устройства предусматривают возможность подключения нескольких конвекторов к одному внешнему блоку. Варианты установки: подвесной, настенный или напольный. Используются для отопления жилых домов, офисов, небольших магазинов и мастерских.

Отзывы о использовании

В этом разделе я попытался собрать реальные отзывы о применении тепловых насосов с различных форумов что бы получить максимально правдивую информацию.

Отзыв от установщиков, люди ежедневно сталкиваются с таким оборудованием, при этом имеют реальную возможность сравнить производителей.

Тепловой насос воздух-воздух для отопления дома – плюсы и минусы

Обновлено: 8 декабря 2020.

Тепловой насос воздух-воздух для отопления дома, с точки зрения простоты монтажа и стоимости оборудования – наиболее выгодный и удобный вариант.

Но такой вариант обогрева дома имеет свои особенности, плюсы и минусы. Если вы задумываетесь о покупке такого вида климатического оборудования, вам необходимо их знать. В этой публикации мы собрали все положительные и отрицательные характеристики воздушных тепловых насосов.

Что значит воздух-воздух?

Если кратко, то тепловой насос типа воздух-воздух отбирает тепло от воздуха на улице и передает его воздуху внутри помещения. Происходит это, как и у другого оборудования такого типа, за счет замкнутого цикла испарения и конденсации теплоносителя.

На практике это работает следующим образом – тепловой насос всасывает воздух из помещения, нагревает его и отдает обратно. Притока воздуха извне не происходит, разве что это не реализовано при проектировании системы вентиляции. Подробнее об этом читайте в статье Принцип работы теплового насоса воздух-воздух .

Насколько эффективен тепловой насос воздух-воздух для отопления дома?

КПД тепловых насосов и другого климатического оборудования называется COP ( Coefficient of performance ) и лежит в пределах от 1 и выше. При COP равном 1, на 1 кВт электрической энергии вы получите 1 кВт тепла, при COP = 2 – на 1 кВт электроэнергии – 2 кВт тепловой энергии и так далее.

Здесь показан COP двух моделей тепловых насосов (среднего класса) в зависимости от наружной температуры.

Стоит отметить, что у воздушного теплового насоса эффективность существенно зависит от температуры вне помещения. Она снижается ночью и в холодное время года, но максимальная летом и днем. Причем у каждой модели свои характеристики и показатели COP. У некоторых он снижается до 1 при -25, а некоторые перестают работать при -5 градусах.

Поэтому некоторые считают, что использовать тепловой насос воздух-воздух для отопления дома – нецелесообразно. Но это не всегда так.

Когда выгодно использовать ТН типа воздух-воздух?

Есть пять способов получить тепловую энергию для обогрева дома:

  • Газ;
  • Твердое топливо (уголь, дрова, пеллеты);
  • Электроэнергия;
  • Солнечные коллекторы;
  • Тепловой насос.

Дороже всего обходится обогрев с помощью электричества, а дешевле всего – газом. Но не всегда есть доступ к энергоресурсам. Если дом газифицирован и цена на голубое топливо небольшая, то имеет смысл устанавливать газовый котел. Но при этом не стоит забывать, что использование любого топлива – это риск возгорания, отравления и т.д.

Если сравнивать обычные электрические конвекторы и тепловой насос для отопления частного дома, то первые выигрывают только в одном – дешевизне и простоте установки. Что касается потребления энергии – они никогда не дадут больше 1 кВт тепла на 1 кВт электроэнергии. Их имеет смысл использовать только тогда, когда нет другой альтернативы и нет средств для покупки и монтажа теплового насоса.

Эффективность воздушного теплового насоса зависит от разницы температур на улице и в доме. В определенный момент она может стать такой, что на 1 кВт затраченной электроэнергии он даст меньше 1 кВт тепла. Его энергоэффективность будет ниже, чем у конвекторов.

Плюсы тепловых насосов воздух-воздух

  • Поставить такое оборудование не намного сложнее, чем подключить холодильник или кондиционер.
  • Для установки не нужно прокладывать большой теплообменник в земле или воде.
  • Тепловой насос воздух-воздух готов к работе сразу после подключения.
  • Установка не требует регулярного обслуживания, в ней мало движущихся частей, поэтому у нее большой ресурс работы.
  • Нет необходимости устраивать систему отопления.
  • Низкая стоимость по сравнению с грунтовыми и водяными тепловыми насосами.
  • Отсутствие бака-накопителя и других вспомогательных агрегатов.

Минусы тепловых насосов воздух-воздух

  • Большая зависимость энергопотребления от температуры наружного воздуха.
  • Нужен резервный источник тепла на случай сильных морозов.
  • В сильные морозы наружный блок может обмерзать и потеруется чистить его ото льда.
  • Зависимость от электричества – без питания тепловой насос воздух-воздух не будет работать.

Особенности установки и эксплуатации

Это оборудование мало чем отличается от кондиционера, как и по принципу монтажных работ. Как и в случае с другими климатическими системами ТН может быть с одним внутренним блоком или с несколькими (мультизональным).

Как и в случае с кондиционером, тепловому насосу нужно проводить периодическую профилактику, желательно один раз в год – чистить или менять фильтра, проверять наличие и давление теплоносителя в системе, соответствие режимам работы.

Читайте также:
Треснула плитка на стене в ванной — что делать и как поменять

Как подобрать воздушный тепловой насос?

Чтобы поддерживать комфортную температуру в помещении зимой, необходим достаточный запас мощности теплового насоса. Не все модели показывают хорошую производительность при низких температурах. Есть такие, у которых коэффициент энергоэффективности выше 1 при -30 градусах, но их стоимость слишком высока.

Еще один момент – срок службы теплонасоса. Чем он мощнее, тем меньше нагрузок испытывает при нормальном режиме работы и тем выше его моторесурс. Стандартные тепловые насосы средней ценовой категории рассчитаны в среднем на 10 лет эксплуатации в штатном режиме. Более дешевые малоизвестных марок – от 5 до 7 лет, более дорогие, премиум класса – от 15 лет и выше.

При выборе воздушного теплового насоса стоит учесть, в какое время года вы будете его использовать и при каких температурах, сколько у вас уйдет электроэнергии на его работу и за какое время он окупится. Исходя из этого и выбирать модель. Как показывает практика, тепловой насос типа воздух-воздух выгоднее использовать в дополнение к основному отоплению, а не вместо его.

В этой статье мы рассказали про тепловые нассы для отопления типа воздух-воздух. Разобрали особенности их работы, плюсы и минусы. Надеемся, публикация была полезной. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Хотите получить помощь мастера, специалиста в этой сфере? Переходите на портал поиска мастеров Профи. Это полностью бесплатный сервис, на котором вы найдете профессионала, который решит вашу проблему. Вы не платите за размещение объявления, просмотры, выбор подрядчика.

Если вы сами мастер своего дела, то зарегистрируйтесь на Профи и получайте поток клиентов. Ваша прибыль в одном клике!

Тепловой насос – насколько выгодный, нужно ли устанавливать, какой лучше

Нужен ли тепловой насос, выгодная ли это покупка? Сама идея теплового насоса на первый взгляд блестящая, – забирать энергию у окружающей среды и отапливать ею дом. Снаружи дома устанавливается большой теплообменник, с помощью которого выкачивается дармовая энергия.

Работает тепловой насос по принципу холодильника – забирает тепло у окружающей среды и сбрасывает его внутри дома.
(Холодильник забирает тепло у куска мяса в морозильнике и точно также сбрасывает его внутрь дома).

Дрова, уголь, газ, нефть становятся не нужными, сжигать больше ничего не нужно?

Но так ли просто отобрать тепло у природы и перенести его под оболочку дома? Что скрывают продавцы тепловых насосов? Рассмотрим подробнее принцип, устройство различных видов тепловых насосов, и их экономическую целесообразность. Что в итоге, — стоит ли устанавливать, использовать тепловой насос?

Классификация

Тепловые насосы классифицируют следующим образом:

  • «Вода – Вода», – насос забирает энергию у воды (грунта) снаружи и отдает ее теплоносителю в системе отопления.
  • «Воздух – Вода» – насос забирает энергию у воздуха которой греет теплоноситель отопления.

Гораздо реже встречаются «Воздух-Воздух» и «Вода–Воздух».

Конструкция

Тепловой насос представляет из себя блок компрессора с вторичным теплообменником, который передает энергию системе отопления, и первичный теплообменник, который находится в окружающей среде и забирает тепло из нее.

Температура кипения хладогента в тепловом насосе составляет минус 55 градусов. Он значительно холоднее, чем окружающая среда и может подогреваться даже морозным воздухом с температурой минус 30 градусов.

Для своей работы тепловой насос потребляет электроэнергию в большом количестве, — работают компрессор, насосы, вентиляторы, электроника.

Эффективность работы теплового насоса принято оценивать коэффициентом преобразования – отношением выработанной энергии к потребленной.

В рекламных заявления производителей этот коэффициент обычно находится в пределах от 2 до 5. Т.е. согласно рекламе, к примеру, насос потребляющий 3 кВт энергии вырабатывает 6 -15 кВт при различных условиях своей работы, что достаточно для отопления небольшого дома.

Теплообменник в грунте

Для теплового насоса «Вода-Вода» первичный теплообменник представляет из себя трубу большой длины, которая должна находиться в грунте. Этот теплообменник можно разместить в вертикальных скважинах и получить 50 ватт энергии с метра трубы.

Для насоса мощностью 10 кВт необходимо 200 метров, — на практике это 6 скважин длинной по 33 метра. Глубже, кстати, мало кто бурит, оптимальная глубина скважины – до 40 метров.

Но теплообменник можно разместить и горизонтально. Тогда согласно практическому опыту можно получить 20 ватт с метра погонного этой трубы. Для указанной мощности нужно зарыть уже 500 метров.

Это очень большой объем земляных работ, и перепашка участка на глубину до 3,5 метров (труба в два этажа, на 3,5 и 2,5 метров).

В месте нахождения такого теплообменника земля будет промерзать на большую глубину и оттаивать только летом в лучшем случае (образование линзы льда, заболачивание). Обычные растения на охлажденном участке не растут.

Согласно опыта эксплуатации вертикальный теплообменник в скважинах обходится дешевле, эффективней, более предпочтительный.

Выгодно ли оборудование с теплообменником «Вода-Вода»

У грунтовых насосов температура на теплообменнике всегда стабильная и коэффициент преобразования на уровне 2,5 или даже чуть больше.
(- в рекламах можно встретить значение 5 – но это на стенде. Грунт вокруг скважины постепенно охлаждается и вертикальный теплообменник выходит на коэффициент 2,5, при съеме мощности в 50 Вт/м.)

Но стоимость этого насоса для небольшого дома – не менее 15 тыс у.е. Здесь имеются в виду только фирменные надежные вещи. Первичные запросы менеджеров могут быть более скромными, но если учитывать все затраты, весь объем, а также и выявленные менеджерами «невыгодные обстоятельства», то указанная цифра даже заниженная.

В сравнении с самым дорогим отоплением электричеством с помощью электрокотла, окупаемость грунтового теплового насоса составит не меньше 15 лет. В сравнении с дешевым магистральным газом, окупаемость отодвигается куда-то в далекое будущее. ( Выбрать наиболее экономичное отопление )
Но стоимость котлов, хоть «электро», хоть «газо», — сущие копейки в сравнении с тепловым насосом.

Приобретение теплового насоса по такой цене — сродни капитальным вложениям. А во что вкладывать-то? Оборудование это через 10 лет все равно станет устаревшим и приравняется к хламу. Не лучше ли эти деньги пристроить, например, в банк, а отопление оплачивать с процентов, которых с лихвой хватит хоть на «электро», хоть на «газо».

В итоге через 15 лет все деньги (с приростом) останутся в кармане, а в доме все это время будет тепло без всяких проблем.

Читайте также:
Чем сделать отверстие в плитке под трубу: технология, инструмент и комплектующие

Вкладывать средства в тепловой насос с теплообменником в грунте экономически не выгодно.

Теплообменник «Воздух-вода» — что с мощностью

Гораздо предпочтительней на первый взгляд тепловой насос «Воздух-вода». Его теплообменник — блок с вентилятором, похожий на кондиционер, который устанавливается на платформе у дома, поворачивающейся против ветра. Казалось-бы это проще и дешевле чем грунтовые теплообменники. Но сейчас еще невозможно получать тепло из воздуха эффективно.

Оказывается, что у насосов «Воздух-вода» при температурах воздуха минус 12 – минус 20 градусов, отдаваемая мощность весьма низкая, а коэффициент преобразования составляет 1,5 – 1,3.

Продающие компании этот факт стараются умолчать и не сообщают сведений о реальной отдаваемой мощности при разных температурах.

Рассмотрим, что же происходит на самом деле.

Отдача в зависимости от температуры воздуха

Для насоса мощностью в 10 кВт потребление компрессором и другим оборудованием составит 2,5 – 3,0 кВт. А отдаваемая мощность при температурах – 12 – 20 градусов (ниже аппараты не работают) составляет около 3,5 -4,7 кВт в лучшем случае.

(Эти данные для температуры в системе отопления дома 55 градусов. При 35 градусах коэффициент и отдаваемая мощность несколько больше, – но кому нужна такая температура радиаторов, когда на улице мороз? Да и 55 градусов явно недостаточно….)

Как отапливать дом, когда на улице холодно? Для отопления дома в тепловом насосе «Воздух-вода» вмонтирован электротен, который и выдаст недостающие 6 – 7 кВт для отопления. Т.е. все это нагромождение технологий в хороший мороз превращается в простой электрокотел.

Когда на улице плюс 5 – 10 градусов, то для отопления дома нужно всего лишь пару киловатт энергии. Но теперь насос может выдать заявленные 10 кВт, которые не нужны. При этом потребляет 3,5 кВт электроэнергии, т.е. его реальный коэффициент преобразования намного меньше единицы (для дома забирается всего 2 кВт).

Отсутствие окупаемости у воздушного теплового насоса

Сгладить ситуацию может применение еще одной дорогостоящей вещи – теплоаккумулятора, который позволит запускаться насосу кратковременно, но на полную мощность с коэффициентом 4 — 5. Как работает теплоаккумулятор

Оптимальной для насоса является температура воздуха примерно от минус 5 градусов до 0, когда его коэффициент преобразования составит 2,5 – 3,0.
При температурах воздуха ниже 8 градусов С более 50 процентов энергии будет вырабатываться за счет электротена.

Для климата средней полосы, где морозы не редкость (20 дней в году ниже 10 градусов), если посчитать стоимости оборудования и потребление электроэнергии, то трудно отыскать даже окупаемость, в сравнении с самым дорогим отоплением – электричеством.

С магистральным газом вообще не сравнимые…. Там где в основном температура зимой находится в пределах -5 — +5 градусов картина несколько иная, но тоже далеко не блестящая.

Учитывая техническую сложность, поломки, забор энергии на оттаивание в мороз (есть и такое, о чем молчат продавцы), то на сегодняшний день тепловой насос «Воздух-вода» является скорее дорогостоящей игрушкой требующей затрат и ухода.

Где применяются тепловые насосы

У нас фирмы-установщики тепловых насосов держатся на одной рекламе.
При существующих наших тарифах на газ и электричество устанавливать тепловые насосы не выгодно.

А что в Европе? А в странах запада тепловой насос набирает популярность с каждым годом. И государства стимулируют его внедрение путем компенсации части стоимости оборудования – примерно 1/5. Тарифы на газ и на электричество там в разы больше наших. Морозы меньше.

Поэтому стоимость теплового насоса по сравнению с расходами на обычное отопление электричеством или газом в Европе не является слишком большой. В странах Европы установка теплового насоса сейчас выгодна. У нас – нет.
Можно отапливать дом твердым топливом и электричеством ]

Тепловые насосы: недостатки, преимущества, проблемы и выгоды, виды ТН

Перед строительством собственного жилья хозяевам приходится обдумывать множество вещей. Одним из самых важных вопросов, встающих перед ними, становится выбор системы обогрева помещений и способ получения горячего водоснабжения. Так как электроэнергия постоянно дорожает, владельцам приходится рассматривать и изучать потенциальные альтернативные источники. Например, солнечные коллекторы или тепловые насосы (ТН). Несмотря на то, что оборудование нельзя назвать новым, у нас оно появилось сравнительно недавно, поэтому его устройство незнакомо, непривычно, непонятно. Поэтому разобраться в том, что такое тепловые насосы, оценить серьезность недостатков и их неоспоримые преимущества, необходимо.

Как работает тепловой насос?

ТН — парокомпрессионная установка, забирающая тепло у холодных источников. Чтобы понять принцип действия чудо-конструкции, надо вспомнить о том, как функционирует холодильник, который тоже можно назвать небольшим тепловым насосом. Продукты с комнатной температурой помещаются в агрегат, затем тепло выкачивается из камеры и скапливается во внешнем радиаторе, отдающем его помещению. По этой причине для нормальной его работы нужно оставлять между стеной и прибором свободное место.

Подобный принцип, который называют циклом Карно, используется и в бытовых кондиционерах. Для тепловых насосов тоже характерно извлечение тепловой энергии из окружающей среды: из воздуха, грунта, подземных вод или водоемов. Передача тепла происходит за счет конденсации, испарения хладагента. В тепловых насосах, как и в холодильниках, в этой роли также чаще выступает фреон.

Любой тепловой насос имеет испаритель, конденсатор, и компрессор, повышающий давление. Все приборы соединены трубопроводом в единый замкнутый контур. По этим трубам циркулирует фреон — углеводород, у которого температура кипения очень низкая. В холодной части контура он находится в жидком состоянии, в теплой — превращается в газ.

Теперь надо рассмотреть, как работает тепловой насос. Двигаясь по источнику тепла (например, по трубам, уложенным в грунт) теплоноситель нагревается на несколько градусов даже в том случае, если температура мала и составляет всего 4-5°. Потом он поступает в испаритель и отдает тепло во внутренний контур системы, которая заполнена фреоном. Даже небольшого количество тепла хватает для перехода хладагента из жидкого состояния в газообразное.

Хладагент, превратившийся в пар, поступает в компрессор, где он сжимается. Повышение давления приводит к повышению его температуры. Далее горячий фреон следует в конденсатор, где отдает тепло тому теплоносителю, который функционирует в системе отопления дома. Им может быть вода, воздух, тот же фреон. Нагретый теплоноситель поступает с систему горячего водоснабжения и отопления, а хладагент, отдавший тепло, охлаждается, превращается в жидкость, поступает в испаритель, в котором снова нагревается, и кругооборот его в контуре повторяется.

Читайте также:
Угольные брикеты: технология, особенности, связующие, преимущества и недостатки

Преимущества или недостатки?

Так как данные устройства появились у нас относительно недавно, многие россияне до сих пор относятся к ним с большим недоверием. В США, Европе и Японии их используют давно и успешно. Однако нельзя сказать, что такое оборудование для нашей страны абсолютная загадка, «терра инкогнита».

В СССР тоже проводились эксперименты, касающиеся таких альтернативных источников энергии. Однако широкого распространения эта технология так и не получила. Поэтому важно понять, почему, и имеет ли большой смысл замена привычных систем на эко-новинку? Приставка «эко» в этом случае может означать как экологию, так и экономию.

Достоинства

Первое и несомненное преимущество тепловых насосов — значительная экономия электроэнергии. Да, им, в отличие от солнечных коллекторов, она необходима, однако в гораздо меньших количествах. Например, электрический котел (или обогреватель) забирает столько же энергии, сколько выдает тепла. Тепловой насос, наоборот, тратит минимум электроэнергии, а тепла производит в три-семь раз больше. Оборудование может потратить 5 кВт/ч, однако тепла оно выделяет не менее 17 кВт/ч. Высокий КПД — самое привлекательное качество тепловых котлов.

Другие плюсы установки альтернативной системы:

  1. Серьезная экономия на энергоносителях. Цены на все виды топлива неумолимо растут, а тепловой насос позволит получать большее количества тепла при сократившихся расходах на электроэнергию.
  2. Возможность установки в любой местности, так как источником тепла способны стать воздух вода либо грунт. Особенно актуально оборудование для участков, расположенных далеко от газовой магистрали.
  3. Реверсивность установки. Тепловые насосы универсальны. Зимой они обеспечивают тепло, жарким летом дают возможность обеспечить помещению прохладу. Однако такой функцией оснащают не все модели.
  4. Долговечность. Оборудование, за которым ухаживают должным образом, способно бесперебойно работать 25-50 лет. Замена компрессора может потребоваться раз в 10-15 (максимум 20) лет.
  5. Возможность использования в любых условиях: там, где нет электричества, устанавливают бензиновый либо дизельный двигатель.
  6. Экономия на техническом обслуживании. Оборудование не потребует на него больших расходов.
  7. Бесперебойная работа при температуре -15°.
  8. Полная автоматизация теплового насоса.
  9. Безопасность для окружающей среды.
  10. Бесплатность источника тепла.

Помимо плюсов есть у систем и слабые стороны.

Недостатки

К ним относится:

  1. Цена тепловых насосов и стоимость обустройства геотермальной системы. Причем окупится оборудование далеко не сразу. Владельцам придется ждать как минимум 5 лет. Исключение — воздушные устройства, не требующие дополнительных вложений.
  2. Необходимость добавления дополнительного источника тепла в тех регионах, где температура нередко бывает ниже -20°. Такая система называется бивалентной. Если не справляется тепловой насос, то подключается теплогенератор (газовый котел, электрообогреватель).
  3. Экологичность, все же находящаяся под вопросом. Для человека угрозы нет, но она существует для экосистемы. Например, в грунте живут микроорганизмы — анаэробы. При сильном охлаждении пространства около труб им грозит неминуемая гибель.
  4. Почти необходимость обеспечить в доме трехфазную электросеть. Для исправной работы теплового насоса надо свести к минимуму перепады напряжения, которые способны спровоцировать поломку установки.

Оптимально использование такого оборудования в системах, где низкотемпературный теплоноситель, пример — «теплый пол».

Чтобы понять, целесообразна ли покупка и установка теплового насоса, владельцам придется оценить все плюсы и минусы. Главные «противники» — экономия электроэнергии (топлива) и серьезные расходы на приобретение и установку. К существенным минусам ТН относят низкий КПД в холодное время года, однако есть модели, которые могут вырабатывать тепло даже при -35°. Но заплатить за них придется еще дороже.

Стоит ли тратиться на покупку и установку ТН? Каждый решает сам. Единоразовое вложение даст шанс навсегда забыть о больших счетах за отопление. Кроме того, в пользу оборудования свидетельствует его полная безопасность для жильцов, и почти полная — для окружающей среды.

Тепловые насосы: виды систем

Если решения принято в пользу этой альтернативы, то следующий шаг — знакомство с разновидностями таких систем. Их существует несколько. Воздушные (аэротермальные) установки забирают тепло из воздуха, геотермальные используют тепловую энергию земли, гидротермальные — наземных/подземных вод.

Воздушные

Аэротермальные насосы используют тепловую энергию воздуха, находящегося снаружи здания. Эта конструкция максимально проста, поэтому дополнительное оборудование ей не требуется. Воздух сразу поступает в испаритель, там он передает тепло хладагенту, а тот, в свою очередь, теплоносителю внутри дома.

Из-за простоты системы затраты на нее минимальны, однако в этом случае самой важный критерий — производительность установки, но она сильно зависит от температуры внешней среды. В тех регионах, где зимы теплые (от 0° до +5°), такое оборудование будет самым экономичным вариантом из всех возможных.

Если температура зимой в местности, где стоит дом, нередко минует отметку -15°, то тепловые насосы использовать попросту не имеет смысла: производительность ТН в холода сильно падает, а об окупаемости его даже думать не придется. В этом случае рациональнее включать традиционный электрообогреватель либо котел.

Другой «влиятельный» фактор — влажность воздуха. В тех районах, где он сухой, а температура зимой не падает ниже -15°, тепловые насосы устанавливать можно. Холодному, влажному климату такое оборудование противопоказано: тепловые установки не смогут эффективно работать из-за обмерзания и обледенения.

Водяные

Эти гидротермальные источники тепла могут использоваться по-разному.

  1. Река, озеро или море. В этом случае коллектор располагают на дне водоема. Эти трубы с жидкостью-антифризом притапливают грузом. Так как температура теплоносителя высока, то оборудование обещает серьезную экономию. Однако целесообразно делать такую установку лишь в тех домах, которые расположены не расстоянии 50 метров, но не более, так как эффективность оборудования уменьшается с каждым лишним метром.
  2. Канализационные стоки. Коллектор, установленный в них, можно использовать как для отопления частных и многоэтажных домов, так и для систем горячего водоснабжения. Этот способ с успехом применяют в некоторых российских городах, чаще для обеспечения обогрева и ГВС промышленных зданий.
  3. Грунтовая, скважинная вода. Это система предполагает наличие двух колодцев. Из одного воду забирают, в другой сбрасывают. Такая установка сложна в монтаже и трудозатратна.

Самые лучшие условия у тех, кто живет недалеко у глубокого водоема. Если климат позволяет, а дом расположен у реки, озера или на побережье, то шанс получить бесплатное отопление и ГВС упускать нельзя.

Читайте также:
Чем разбавить клей ПВА, если он загустел: выбор правильного средства

Грунтовые

Это самый практичный вариант: грунт — стабильный источник, который накапливает тепло в течение сезона. На 10-метровой глубине температура неизменна, она составляет +10 °. С каждым метром она падает примерно на один градус: на расстоянии 5-7 метров от поверхности земли температура земли может колебаться в минимальных пределах — От +5 до +8°.

Если говорить о способах «добычи» тепла, то их есть два — горизонтальный и вертикальный.

Горизонтальный коллектор

Этот коллектор — труба, расположенная параллельно поверхности земли. Глубину для нее рассчитывают отдельно для каждого конкретного участка. В одних случаях ее закладывают на глубине 1-1,2 м, либо ниже уровня промерзания грунта (1,5-1,7 м), в других — еще глубже — на 2-3 м. Последний вариант дает возможность обеспечить большую стабильность температуры. Иногда для максимальной эффективности системы устраивают двойной коллектор — двухслойный.

Трубы для коллектора используют разные: их диаметр может быть 25, 30, 32 либо 40 мм. Возможная форма коллектора — зигзаг, змейка, петли, спирали. Минимальное расстояние между соседними трубами 600 мм, чаще оно составляет 800-1000 мм. Удельный теплосъем полностью зависит от характеристик грунта:

  • сухой песок — 10 Вт/м, такая же глина — 20 Вт/м;
  • глина средней влажности — 25 Вт/м;
  • глина, в которой содержится много воды, — 35 Вт/м.

Чтобы было понятно, какие площади должен занимать такой коллектор, лучше привести самый показательный пример, для участка с влажной глиной. В этом «тяжелом российском случае» для отопления дома в 100 м 2 потребуется конструкция, имеющая площадь 400 м 2 . Мало кто может позволить такие масштабные работы. К тому же на этом участке не должно быть никаких построек.

В трубы коллектора закачивают специальную жидкость — антифриз, который еще называют «рассолом». Например, раствор пропиленгликоля или этиленгликоля (30%). Антифриз забирает у грунта тепло, затем следует к тепловому насосу, где отдает его хладагенту. Затем «охладевший» раствор снова возвращается под землю.

Вертикальный зонд

Эта конструкция серьезно экономит площадь участка, зато глубина его значительна. Есть два варианта — одна U-образная труба или их система. В первом случае ее заглубляют на 80-100 м, затем заливают бетонным раствором. Во втором несколько конструкций соединяют и закапывают на глубину «всего» 20 м.

Так как бурение на большую глубину требует «дозволения» властей, обещает расставание с большой суммой, то чаще используют несколько труб-зондов, расположенных не так глубоко. Расстояние между ними — 5-7 м. В этом случае удельный теплосъем с коллектора-зонда зависит от породы:

  • сухие осадочные породы — 20 Вт/м;
  • каменистая почва — 50 Вт/м;
  • осадочные породы, насыщенные водой — 50 Вт/м;
  • каменистая почва с высоким уровнем теплопроводности — 70 Вт/м;
  • грунтовые подземные воды — 80 Вт/м.

Достоинства вертикальных зондов — меньшая площадь, максимальный теплосъем и стабильная температура, а значит, большая эффективность за счет глубины, которая является минусом, так как требует больших трат на обустройство вертикального коллектора.

Как выбрать тепловой насос?

Если тепловые насосы кажутся владельцам дома перспективными системами, то оценивать любую модель надо по нескольким критериям. К ним относятся:

  • размеры отапливаемого дома;
  • климатические условия в местности;
  • наличие рядом с доступных источников;
  • желание потратить на оборудование ту или иную сумму.

Каждый пункт этого небольшого списка влияет на выбор класса модели. Большой дом требует максимально мощного оборудования, а оно означает как серьезные расходы, так и трудозатраты. Вид источника напрямую влияет на качество будущего отопления. Регионы с холодным климатом значительно ограничивают список кандидатов, а иногда вовсе не позволяют обустройство такого экологичного оборудования. Платежеспособность, возможность сразу расстаться с большой суммой — самый главный «ограничитель» для тепловых насосов на российских просторах.

Расчет мощности установки

Мощность ТН зависит от многих факторов. В список входит предполагаемый объем теплоотдачи системам дома, площадь поверхности змеевиков в конденсаторе и испарителе, объем хладагента. По этим причинам целесообразнее доверить расчет мощности специальным программам, которые учитывают и другие данные.

Самый популярный вариант — использование онлайн сервисов-калькуляторов. В них требуется ввести такие параметры:

  • для расчета объема — общую площадь здания, высоту потолков;
  • регион, где построен дом — для определения среднегодовой температуры;
  • степень утепления объекта — для определения производительности установки.

Для расчета используются коэффициенты: в них преобразуют два последних параметра. Затем их умножают на объем помещения. Полученный результат сравнивают с таблицей, в которой мощность насоса связана с объектом.

Обычно получаются такие значения:

  • чтобы отопить дом, имеющий площадь 100-150 м 2 , необходим тепловой насос мощностью 5-8 кВт, а для подогрева воды потребуется запас по мощности — 12-16 кВт;
  • для отопления здания площадью 350 м 2 понадобится прибор, который сможет обеспечить 28 кВт.

Понятно, что цифры все же получаются приблизительными, однако ориентироваться на них можно.

Советы

Так как оборудование это дорогое и его нельзя назвать элементарным, покупка теплового насоса — дело ответственное. Чтобы выбрать идеальный агрегат, надо:

  • сначала провести все расчеты, создать проект, но всю работу с цифрами, а также проектирование следует доверить профессионалам;
  • весь комплекс услуг — монтажные работы и сервисное обслуживание — заказывать в одной компании, которая будет ответственна за работу системы;
  • проверять всю документацию: как самого оборудования, так и фирмы, которая будет заниматься «установкой установки»;
  • при выборе модели отдавать предпочтение высококачественной продукции европейских производителей.

Тепловые насосы — оборудование, которое в теплых регионах можно и нужно рассматривать в качестве достойной альтернативы традиционным системам. Число таких установок ежегодно растет во многих странах мира. Безусловно, за ними будущее, ведь ресурсы Земли не бесконечны.

В России самая большая беда не дороги и не слишком умные люди, это цены. Однако есть надежда, что ситуация со временем изменится, и безопасное оборудование станет более доступным. Для уменьшения расходов на электричество можно задействовать две системы — ТН и солнечный коллектор (для лета) или тепловой насос и теплогенератор (для зимы), но в этом случае траты возрастут.

Поближе познакомиться с безопасными системами поможет это видео:

Читайте также:
Тротуарная плитка: виды, формы, варианты текстуры, цвета, рисунки и узоры, примеры раскладки

Тепловые насосы для отопления дома: виды, плюсы и минусы

Содержание:

Как снизить расходы на отопление частного дома? Для любого, кто планирует строительство загородного жилья, это один из наиболее актуальных вопросов. Ответом на него являются тепловые насосы (ТН), которые позволяют уменьшить затраты на обогрев до 80%. Тепловые насосы – сравнительно новый метод обогрева дома и обеспечения горячего водоснабжения, который, тем не менее, набирает популярность. Далее мы поговорим о принципе работы такого оборудования, видах тепловых насосов, их особенностях, преимуществах и недостатках.

Электроэнергия, газ и уголь – три основных вида отопления, которые используют российские домовладельцы. У каждого из энергоносителей свои особенности, но объединяет их одно – стабильный рост цены год от года. Это заставляет искать альтернативы. Одной из таких альтернатив являются тепловые насосы – парокомпрессионные установки, обеспечивающие перенос тепла от низкопотенциальных (холодных) источников тепловой энергии к теплоносителю.

Принцип работы теплового насоса

В конструкцию любого теплового насоса входят следующие устройства: конденсатор, испаритель, компрессор (повышает давление) и расширитель (понижает давление). Все перечисленные элементы объединены при помощи трубопровода и представляют собой один замкнутый контур. По этому контуру циркулирует охладитель. Фреон, хладон — это технический термин присвоенный группе фторсодержащих производных метана и этана. Он представляет из себя инертный газ, который обладает сверхнизкой температурой кипения. По этой причине в «горячей» части контура он находится в газообразном состоянии, а в «холодной» он становится жидкостью.

Перемещаясь в компрессор, хладагент (чаще всего фреон) подвергается действию высокого давления и сжимается, из-за чего его температура повышается. Разогретый давлением газ поступает в другую часть теплообменника – в конденсатор. Тут промежуточный теплообменник передаёт тепло теплоносителю, который входит в систему отопления дома. Во время того, как хладагент отдает тепло, он конденсируется, снова становится жидким, а нагретый им теплоноситель подаётся в систему отопления. Жидкий фреон проходит через расширитель, где вскипает поглощая тепло. Затем перемещается в испаритель, где докипают остатки жидкой фракции – и цикл повторяется снова.

Важной особенностью тепловых насосов является универсальность использования – при низких температурах воздуха они обеспечивают обогрев помещений, а в жаркую погоду – их охлаждение. Во втором случае (реверсивный тепловой насос) используется тот же принцип. Разница лишь в том, что в жару теплоноситель движется в другом направлении – он поступает не снаружи, а из дома, из внутренних помещений.

Попробуем пересказать то же самое простыми словами.

Давайте вспомним, как работает холодильник. В камеры холодильника помещаются продукты, имеющие комнатную температуру. По закону сохранения энергии накопленное ими тепло не может испариться в никуда – его необходимо вывести за пределы холодильника, что и делается при помощи радиатора, расположенного позади агрегата. Радиатор для этого и предназначен – для рассеивания, передачи в окружающий воздух тепла, «извлеченного» из продуктов.

Теперь представим себе холодильник, который установлен на улице с открытой дверцей, а его радиатор демонтирован и установлен в доме. Даже если температура воздуха на улице будет на несколько градусов выше температуры кипения фреона, которым заправлен холодильник, агрегат будет передавать это тепло через радиатор в дом, извлекая его из окружающей среды. Это и есть простейший пример теплового насоса. Описанный принцип называется циклом Карно: именно на нем основана работа холодильных установок и климатической техники.

Разновидности тепловых насосов: аэротермальные, гидротермальные, геотермальные

Существует три основных вида тепловых насосов. Они отличаются источником получения тепла, ценой оборудования и стоимостью монтажа, параметрами работы.

1. Аэротермальные (воздушные) насосы. Используют тепло из окружающего воздуха, из атмосферы. Особенность этого вида тепловых насосов в том, что для их монтажа не нужно тратиться на бурение скважин, рыть траншеи и проводить какие-либо иные трудоёмкие земляные работы – все узлы агрегата располагаются на поверхности. Это важный плюс, так как сметная стоимость существенно снижается, как и затраты времени на монтаж.

При всех перечисленных преимуществах у аэротермальных насосов есть один важный недостаток – они перестают работать при серьезных морозах. На их стабильную работу можно рассчитывать только при температуре не ниже -25℃, по этой причине воздушные насосы не могут полностью обогреть помещение при похолодании в регионах с суровыми зимами.ТН не «тянет» сильные морозы. При падении температуры воздуха до -25° и ниже, он не будет справляться с отоплением дома, поэтому в этом случае необходимо иметь дополнительный теплогенератор – электрический обогреватель или камин. В этом случае чаще используют комбинацию теплового насоса и электрического котла. При достижении уличной температуры -18-22℃, воздушный тепловой насос отключается, а электрический тэн полностью его замещает.

Еще один важный фактор, который нужно учитывать при выборе такого оборудования – это средняя влажность воздуха в том районе, где находится ваш дом. Идеальный вариант для таких систем – низкий уровень влажности и мягкие зимы. Если климат влажный и холодный, то установка воздушных тепловых насосов нецелесообразна: тепловые установки будут обледеневать и большее время стоять в режиме оттайки.

2. Гидротермальные (водяные) насосы. Используют тепло воды близлежащего водоёма или грунтовых вод. Такие установки отличаются высокой стабильностью и эффективностью работы благодаря высокому коэффициенту теплоотдачи воды и низкому уровню температурных колебаний. Гидротермальный тепловой насос имеет смысл купить в следующих случаях:

  • на участке, где расположен ваш дом, залегают грунтовые воды в достаточном объёме или есть водоём;
  • глубина залегания грунтовых вод – не более 40 метров;
  • вода обладает свойствами, необходимыми для стабильной работы оборудования (низкий уровень содержания железа и иных примесей)

Скважины . Вариант со скважинной водой в качестве источника тепла наиболее сложный в монтаже и затратный. Он предполагает бурение двух скважин: одна будет служить для забора воды, другая – для её сброса.

Водоёмы . Какие водоёмы могут использоваться? К их числу относятся море, река или озеро, которые должны быть расположены не далее 50 метров от дома. Коллектор (трубы с хладагентом) укладывают на дно водоёма и утяжеляют грузом. Благодаря высокой температуре рабочей жидкости обеспечивается высокий КПД установки и существенная экономия на отоплении. Тем, кто живёт в регионе с мягким климатом, на побережье моря, или неподалёку от глубокого озера или реки, водяной тепловой насос способен стать источником бесплатной энергии на долгие годы.

Читайте также:
Чем заделать стыки ОСБ – вопрос от Алекса

Стоки . Еще один источник воды, который может использоваться такими насосами – это канализационные стоки. Они успешно применяются в качестве источника тепла для систем горячего водоснабжения и отопления – как частных домов, так и многоэтажек.

3. Геотермальные (грунтовые) насосы. Такой агрегат для подогрева рабочей жидкости в испарителе использует тепло грунта. Это бесконечный источник энергии, так как температура грунта ниже уровня промерзания не меняется и не зависит от погодных условий. Уже на глубине 3 метра температура грунта варьируется от +5 до +8℃, а на 10 метрах она составляет уже +10 ℃.

Системы отопления, основой которых является геотермальный насос тепла, имеют высокую эффективность, могут круглогодично поддерживать в доме комфортный микроклимат.

Использование грунтового теплового насоса подразумевает закладку трубопровода с хладагентом в грунт рядом с домом. При этом существует два варианта размещения трубы системы.

Вертикальный геотермальный зонд . В этом случае трубы располагаются в вертикальной плоскости. Глубина их размещения может достигать 100 метров, что делает этот вариант достаточно затратным. Еще один нюанс – необходимость согласования с надзорными органами бурения скважин такой глубины. Преимуществом такого технического решения является экономия площади участка.

Альтернативой глубокой закладки труб является схема, при которой используются несколько геотермальных вертикальных зондов. Они заглубляются в грунт на 20 метров и располагаются на расстоянии 5-7 метров друг от друга. При использовании такого метода эффективность зондов (удельный теплосъём) определяется типом грунта. Наиболее выигрышный – это каменистая обводненная почва, которая хорошо проводит тепло (70 Вт/м). Влажные осадочные породы обеспечивают до 50 Вт/м. Наименее «эффективны» будут сухие осадочные породы – в этом случае теплосъём не будет превышать 30 Вт/м.

Подытожим: устройство геотермальных вертикальных зондов обходится дорого из-за глубокого бурения, однако имеет свои преимущества: высокий удельный теплосъем, гарантированная стабильность температуры, экономия площади участка и минимальные повреждения ландшафта.

Горизонтальный контур (коллектор) . При такой схеме расположения труб они помещаются в грунт на незначительную глубину (ниже уровня промерзания грунта – от 1,2 до 3 метров), и располагаются на большой площади. Длина труб геоконтура в каждом отдельном случае рассчитывается индивидуально. Для этой цели могут быть использованы полиэтиленовые трубы разного диаметра (от 25 до 40 мм), которые располагаются на расстоянии 500-1000 мм друг от друга.

В зависимости от проекта коллектор может иметь разную форму (спираль, зигзаг, петли и т.д.). После закладки трубы коллектора заполняются рабочей жидкостью (антифризом), который вбирает тепло от грунта, перемещает его к тепловому насосу и отдаёт хладагенту. После этого охлажденный антифриз снова возвращается в подземный контур и цикл повторяется.

Эффективность насоса определяется характеристиками грунта, как источника тепла. К примеру, насыщенная влагой глина обеспечивает до 25 Вт на метр трубы, сухая глина 15-18 Вт/м, песок (сухой) – 10 Вт/м. Для примера – чтобы обеспечить отопление дома площадью 100 м2, потребуется свободная территория площадью в 400 квадратных метров. Из этого можно сделать вывод, что геотермальные насосы с горизонтальным коллектором подойдут владельцам участков с большой площадью, которая свободна от построек.

Особенности эксплуатации тепловых насосов

Для того чтобы снизить до минимума риски поломок теплового насоса и сделать его работу максимально эффективной, нужно позаботиться об обеспечении разницы температуры теплоносителя на входе и выходе из теплообменников, дельтой в 5℃ (температурный напор), а так же обустройстве в доме трехфазной электросети – это позволит обезопасить оборудование от перепадов напряжения. Еще один нюанс – должно быть проведено качественное утепление помещений (максимально допустимый уровень потерь тепла – не более 100 Вт/ м²).

Основные преимущества и недостатки тепловых насосов

Ключевое преимущество ТН в том, что их коэффициент полезного действия в разы выше, чем у обычного электрического оборудования для отопления или кондиционирования. К примеру, даже у современных, экономичных электрических обогревателей объёмы произведенного тепла примерно равны затраченной энергии.

Тепловые насосы в этой сфере вне конкуренции – они производят тепловой энергии в 3-7 раз больше (СОР), чем используют электроэнергии. COP- это единица, которая измеряет эффективность работы теплового насоса.

К другим достоинствам установки теплового насоса можно отнести:

  • Длительный рабочий ресурс. Если соблюдать правила эксплуатации и своевременно проводить техническое обслуживание, то насосы могут работать без поломок и ремонта десятилетиями (до 30 лет и более). Единственное «слабое звено» в таких системах – это компрессор, который может потребовать замены один раз в 15-20 лет;
  • Значительная экономия на топливе. В России цены на энергоносители всегда только растут, и в долгосрочной перспективе ТН позволяет экономить на них большие суммы;
  • Универсальность использования. У большинства моделей тепловых насосов есть одно замечательное свойство – реверсивность: в летнюю жару они охлаждают дом, а в холодное время года обеспечивают отопление;
  • Полная автоматизация. Правильная настройка работы ТН обеспечивает полную автоматизацию: пользователю остаётся только выставлять температуру нагрева помещений зимой и охлаждения – летом;
  • Широкая география использования. Разнообразие видов ТН позволяет эксплуатировать их в самых разных регионах, с разным климатом: в случае с тепловыми насосами источниками тепла может выступать грунт, воздух или вода;
  • Перспективы полной автономности. Если в качестве источника электроэнергии использовать солнечные панели, то можно построить в любой, даже самой отдаленной местности полностью автономный дом, который сам себя будет обеспечивать теплом, водой и электричеством;
  • Минимальное техническое обслуживание. Надежность и долговечность оборудования делает его малозатратным в эксплуатации;
  • Полностью бесплатный источник тепла. Мы пока не платим за воздух, которым дышим, воду в водоёмах и грунт под ногами: с помощью ТН они становятся бесконечным ресурсом для получения тепловой энергии.

Между тем у данных систем есть и свои недостатки, о которых необходимо знать:

Высокая стоимость самого оборудования и его монтажа. Так как первоначальные затраты достаточно велики, ТН окупится не сразу – в среднем на это уходит 3-7 лет. Быстро окупаются только аэротермальные (воздушные) насосы, которые требуют минимум затрат при установке.

Ориентация на отопительные системы с низкой температурой теплоносителя. Выгоднее всего тепловые насосы использовать для систем тёплого пола с температурой 35-40°C.

Читайте также:
Фотообои с природой, как выбирать правильно с фото

Воздействие геотермальных насосов на аэробные микроорганизмы. При работе грунтовых насосов земля вокруг труб подвергается постоянному охлаждению, что приводит к гибели аэробных бактерий, которые способствуют очищению стоков от вредных веществ.

Выбираем тепловой насос: основные критерии

Тем, кто планирует приобрести такое оборудование, рекомендуется выбирать подходящую модель по следующим критериям:

  • Климатические условия в регионе проживания. Для регионов с морозными зимами подойдет только ограниченное количество моделей;
  • Доступ к источникам тепловой энергии. Для геотермальных насосов – это наличие на участке свободной территории, для гидротермальных ТН – наличие вблизи водоёмов, грунтовых вод;
  • Площадь отапливаемого объекта, его энергоэффективность. Чем больше дом, тем более сложным и дорогостоящим будет тепловой насос: мощные модели требуют значительных затрат на монтаж.
  • Бюджет на покупку. Наиболее доступны по цене аэротермальные насосы, не требующие больших затрат на установку.

Расчет мощности теплового насоса. Какой мощностью должен обладать насос? Чтобы рассчитать нужную вам мощность, нужно знать следующие параметры: объём теплоотдачи отопительным системам, общую площадь поверхности труб в испарители и конденсаторе, а также объём рабочей жидкости (хладагента).

Удобным решением в этом случае будет использование для расчетов онлайн калькулятора. Чаще всего там требуется ввести:

  • высоту потолков и общую площадь дома (высчитывается отапливаемая площадь);
  • регион проживания (определяется средние температуры воздуха);
  • энергоэффективность объекта (степень утепления дома) – рассчитывается требуемая производительность теплового насоса.

Пример расчетов. Для отопления дома площадью 150 м² рекомендуется ТН производительностью 11-13 кВт.

Практические советы по выбору ТН

Тепловые насосы представляют собой технически сложное, дорогостоящее оборудование, поэтому к его покупке стоит подойти со всей ответственностью.

Перед покупкой необходимо обратиться к профильным специалистам для разработки проекта и произведения необходимых расчетов.

Целесообразнее обращаться в одну компанию, которая предоставляет полный комплекс услуг: продажу оборудования, установку и сервисное обслуживание.

Остались вопросы

Спасибо за обращение, мы обязательно перезвоним.

Тепловые насосы опыт эксплуатации и монтажа

Хочу поделиться опытом эксплуатации котельных на основе теплового насоса.
В эксплуатации тепловые насосы:

1) частный дом 150 м2 — Stiebel Eltron WPF 13 basic;
2) частный дом 220 м2 — Stiebel Eltron WPF 13 M + WPF 10 M;
3) частный дом 350 м2 — Danfoss DHP-S ECO 42.

В первом запускаемым в эксплуатацию насосом для оценки его эффективности работы был установлен отдельный электросчтечик для фиксации потребленной им электрической энергии. В интерфейсе теплового насоса Штибель есть учет выработанной им тепловой энергии. Не буду рассказывать принцип работы теплового насоса в интернете полно подобной информации, скажу лишь только что все объекты находятся в г. Красноярске и в качестве низкопотенциального источника тепла используется геоконтур с вертикальными скважинами.

Так же для защиты от дурака на компрессор устанавливаю реле последовательности фаз чтобы исключить вероятность его включения в неправильную сторону что может грозить компрессору выходом из строя.

В среднем скважина глубиной 50 м может дать 2 кВт тепла, это очень грубо т.к. качество геоконтрура это 80% успеха установки теплового насоса и там полно нюансов его устроства.

Тепловой насос идеально работает с теплым полом. Т.к. максимальная температура нагрева теплового насоса как правило ограничена 60 градусами и чем температура нагрева ниже тем выше эффективность его работы. СОР — это показатель эффективности работы теплового насоса (коэффициент отобранного тепла). Показывает отношение затраченной электрической энергии и полученной тепловой энергии. Так если тепловой насос греет воду до 30 градусов его СОР может достигать 4, т.е. на 1 кВт затраченной электроэнергии вы получите 4 кВт тепла и если греть воду до 60 градусов то СОР=2,5. Это приблизительные цифры у каждого конкретного теплового насоса они могут быть свои.

Так же тепловой насос греет воду для хозяйственных нужд посредством бойлера ГВС косвенного нагрева.

А вот так выглядит гео-контур теплового насоса мощностью 42 кВт.

И так когда речь заходит о тепловых насосах самый острый вопрос это окупится или не окупится? Так опыт эксплуатации дома 150 м2, за один сезон отопления тепловой насос мощностью 13 кВт потребил 6137 кВт*ч что при стоимости ээ 2,77 руб составляет 17 т.р. при этом средний СОР за весь сезон отопления составил 3,3. Так выработано тепловой энергии 20252 кВт*ч. Если отапливаться электрокотлом у которых как правило КПД 99% затраты на сезон отопления составят 56,1 т.р.
Капитальные затраты на монтаж электрокотла составят в среднем 100 т.р., тепловой насос 13 кВт с гео контуром и вспомогательным оборудованием обойдется в 1200 т.р. Не сложно посчитать что окупаемость таких вложений будет в районе 20-25 лет.
Но ! тепловой насос так же греет горячую воду круглый год соответственно на нагреве воды мы также в среднем тратим в 3 раза меньше денег а это 5-6 т.р. в год для семьи. А еще тепловой насос это бесплатный кондиционер и установив в помещении блок — фанкойл можно охлаждать помещение. т.е. не нужно покупать кондиционер и портить фасады здания некрасивыми блоками. При комплексном учете окупаемость тепловых насосов может достигать 10-12 лет. Так же сейчас есть выбор и тепловых насосов российского производства на европейских комплектующих которые на 30-40% дешевле зарубежных аналогов. Использование таких насосов позволяет получить окупаемость в 3-5 лет. Про это поговорим подробнее в следующий раз.

А так же тепловой насос позволяет отопить дом тогда когда эл. мощности недостаточно. Так дом 150 м2 для отопление необходимо 15 кВт а что делать если на участок выделено всего 15 кВт, а возиться с углем нет желания. Тепловой насос будет потреблять 5-6 кВт и у вас остается достаточно эл. мощности для питания бытовой техники и прочего оборудования. Также есть примеры мощных тепловых насосов трудящихся на пром. объектах о которых обязательно напишу в другой раз.

Напишите интересна эта тема вам? Что думаете о тепловых насосах?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: