Мощность теплового насоса следует выбирать в зависимости от функции, которую он должен выполнять. Если он будет использоваться только для отопления, можно воспользоваться калькулятором теплового насоса, который учитывает теплопотери здания.
Тепловой насос: особенности системы отопления дома, нюансы выбора
Отопление зданий с помощью тепловых насосов уже давно распространено в США, Германии и многих других европейских странах. Но на российском рынке эти агрегаты появились сравнительно недавно, хотя их доля продаж неуклонно растет год от года. Учитывая постоянный рост цен на электроэнергию, растущие технические знания российского потребителя, а также глобальную тенденцию к энергоэффективности и энергосбережению, можно ожидать, что в ближайшем будущем эти системы займут достойное место среди альтернативных систем отопления. В нашей статье мы расскажем, что такое тепловые насосы и какие типы этих систем отопления существуют.
Итак, что такое тепловой насос? Это устройство для сбора и передачи тепловой энергии от низкопотенциального источника тепла к потребителю. Основное отличие теплового насоса от традиционных радиаторов заключается в том, что первый способен передавать тепло в обратном направлении – от менее нагретого объекта к более нагретому, эффективно повышая температуру теплоносителя. Сам тепловой насос не производит тепло, а лишь "извлекает" тепловую энергию из воды, земли или воздуха и затем передает ее в помещение. Физический принцип работы теплового насоса заключается в том, что любое тело с температурой выше абсолютного нуля (-273,15°C) обладает определенным количеством тепловой энергии, которая прямо пропорциональна удельной теплоемкости и массе самого тела.
Это интересный
Концепция теплового насоса зародилась в Англии в середине 19 века и была усовершенствована чуть позже австрийцем Петером фон Риттингером. Однако практическое применение устройства появилось лишь в 1940-х годах: Роберт Вебер первым придумал поместить трубу для отвода морозильной камеры в бойлер водонагревателя, затем пропустить горячую воду через змеевик и с помощью вентилятора распределить тепло по помещению.
Какие принципы можно применить при выборе системы
Тепловой насос может иметь смысл, если установка, подключение или окупаемость других систем отопления оказываются нерентабельными, как в случае с энергоемкими электрическими котлами. Перед покупкой и установкой следует тщательно проанализировать ситуацию с разных точек зрения.
- Назначение помещения. Поскольку производительность зависит от типа насоса, при выборе агрегата значительную роль должен играть объект, для которого он предназначен. Если это большой жилой дом с постоянными жильцами, тепловой насос должен быть способен обеспечить надежное и качественное отопление и горячее водоснабжение круглый год. В этом случае подойдут такие насосы, как воздух-вода или геотермальные насосы (если их можно использовать на месте). В случаях, когда требуется лишь эпизодическое использование теплового насоса для обогрева помещений, оптимальным будет высокоэффективный тепловой насос типа "воздух-воздух".
- Наличие/отсутствие системы центрального отопления и горячего водоснабжения. Если такая система существует, а насос используется только в качестве "воздуховода" в отдельных помещениях, необходимо оценить эффективность взаимодействия систем – она будет тем выше, чем меньше разница температур между нагревательными элементами и источником тепла. Например, использование теплового насоса в сочетании с напольным отоплением имеет больше смысла, чем с обычными радиаторами (температура теплоносителя в полу всегда ниже).
- Регион использования. В этом случае необходимо также учитывать температурные показатели, состояние почвы, водоемов и другие геоклиматические условия. Если, например, среднегодовая температура слишком низкая, использование насоса типа "воздух-воздух" будет неэффективным, поскольку он будет слишком энергоемким и неэффективным. Если на участке невозможно пробурить скважины или недостаточно места для горизонтального коллектора, то установка грунтового насоса невозможна. Решением в этом случае является установка насоса "воздух-вода". Для зданий, расположенных вблизи водоема или там, где требуется подпитка грунтовых вод, можно использовать насос "вода-вода".
- Размер дома. Если отапливаемая площадь превышает 250 м 2 и есть возможность пробурить скважину, оптимальным вариантом будет использование грунтового насоса. Для домов площадью менее 200 м 2 идеально подходит насос "воздух-вода". Для небольших квартир, офисов или коммерческих помещений можно использовать насос "воздух-воздух".
- Использование в качестве кондиционера. В этом случае можно использовать тепловые насосы типа "вода-вода" или "грунт-вода", имеющие опцию пассивного охлаждения (без компрессора). Все остальные типы насосов будут охлаждать помещение в активном режиме, поэтому эксплуатационные расходы в теплое время года могут быть выше.
- Наличие системы вентиляции. При наличии возможности, интегрировав тепловой насос, можно эффективно использовать систему для нагрева воздуха. Такая схема установки, как правило, подходит для офисных и административных зданий, а также спортивных комплексов, где обязательным атрибутом является система механической принудительной вентиляции.
Тепловой насос для отопления дома, принцип работы
Работа теплового насоса, холодильника и кондиционера основана на цикле Карно. Тепловой насос для отопления передает тепло из области с более низкой температурой в приемник, где значение этого параметра должно быть выше. В этом случае оно берется извне, где хранится и после некоторого преобразования передается в дом. Именно природное тепло, а не энергия, выделяемая при сгорании традиционного топлива, повышает температуру теплоносителя, протекающего по трубам отопления.
В действительности принцип работы насоса гораздо сложнее. По этой причине его часто сравнивают с холодильными системами, только в обратном порядке. Однако общий порядок работы идентичен, хотя есть большая разница как в инженерном обеспечении, так и в назначении основных частей оборудования. Схема, собранная с использованием теплового насоса, отличается от традиционной системы отопления количеством контуров и особенностями их работы.
Внешний контур устанавливается за пределами частного дома. Он прокладывается там, где аккумулируется тепло, когда поверхность нагревается солнечными лучами или по какой-то другой причине. Энергия может быть извлечена, например, из воздуха, земли или водоема. Даже из скважины, если дом находится на скалистом грунте или есть ограничения по прокладке труб. Поэтому существует несколько модификаций тепловых насосов, а отопление организуется по одной и той же схеме.
Принцип работы насоса
Внутренний контур (не путать с контуром отопления в доме) находится в самом устройстве. Охлажденный теплоноситель, циркулирующий во внешнем контуре, частично повышает свою температуру за счет окружающей среды. Проходя через испаритель, он передает извлеченную энергию хладагенту, заполняющему внутренний контур. Последний, благодаря своим специфическим свойствам, закипает и становится газообразным. Достаточно низкого давления и температуры -5°C. Это означает, что жидкий хладагент превращается в газ.
Тепловой насос для отопления, источники тепла для работы
Тепловые насосы получают тепло из природных источников, аккумулирующих солнечную радиацию в теплые периоды. Тепловые насосы также различаются в зависимости от источника тепла.
Грунт
Грунт является наиболее стабильным источником тепла, которое накапливается в течение всего сезона. Температура грунта почти всегда постоянна на глубине 5 – 7 метров, на глубине 10 метров она составляет от +5 до +8 °C, а на глубине 10 метров – всегда около +10 °C. Существует два способа извлечения тепла из грунта.
Горизонтальный грунтовый коллектор
Коллектор представляет собой горизонтально проложенную трубу, по которой течет теплоноситель. Глубина горизонтального коллектора рассчитывается индивидуально в зависимости от условий, иногда она составляет 1,5-1,7 метра – глубина промерзания грунта, иногда ниже – 2-3 метра для обеспечения большей стабильности температуры и меньшего перепада, а иногда всего 1-1,2 метра – здесь грунт весной начинает прогреваться быстрее. Бывают случаи, когда устанавливается двухслойный горизонтальный коллектор.
Трубы горизонтального коллектора могут иметь разный диаметр: 25 мм, 32 мм и 40 мм. Их расположение также может быть различным – серпантин, петля, зигзаг, различные спирали. Расстояние между трубами в серпантинной системе должно быть не менее 0,6 м, обычно оно составляет 0,8-1 м.
Удельная теплоотдача на погонный метр трубы зависит от структуры почвы:
- Сухой песок – 10 Вт/м;
- Сухая глина – 20 Вт/м;
- Более влажная глина – 25 Вт/м;
- Глина с очень высоким содержанием воды – 35 Вт/м.
Для отопления дома площадью 100 м2 при условии, что почва – влажная глина, необходимо 400 м2 площади коллекторного участка. Это довольно много, целых 4 – 5 гектаров. А если учесть, что на таком участке не должно быть никаких построек, только газон и клумбы, то горизонтальный коллектор может позволить себе не каждый.
ВХОД В ИНТЕРНЕТ-МАГАЗИН
Большая часть оборудования производится в европейских странах и сертифицирована для использования в России. Мы сотрудничаем с такими брендами, как REHAU , VIESSMANN , GIACOMINI , DE DITERICH , BAXI , ELSEN , KERMI , OVENTROP , REFLEX и многими другими. Интернет-магазин отопительной техники. Низкие цены, бесплатная доставка по Краснодару. Доставка по Краснодарскому краю. Все виды оплаты.
Реализация объектов с оборудованием и материалами "под ключ".
Статьи по отоплению тепловые насосы
Низкотемпературная система отопления для теплового насоса
Как следует из названия статьи, система отопления для теплового насоса должна быть низкотемпературной. Это ограничение обусловлено физикой процесса холодильной машины. Чем выше температура жидкости, поступающей из геотермального или другого низкопотенциального источника тепла, и чем ниже температура теплоносителя, выходящего из теплового насоса, тем выше эффективность преобразования (COP).
Проще говоря, в этом случае вам придется меньше всего платить за отопление. Ниже приведена таблица для компрессоров Sanyo. Из таблицы видно, что при температуре, поступающей из внешнего контура +5C (верхняя строка) и идущей на подогрев пола +35C (левая колонка), мощность составит 15582 Вт (15,6) кВт, при потреблении электроэнергии 2826 Вт (2,8 кВт) и эффективности преобразования (COP) 5,51. Это означает, что на 1 кВт электроэнергии мы получим 5,5 кВт тепла. Таким образом, мы заплатим в 5,5 раз меньше, чем при использовании обычного электрического котла. А при той же температуре подачи +5С, но нагреве до +50С, мощность составит 12425 Вт (12,4 кВт), потребление увеличится до 3964 Вт (3,96 кВт), а COP упадет до 3,13. Поэтому следует стремиться к низкотемпературной системе отопления. Например, в хорошо утепленном доме можно обеспечить температуру ниже 30C в предсезонный период и снизить COP до 6,5.
К низкотемпературным системам относятся
– Водяное напольное отопление
– Радиаторы, подходящие для низких температур
Водяной теплый пол – идеальный вариант для системы отопления с тепловым насосом. Именно поэтому водяной теплый пол всегда является первым выбором. Давайте сразу напишем немного о гидравлике системы водяного напольного отопления с тепловым насосом. Это очень важный момент. Если все отопление будет осуществляться теплым полом, то необходимо будет установить промежуточную буферную емкость (теплоаккумулятор), что обойдется дополнительно в 40-50 тысяч рублей, а при несоблюдении этого пункта еще больше. Это зависит от производительности теплового насоса. Теплообменник теплового насоса рассчитан на дельту в 5 °С. Например, вошел хладагент температурой 30 °С, а вышел +35 °С. Нагрев произошел только на 5 °С. В этом случае COP будет максимальным, и вы выжмете максимум из теплового насоса. Кроме того, все тепловые насосы имеют предел для этой дельты в 15°C, нормальная заводская настройка составляет 10°C. В сервисном меню можно изменить значение от 2 до 15°C. Если значение дельты превышено, тепловой насос отобразит ошибку и остановится.
Тепловые насосы со встроенным нагревательным элементом
Нередко производители включают в комплектацию тепловых насосов дополнительные электрические нагреватели. Встроенная нагревательная спираль позволяет при необходимости переключиться на альтернативный с точки зрения теплового насоса источник энергии – электричество. Для чего это нужно? Когда необходимо использовать тепловой насос?
Выбор теплового насоса для отопления дома основывается на различных параметрах, включая климатические условия региона. Поэтому считается нецелесообразным устанавливать насос с избыточной мощностью. Дело в том, что экстремально холодные дни случаются нечасто, по крайней мере, в центральной европейской части России. Опыт показывает, что экономически выгоднее "дозаправлять" эти морозные периоды электричеством, чем изначально устанавливать более мощный насос. Наличие нагревательного элемента устраняет необходимость увеличения мощности системы на протяжении большей части отопительного сезона.
Для владельцев тепловых насосов с водяным и грунтовым источником тепла встроенная нагревательная спираль скорее избыточна, чем необходима. Ситуация с тепловыми насосами с воздушным источником тепла совершенно иная. При температуре воздуха -20°C и ниже такой насос будет оказывать незначительное влияние, если вообще будет. И даже если в году не так много холодных дней и ночей, вы же не хотите в один прекрасный момент оказаться в быстро замерзающем доме. Наличие дублирующего теплогенератора в этом случае ни в коем случае нельзя назвать роскошью.
Тепловой насос с воздушным источником тепла.
Советы и рекомендации
Тепловой насос – оборудование технически сложное и достаточно дорогое, поэтому к его выбору следует подходить с большой ответственностью. Чтобы не быть голословными, приведем несколько вполне конкретных рекомендаций.
1. никогда не приступайте к выбору теплового насоса без предварительного проведения расчетов и создания проекта. Отсутствие проекта может привести к фатальным ошибкам, исправить которые можно только с помощью огромных дополнительных финансовых вложений.
2. проектирование, монтаж и обслуживание тепловых насосов и систем отопления следует доверять только профессионалам. Как вы можете быть уверены, что в компании работают профессионалы? Прежде всего, у них есть вся необходимая документация, портфолио выполненных объектов, сертификаты от поставщиков оборудования. Очень желательно, чтобы весь комплекс необходимых услуг предоставляла одна компания, которая в этом случае будет нести полную ответственность за реализацию проекта.
3. Мы советуем вам отдать предпочтение тепловому насосу европейского производства. Пусть вас не смущает тот факт, что он стоит дороже китайского или российского оборудования. Если вы включите в смету стоимость монтажа, пуско-наладки и запуска всей системы отопления, то разница в цене насоса будет практически ничтожной. С другой стороны, приобретая европейский насос, мы уверены в его надежности, поскольку высокая цена насоса обусловлена только использованием современных технологий и высококачественных материалов при его изготовлении.