Дерево

Отопление с помощью тепловых насосов

Многие наши соотечественники толком не знают, что такое тепловой насос. Но отметим, что они есть у каждого в доме: в кондиционере или холодильнике. Эти устройства стали настолько популярными, что никто не обращает внимания на их работу.

Отопление зданий геотермальными насосами является настолько же популярным, например, в Швейцарии, как у нас использование кондиционера. Тепловой насос похож на обычный кондиционер реверсивного типа, однако имеет множество функций. В отличие от кондиционера, такой насос может работать при любых температурах. Так, кондиционер при минусовой температуре остановится. Потому лучше всего использовать геотермальную систему.

Принцип работы теплового насоса можно рассмотреть на схеме Карно. Цикл Карно изучается еще в школе на физике. Уже в 1852 году Кельвин предложил теплонасосную систему. Принцип действия насоса таков: устройство берет тепло в одном месте и переносит его по разным точкам посредством специального теплоносителя. К примеру, в холодильнике тепло отбирается из холодильной камеры и отдается в помещение. Продукты становятся холодными, а стенка холодильника с внешней стороны – нагревается.

Геотермальный насос отапливает помещение, забирая тепло из окружающей среды — воды, воздуха, земли. Тепло вбрасывается в систему отопления помещения. Получается, что при отоплении дома геотермальной системой морозильная камера зарывается в землю или опускается в воду. Для того чтобы собирать тепло антифриз течет по трубам системы. Тепловой насос отбирает тепло, охлаждая до 5 градусов жидкость.

Отопление тепловым насосом загородного дома; принцип работы, проектирование теплового насоса

Тепло передается на нагрев воды и воздуха в помещении.

Получается, что тепловой насос отбирает тепло у всех предметов и веществ: воды, земли, воздуха. В нашей стране чаще всего используются системы, где тепло забирается с земли и передается в здания. К тому же тепловой насос работает зимой на обогрев помещения, а летом – охлаждает помещение. Очевидно, что тепловые насосы могут выполнять все задачи, которые связаны с подогревом и охлаждением поверхностей и жидкостей.

Внасосе с открытым циклом вода из земли перекачивается в систему. Тепло забирается насосом, а затем вода вновь сливается на глубину забора. Преимущество такой системы заключается в том, что можно одновременно и получать воду для дачного дома. Когда вода забирается из скважины, то окружающая природа не страдает. Ведь по большому счету вода собирается в одном месте в земле, а затем опять возвращается в тот же горизонт.

Насос с закрытым циклом имеет жидкость, которая качается по коллекторам. Коллекторы размещены в водоеме. Тепло отбирается у воды и передается в дом. Преимущество системы – дешевизна. Однако систему уместно строить тогда, когда водоем находится на расстоянии не более 100 метров от строения.

Насос с закрытым циклом имеет трубки, которые пропускают по себе воду. Трубки могут уходить в воду на глубину до 150 метров. Известно, что на глубине 10 метров температура почвы составляет 12 градусов круглый год. Чем глубже, тем больше температура земли. Это значит, что без больших капиталовложений можно получать большое количество тепловой энергии.

В Европе насосы, которые забирают тепло в земле, называют геотермальными насосами. Воздушные тепловые насосы в нашей стране использовать нецелесообразно. Такие системы используются в странах, где климат намного жарче. Если теплообменник, температура которого будет ниже — 5 градусов, разместить на улице, то он покроется льдом. Это значит, что система не будет работать на полную мощность а через некоторое время насос начинает просто «поедать» электричество и работать в ноль.

Сильная идея в отоплении: "холодильник наоборот"

Новой технологией в строительстве обещает стать применение особого теплового насоса, представляющего собой “холодильник наоборот”.
В одном приборе ученые предлагают совместить отопление, подогрев необходимой дому воды, одновременно охлаждения, а также вентиляции. Очищенные сточные воды 18–20 градусов проводят через специальный теплообменник. Далее они передают тепло, а затем в установке с его помощью нагревается привычный многим газ фреон. В следующем цикле он при сжатии разогревается и подогревает воду в системе отопления. Как правило, сточные воды дают примерно +7 градусов, что дает эффект нагревания на +60 градусов для обычной воды.

Как работает тепловой насос для отопления дома — подбор оборудования и его установка

Кроме того, тепловые насосы способны применять такие нетрадиционные источники, как тепло земли, грунтовых вод и даже самого обычного воздуха.

Таким видится ученым отопление дома в будущем, и эту технологию сейчас активно разрабатывают.

Недаром говорят, что главней всего – «погода в доме», а значит, система, объединяющая не только подогрев воды с отоплением, но включающая также вентиляцию и охлаждение, способна стать источником жизни во всем доме.

К тому же, стоит вспомнить и недавнее уже внедренное новшество. После того как была применена технология «умных батарей», наконец стал понятен тот колоссальный объем средств, которые можно сэкономить в области отопления и обслуживания домов.

При этом системы отопления на основе тепловых насосов уже сейчас активно используются в странах Скандинавии – так, Швеция в 70% случаев именно так отапливает жилые дома. А в США налажено производство геотермальных тепловых насосов. Общий объем новых для этой отрасли тепловых приборов по всему миру оценивается в 125 млрд долларов. Мировой энергетический комитет предвещает, что в скором времени именно тепловые насосы обеспечат на 75% теплоснабжение по всему миру.

А не так давно в Байкальске была установлена собственная тепловая установка подобного типа. Она использует температуру воды, циркулирующей в очистных сооружениях МУП «КОС Байкальского муниципального образования», и в результате более 4% байкальского тепла вырабатывает именно она.

Рубрика: Новости

Тепловые насосы для отопления дома: плюсы и минусы

Содержание:

1. Особенности работы тепловых насосов
2. Виды тепловых насосов
3. Тепловые насосы геотермального вида
4. Преимущества и недостатки тепловых насосов

Одним из высокоэффективных способов отопления загородного дома является использование тепловых насосов. Принцип работы тепловых насосов основан на извлечении тепловой энергии из грунта, водоемов, подземных вод, воздуха. Тепловые насосы для отопления дома не оказывают вредного воздействия на окружающую среду. Как выглядят подобные отопительные системы, можно посмотреть на фото.

Такая организация обогрева дома и горячего водоснабжения возможна уже много лет, но распространение начала получать совсем недавно.

Особенности работы тепловых насосов

Принцип работы таких устройств похож на холодильное оборудование. Тепловые насосы забирают тепло, аккумулируют его и обогащают, а затем передают его теплоносителю. В качестве выделяющего тепло устройства применяется конденсатор, а для утилизации теплоты с низким потенциалом используется испаритель.

Постоянное повышение стоимости электричества и предъявление жестких требований к охране окружающей среды становится причиной поиска альтернативных методов получения тепла для отопления домов и подогрева воды. Одним из них является использование тепловых насосов, поскольку количество получаемой тепловой энергии в несколько раз превышает затраченное электричество (подробнее: "Экономное отопление электричеством: за и против"). 

Если сравнить отопление газом, твердым или жидким топливом, с тепловыми насосами, то последние окажутся более экономичными. Однако само обустройство системы отопления с такими агрегатами обходится гораздо дороже.

Тепловые насосы потребляют электроэнергию, необходимую для работы компрессора. Поэтому такой вид обогрева зданий не подходит в том случае, если в местности наблюдаются частые проблемы с электроснабжением. Отопление частного дома тепловым насосом может иметь разную эффективность, главным ее показателем является преобразование теплоты — разница между потребленной электроэнергией и полученным теплом.

Разница между температурой испарителя и конденсатора присутствует всегда. Чем она больше, тем меньше КПД устройства. По этой причине, пользуясь тепловым насосом, нужно иметь немалый источник низко потенциального тепла.

Тепловой насос для отопления дома

Исходя из этого, следует, что чем больше размер теплообменника, тем меньше энергопотребление. Но в то же время, устройства с большими габаритами имеют гораздо более высокую стоимость.

Отопление с помощью теплового насоса встречается во многих развитых странах. Причем они используются и для обогрева многоквартирных и общественных зданий – это намного экономнее привычной в нашей стране системы отопления.

Виды тепловых насосов

Эти устройства можно использовать в широком диапазоне температур. Обычно они нормально работают при температуре от – 30 до + 35 градусов. 

Самыми популярными являются абсорбционные и компрессионные тепловые насосы. Последние из них используют для передачи тепла механическую и электрическую энергию. Абсорбционные насосы устроены сложнее, но они способны передавать тепло, используя для этого сам источник, благодаря чему значительно снижаются затраты электроэнергии.

Что касается источников тепла, то данные агрегаты делятся на следующие виды:

  • воздушные;
  • геотермальные;
  • вторичного тепла.

Воздушные тепловые насосы для отопления забирают тепло из окружающего воздуха. Геотермальные пользуются тепловой энергией земли, подземных и наземных вод (детальнее: "Геотермальное отопление: принцип работы на примерах"). Тепловые насосы вторичного тепла забирают энергию канализационных стоков, центрального отопления – эти устройства в основном используются для обогрева промышленных зданий. Это особенно выгодно в том случае, если имеются источники тепла, которое подлежит утилизации (прочитайте также: "Используем тепло земли для отопления дома").

Тепловые насосы классифицируются и по видам теплоносителя, им может служить воздух, грунт, вода, а также их сочетания.

Тепловые насосы геотермального вида

Системы отопления, в которых используются тепловые насосы, делятся на два вида – открытые и закрытые. Открытые конструкции предназначены для нагрева проходящей через тепловой насос воды. После того, как теплоноситель проходит по системе, он выводится обратно в землю. Подобная система идеально работает лишь при наличии значительного объема чистой воды, учитывая тот факт, что ее потребление не станет наносить окружающей среде вред и не вступит в противоречие с действующим законодательством. Поэтому, прежде чем воспользоваться отопительной системой, получающей энергию из грунтовых вод, следует проконсультироваться с соответствующими организациями. 

Закрытые системы делятся на несколько видов:

  1. Геотермальные с горизонтальным расположением подразумевают укладку коллектора в траншее ниже глубины промерзания почвы. Это – примерно 1,5 метра. Коллектор укладывают кольцами с той целью, чтобы уменьшить площадь земляных работ до минимума и обеспечить на небольшой площади достаточный контур (прочитайте: "Геотермальные тепловые насосы для отопления: принцип устройства системы"). Данный метод подходит лишь в том случае, если имеется в распоряжении достаточно свободной площади участка.
  2. Геотермальные конструкции с вертикальным расположением предусматривают размещение коллектора в скважине глубиной до 200 метра. Такой метод применяется при отсутствии возможности расположить теплообменник на большой площади, что необходимо для горизонтальной скважины. Также геотермальные системы с вертикальными скважинами делают в случае неровного ландшафта участка.
  3. Геотермальные водные подразумевают помещение коллектора в водоем на глубину ниже уровня промерзания. Укладка выполняется кольцами. Такие системы не могут использоваться, если водоем имеет небольшие размеры или недостаточную глубину. Необходимо учитывать, что в случае промерзания водоема на том уровне, где находится коллектор, насос работать не сможет.


Тепловой насос воздух вода — особенности, детали на видео:

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Отопление загородного дома тепловым насосом имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Одним из основных преимуществ отопительных систем является экологичность. Также тепловые насосы экономичны, в отличие от других обогревателей, потребляющих электроэнергию. Так, количество вырабатываемой тепловой энергии в несколько раз больше потребляемого электричества.

Тепловые насосы отличаются повышенной пожаробезопасностью, их можно использовать и без создания дополнительной вентиляции. Так как система имеет замкнутый контур, финансовые траты при эксплуатации сведены к минимуму – платить приходится лишь за потребляемую электроэнергию.

Применение тепловых насосов также позволяют охлаждать помещение летом – это возможно благодаря подключению к коллектору фэн-койлов и системы «холодный потолок».

Эти устройства надежны, а управление процессами работы полностью автоматическое. Поэтому для эксплуатации тепловых насосов не требуются особые навыки. Немало значение имеют и компактные размеры устройств.

Основной недостаток тепловых насосов:

  • высокая стоимость и значительные затраты на монтажные работы. Сконструировать отопление тепловым насосом своими руками вряд ли получится, не имея специальных знаний. Чтобы вложения окупились, потребуется не один год;
  • срок эксплуатации устройств составляет примерно 20 лет, после этого высока вероятность того, что потребуется проводить капитальный ремонт. Это тоже обойдется недешево;
  • цена тепловых насосов в несколько раз превышает стоимость котлов, работающих на газу, твердом или жидком топливе. Немало денег придется выложить и за бурение скважин.

Но с другой стороны, тепловым насосам не требуется регулярное обслуживание, как в случае с многими другими отопительными приборами. Несмотря на все достоинства тепловых насосов, они до сих пор мало распространены. Это связано, в первую очередь, с высокой стоимостью самого оборудования и его установки. Удастся сэкономить лишь в случае создания системы с горизонтальным теплообменником, если выкапывать траншеи самостоятельно, но на этой уйдет не один день. Что же касается эксплуатации, то оборудование оказывается весьма выгодным.

Тепловые насосы – это экономичный способ обогрева зданий, который не наносит вреда окружающей среде. Они не могут получить широкого распространения из-за высокой стоимости, но в будущем ситуация может измениться. В развитых странах тепловыми насосами пользуются многие владельцы частных домов – там правительство поощряет заботу об экологии, и стоимость такого вида отопления невысока.

Расходы на отопление и горячее водоснабжение сегодня являются одной из главных статей расходов частных домовладельцев. Снизить их позволяет установка геотермального теплонасоса. До сих пор это решение пользовалось в Беларуси не слишком большой популярностью. Причиной этого являются финансовые аспекты вопроса. Лишь немногие могли позволить себе отапливать дом с помощью геотермального оборудования, цена которого достаточно высока. Отдельной большой статьей расходов являются траты на монтажные работы. Во многом этот вопрос удалось решить благодаря использованию тепловых насосов производства России, а так же более широкому применению горизонтальных коллекторов.

На фоне заявления правительства о доведении возмещения населением коммунальных услуг до уровня 100% к 2018 году, привлекательность автономных отопительных систем с тепловыми насосами стала расти. Кроме того, все больше домовладельцев обращает внимание на «зеленые технологии», безопасные для здоровья людей (отсутствие газа и процессов горения) и окружающей среды. Инвестиции в экологичное безопасное будущее теперь становятся правилом хорошего тона. Человека, который интересуется передовыми технологиями, для которого понятия «экологичность» и «бережливость» не являются лишенными смысла словами, наверняка заинтересует тематика геотермального отопления.

Отопление частного дома тепловым насосом.

Для функционирования геотермальных систем необходимы низкопотенциальные источники энергии. В качестве таковых может использоваться тепло грунтовых вод, почвы, озер. Даже к концу зимы, почва и вода в озерах на определенных глубинах сохраняет положительную температуру. Благодаря этому обогрев дома тепловым насосом может быть налажен даже в условиях сурового климата. Грунт, залегающий на большой глубине, и артезианские воды являются фактически неиссякаемыми источниками энергии для теплонасосов. Электрическая энергия нужна отопительной системе лишь для того, чтобы перекачать рассеянное тепло, в изобилии присутствующее в окружающей среде.

В геотермальную отопительную систему входит теплонасос, который монтируется внутри дома, а также внешний (коллектор) и внутренний контуры. Внешний контур собирает рассеянное окружающее тепло, внутренний – находится в доме и отдает тепло зданию. Каждый контур оснащается теплообменником с хладагентом. Система предусматривает возможность организации переноса тепловой энергии с помощью промежуточных веществ-хладагентов.

Обогрев жилого дома тепловым насосом — основные преимущества.

Высокий уровень эффективности, стабильность

При правильной инсталляции геотермальной установки система отопления дома показывает при работе высокий КПД в любой период года.

Как правильно выбрать тепловой насос?

Обычно геотермальный тепловой насос для дома северных стран, к которым можно отнести Беларусь, более эффективен в сравнении с воздушными теплонасосами, которые применяют либо в южных странах, либо летом для подогрева воды на нужды ГВС или бассейна. В нашей стране применение тепловых насосов серии «воздух-вода» для отопления дома оправдано только при использовании резервного котла для догрева воды в дни пиковых нагрузок (минус 20 и ниже).

Основные функции.

Тепловые насосы способны функционировать в следующих режимах:

  • Охлаждение воздуха (кондиционирование);
  • режим генерации тепла для подогрева воды (ГВС);
  • режим полноценного функционирования в бивалентных отопительных системах с котлами классических отопительных систем.

Удобство и комфорт

Эксплуатация отопительных систем с геотермальными тепловыми насосами не связана с серьезными техническими трудностями. Осуществить настройку системы и управлять ей по силу любому домовладельцу. Система геотермального отопления может постоянно работать в автоматическом режиме. Однажды заказав геотермальное отопление под ключ и получив полностью готовую отопительную систему, хозяин жилища сможет длительное время наслаждаться теплом и комфортом, не зная дополнительных проблем с обслуживанием и ремонтом.

Эффективность системы геотермального отопления для частных домов

Сегодня на рынке представлено множество отопительных систем, относящихся к категории альтернативных. Однако наибольшую эффективность показывает именно геотермальный тепловой насос для отопления дома и горячего водоснабжения. Такое оборудование стоит несколько дороже классических газовых или жидкотопливных котлов. Но подобные вложения, относясь к категории активных инвестиций, увеличивают цену недвижимости и «отбиваются» за 4-6 лет за счет гораздо более низких эксплуатационных затрат.

Данные системы геотермального отопления активно используются начиная с промышленных объектов и заканчивая установкой тепловых насосов для отопления бассейнов.

В теории из недр земли можно получить неограниченные объемы тепловой энергии. Согласно практическим данным количество извлекаемого тепла может изменяться в широких границах: количество извлекаемого может составлять 20-100Вт на один метр погруженного в землю зонда. На объем генерации тепла оказывают влияние такие факторы, как уровень солнечного освещения, глубина залегания, присутствие грунтовых вод и др.

Что предлагает наша компания

Сотрудничество с нами мы предлагаем начать с предварительного собеседования. После этого мы выезжаем на место для изучения участка. В процессе определяем теплопотери дома. Собрав необходимые данные, специалисты нашей компании выбирают наиболее оптимальное в техническом плане решение. На данном этапе по просьбе собственника жилья может быть составлен черновой проект и смета. Если клиента устраивает стоимость проекта и сроки его реализации, то сотрудники ООО «Нова Грос» приступают к работе. Специалисты монтируют систему геотермального отопления, систему горячего водоснабжения. Проводятся испытания системы, оценивается ее работа при пробном эксплуатационном запуске. На последнем этапе оформляется гарантия и владельцу дома передается в распоряжение эффективная, самоокупаемая и полностью работоспособная геотермальная установка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *