В умовах зростаючих цін на паливо багато хто замислюється про зниження витрат. Вчені ламають голову над отриманням дешевої енергії і максимальному використанні сил природи. Саме на простих законах фізики і використанні природних стихій побудований принцип дії теплового насоса.
Поняття теплового насоса і принцип його роботи
Якщо сильно спростити структуру насоса, що виробляє тепло, то вийде робота холодильника або кондиціонера, але в більш глобальному масштабі. Така теплова установка не вимагає паливного котла. Її потрібно правильно змонтувати і підключити до джерела електроживлення. Це зовсім не означає, що насос опалює будинок електрикою - кіловати витрачаються на функціонування системи.
пристрій насоса
Принцип дії теплового насоса не особливо відрізняється від обраного виду - тепло забирається в зовнішньому середовищі і передається в будинок. Такі установки мають всього три головні компоненти:
- Зонд, що збирає тепло.
- Сам тепловий насос, включаючи компресор.
- Система опалення будівлі з теплообмінної камерою.
Перший і останній пункт теплонасосної установки - це труби і радіатори. Теплообмінний зонд являє собою великий горизонтальний змійовик, вертикальні труби або відкритий забір води з природного водоймища. Суть системи полягає в самому насосі. У ньому 6 складових:
Принцип роботи теплового насоса
Така установка умовно «відбирає» тепло у природних носіїв і передає їх з систему опалення. За таким же принципом працює звичайний холодильник - він забирає «зайві» градуси з морозильної камери і виводить їх на повітряний теплообмінник на задній стінці. Хоча це лише один з видів обміну теплової енергії, пов'язаний з повітрям, є й інші види.
Різновиди теплових насосів
Загальний принцип теплонасосних установок полягає в обміні температур між носіями. Тепло первинного джерела передається системі опалення без використання палива. Ці джерела можна поділити на 3 групи:
- геотермальні;
- аеротерміческіе;
- гідротермальні.
Це три різних стихії - повітря, вода і земля. Саме від цих природних носіїв теплової енергії відбувається опалення будинку. Крім відмінностей в «стихії» установки відрізняються і типом монтажу. Вони діляться на 2 види:
- Відкритого типу.
- Закритих різновидів.
Контур геотермального теплового насоса
Кожен з видів теплонасосних установок має свої плюси і мінуси. У ряді випадків через особливості монтажу певні різновиди просто неможливі в конкретному місці. Інші нерентабельні або низькоефективні в певних регіонах, хоча в інших місцях вони найбільш вигідні.
Повернутися до змісту
Переваги та недоліки насосів різних видів
Найбільш простий і швидкомонтовані вид теплоустановкі - це аеротерміческій. Теплообмін відбувається з повітрям, не вимагаючи монтажу великої кількості обладнання. Плюсами є:
- легкість установки без труб і радіаторів;
- техніки безпеки та екологічної експлуатації;
- можливість використання в літній час для охолодження.
Мінусами цього типу установок визнана її неефективність в холодних регіонах. Уже при 0 градусів Цельсія аеротерміческая установка працює з 50% потужністю. При падінні температури до мінус 20 С використання повітряного насоса стає нерентабельним. Ця установка не підходить для регіонів з сильними морозами, також її монтаж буде не рентабельним в місцях з частим безвітрям.
Насос вода-вода вимагає більш складного монтажу і дотримання обов'язкової умови - на ділянці повинен бути водойма, що не промерзає взимку до самого дна. Це є недоліком такої установки, в ряді випадків її просто неможливо змонтувати. Перевагами цієї системи є висока ефективність, можливість експлуатації в морози і більш низька вартість установки щодо геотермальної.
Схема теплового насоса вода-вода
Установка грунт-вода, яка використовує в якості теплоносія землю, одна з найскладніших в монтажі. Це один з недоліків установки, незалежно від горизонтального або вертикального розташування зонда. Крім цього до мінусів можна віднести неможливість використання землі для с / г потреб при горизонтальному змійовику і неможливість самостійного встановлення при вертикальному розташуванні.
Список плюсів значно ширше:
- тривалий термін роботи при разових вкладеннях;
- максимальна ефективність при будь-якій погоді;
- експлуатація і на охолодження, і на обігрів будівлі;
- можливість використання в регіонах з сильними морозами.
Теплонасосні установки впевнено завойовують увагу власників приватних будинків і компаній, що мають малоповерхові будівлі. Цей вид опалення дозволяє серйозно знизити витрати на обігрів, знижуючи вартість експлуатації житлових і офісних будівель. Майже всі види установок можливо змонтувати самостійно, не вдаючись до послуг фахівців. Для цього достатньо лише придбати сам насос і витратні матеріали, а також ознайомиться з особливостями монтажу.
Повернутися до змісту
Особливості монтажу теплового насоса
Майже всі теплонасосні установки допускають можливість самостійного монтажу. Можливість самому встановити насос при вертикальному розташуванні зонда виключена - потрібно буріння свердловини на глибину не менше 100 метрів. У всіх інших випадках достатньо дотримати прості вимоги.
Монтаж теплового насоса - це трудомісткий справу
мінімальні вимоги
Система вода-вода не може функціонувати без поверхневого водоймища в крокової доступності при самостійній установці. Можливий монтаж силами професіоналів вертикальної системи, якщо є джерело підземних вод.
Горизонтальний грунтовий насос вимагає наявності вільної ділянки землі, незайнятої під город, сад і не має важких будівель. При цьому його площа повинна в 2─4 рази перевищувати розмір землі, зайнятої опалювальним будовою. Система вода-повітря або повітря-повітря вимагає хоча б мінімальної легковажності і повинна бути встановлена не більше, ніж в 20 метрах від будівлі.
Пристрій теплового насоса вимагає наявності обов'язкового джерела електроживлення. При неможливості підключення насоса до стаціонарного електропостачання допускається використання бензинового або дизельного генератора.
Повернутися до змісту
Монтаж повітряного теплового насоса
При виборі місця установки повітрязабірників потрібно врахувати шум, вироблений ними в роботі. А також потрібно забезпечити можливий відхід конденсату для запобігання зледеніння. Повітряний тепловий насос найбільш простий в монтажі.
Повернутися до змісту
Установка водяного горизонтального насоса
Спочатку необхідно зібрати геоконтур зі звичайних полімерних труб необхідно за допомогою вантажив опустити на дно водойми разом з випарником. Допустима установка в водоймах зі стічними або промисловими водами, які не пошкоджують полімер.
Теплообмінник водяного горизонтального теплового насоса
Монтаж горизонтального насоса грунт-вода
Ця система найбільш популярна в приватному секторі. Вона зрозуміла для самостійного монтажу, але вимагає великого обсягу земляних робіт. Можливо просте «U-образне» розташування труб під землею на велику відстань або ж монтаж змієподібній системи на обмеженій ділянці.
Необхідно врахувати, що для отримання 1 кВт теплової енергії потрібно 50 кв. м. колекторів. При змієподібної розташуванні труб вони повинні бути віддалені один від одного на відстань в 0,7─1 м. ККД горизонтальної системи при правильному монтажі досягає 3─5 кВт теплової енергії на один витрачений кіловат електрики.
Повернутися до змісту
Вертикальні насосні установки
Самостійно змонтувати вертикальний насос неможливо - потрібно буріння на глибину не менше 100 м. Для початку необхідно оплатити і отримати дозвіл на свердловину. Такі теплонасосні установки найбільш дорогі, але максимально ефективні.
При монтажі вертикальної системи вода-вода відкритого типу з використанням підземних водойм можливі додаткові бонуси. Ця система дозволяє одночасно забезпечити будівлю автономними джерелами питної води.
Нюанси розрахунків при установці теплового насоса
Зрозумівши, як працює тепловий насос, необхідно правильно розрахувати його потужність. Розрахунок теплового насоса здається простим лише на перший погляд. Найкраще довірити цю роботу фахівцям, особливо якщо будинок знаходиться в регіоні з холодним кліматом.
Грунтовий теплообмінник вертикального теплового насоса
При самостійних розрахунках застосовується формула з такими даними:
- R - тепловтрати будівлі;
- V - обсяги будинку в м ³;
- T - максимальний перепад температур будинок-вулиця;
- k - коефіцієнт теплопровідності будівлі (СНиП).
Сама формула виглядає так: R = k * V * T. Одиницею вимірювання результату множення є ккал. Для перекладу їх в кВт необхідно зробити розподіл на 860. Отриманий результат покаже максимально необхідну потужність насоса.
Повернутися до змісту
Випадки низьку рентабельність насоса
Неправильні розрахунки можуть привести до недостатньої потужності. У теплих областях це призведе до монтажу надмірно потужної системи, але в морозних регіонах не дозволить якісно опалювати будівлю.
Вище сказано, що повітряний насос неефективний при морозах в мінус 20 С. Насправді зараз вже існують моделі, здатні функціонувати при температурі в мінус 32 С, залишаючись рентабельними. Поки такі системи реалізуються за дуже високу вартість і їх експлуатація доцільна лише при неможливості вибору іншого виду опалення.
А також необгрунтовані витрати будуть при монтажі вертикальних систем в теплих регіонах. Їх застосування буде обґрунтованим тільки в дуже жаркому кліматі в разі експлуатації з метою охолодження при виборі реверсивних моделей насосів. Монтаж вертикальних систем в теплих регіонах для опалення нерентабельний - окупність установки з 5─7 зросте до 15─20 років.
Якщо теплонасосная установка вже запланована на етапі будівництва будинку, то варто заздалегідь розрахувати монтаж системи теплих підлог. Це найбільш вигідна система опалення з використанням теплових насосів. Підключення до діючої радіаторної системи також ефективно, але менш рентабельно.
Візьміть участь в опитуванні!