Схема подключения теплового насоса воздух-вода
К особенностям схемы подключения теплового насоса воздух вода можно отнести только возможность неограниченной протяженности магистралей, соединяющих внешний блок теплового насоса с системой отопления. Такой тепловой насос можно расположить в удобном месте на участке, крыше или фасаде дома.
Это относится только к моноблокам воздух-вода, которые могут быть установлены на любом удалении от котельной при соответствующем утеплении водяных магистралей. Для тепловых насосов в сплит исполнении, внутренний блок устанавливается в котельной и подключается к подаче и обратке системы отопления, как обычный котел.
Выбор теплового насоса
Панель управления тн
В поисках подходящей схемы обращайтесь к специалистам, которые, оценив потребности каждого человека и одновременно возможности, дадут предложения. Опыт специалистов необходим, потому что это системы, которые прослужат долгие годы, поэтому в них стоит инвестировать.
При поиске подходящей системы в первую очередь учитывается коэффициент, измеряющий полезность. Если коэффициент равен 4, то отношение расхода электроэнергии к теплу составляет 1:4 и т.д.
Количество теплоты зависит от размера комнаты, поэтому чем больше площадь, тем мощнее требуется система. Оборудование с малой мощностью будет пытаться удовлетворить потребности и работать эффективно. Поэтому будет быстрее изнашиваться и может даже выйти из строя. Поэтому выбор правильного оборудования является обязательным.
Также стоит присмотреться к производителям, которые чаще обсуждаются в сети. Некоторые бренды ассоциируются с качеством, а другие называют плохим выбором. Поэтому рекомендуют избегать их
Важно мнение людей, которые уже используют такую установку
Больше внимания уделяйте выбранному механизму управления. В настоящее время популярны системы, позволяющие управлять устройствами удалённо по смартфону. В этом случае даже когда вас нет дома, дом будет прогрет, но днём энергия не будет тратиться зря
Это важно, комфортно и экономично
Разновидности тепловых насосов и систем
Грунтовые тепловые насосы
Количества тепловой энергии, получаемой от грунта, достаточно для разогрева хладогента до уровня, где тот меняет агрегатное состояние, превращаясь в пар. Удобно то, что на глубине уже в несколько метров сезонные температурные колебания не наблюдаются. Это позволяет пользоваться прибором круглый год, и в доме всегда будет горячая вода.
Есть два способ размещения трубопровода в грунте:
- Горизонтальный коллектор – это система горизонтально лежащего контура.
- Геотермальный зонд – приемники расположены вертикально и связаны между собой.
Геотермальные насосы с горизонтальным коллектором предполагают заглубление на полтора-два метра. Главное пройти отметку уровня промерзания грунта. Для каждого региона она своя. В среднем это 1,2 метра. Если требуется отопить здание, площадью до 100 кв. м., придется выкопать котлован или вырыть сеть траншей, площадью в 2-3 сотки. Это не обязательно делать под самим сооружением. Главное не садить на задействованном участке растения, имеющие корни, уходящие глубоко в землю.
Водяные тепловые насосы
Для использования такого теплового насоса принцип действия взят тот же. Но отличается тип источника.
В данном случае это грунтовые воды. Естественно, глубина их залегания должна быть доступна в регионе. Но если такая возможность есть, система отличается тепловой стабильностью, так как подземные воды имеют постоянную температуру круглый год. Это делает устройство пригодным для применения в течение всех четырех сезонов. Перед монтажом проводят геологическую разведку, чтобы убедиться, что вода течет на глубине 30-40 метров.
Однако требуется и химический анализ. Если в составе мало солей железа и ряда других примесей, можно ставить геотермальный зонд.
В противном случае это нецелесообразно ввиду наличия риска преждевременного выхода из строя и низкой производительности.
В данном случае применяют грунтовый тепловой насос или воздушный. Именно это требование является причиной того, что среди всей массы рабочих ныне установок тепловые насосы водяного типа используются реже – порядка 5% случаев.
Воздушные тепловые насосы
Главное преимущество этого способа организации отопления и подачи горячей воды – отсутствие необходимости вести полномасштабное строительство.
Не нужно бурить скважины для геотермальных зондов. Нет необходимости рыть траншеи, как в случае с грунтовым тепловым насосом. Все узлы размещаются на поверхности. В итоге сметная стоимость значительно ниже. Времени на установку и обустройство затрачивается меньше. Но при всем кажущемся комфорте это устройство далеко не идеально.
Работа будет эффективной при температуре воздуха не ниже — 15°С.
Схематично теплонасос можно представить в виде системы, которая имеет три контура:
- В первом контуре расположен тепловой носитель, который переносит энергию от источника низкопотенциального тепла.
- В следующем циркулирует хладагент. Он может испаряться, забирая тепловую энергию из первого контура, или заново конденсироваться, передавая тепло третьему контуру.
- В последнем контуре циркулирует теплоприемник (обычно вода), который переносит тепло по батареям для отапливания дома.
Применение для охладительных систем
Большим преимуществом термонасосов является то, что это оборудование может не только отапливать здание, но и охлаждать помещение.
Конструктивное решение возможности охлаждения зачастую интегрировано в теплонасос изначально, на этапе производства, и почти у всех изготовителей существую модели насосов, которые умеют кондиционировать дом (функция Natural Cooling).
Если насосное оборудование не имеет эту возможность, то его можно переделать. Для этого дополнительно потребуется смонтировать гидравлическую развязку, которая устанавливается вне насоса. Этот вариант не потребуют значительных капиталовложений.
Подавать генерируемый холод в здание можно различными способами. Такую функцию можно возложить на охлаждающие панели, устанавливаемые на поверхности стен, «холодный» теплый пол, отопительные радиаторы или фанкойл — агрегат, где в корпусе находится обдуваемый с помощью вентилятора теплообменник.
Выбор типа теплового насоса
Основным показателем этой системы обогрева является мощность. От мощности в первую очередь будут зависеть и финансовые затраты на покупку оборудования и выбор того либо иного источника низкотемпературного тепла. Чем выше мощность тепловой насосной системы, тем больше стоимость комплектующих элементов.
В первую очередь имеется в виду мощность компрессора, глубина скважин для геотермических зондов, либо площадь для размещения горизонтального коллектора. Правильные термодинамические расчеты являются своеобразной гарантией того, что система будет эффективно работать.
При наличии рядом с личным участком водоема наиболее рентабельным и производительным выбором станет тепловой насос вода-вода
Для начала следует изучить участок, который планируется для монтажа насоса. Идеальным условием будет наличие на этом участке водоема. Использование варианта типа вода-вода значительно сократит объем земляных работ.
Использование тепла земли напротив предполагает большое количество работ, связанных с выемкой грунта. Системы, которые в качестве низкопотенциального тепла используют водную среду, считаются наиболее эффективными.
Устройство теплового насоса, извлекающего тепловую энергию из грунта, предполагает проведение внушительного количества земляных работ. Закладывается коллектор ниже уровня сезонного промерзания
Использовать тепловую энергию грунта можно двумя способами. Первый предполагает бурение скважин диаметром 100-168 мм. Глубина таких скважин, в зависимости от параметров системы, может достигать 100 м и более.
В эти скважины помещают специальные зонды. При втором способе используется коллектор из труб. Такой коллектор размещается под землей в горизонтальной плоскости. Для этого варианта необходимо достаточно большая площадь.
Для укладки коллектора идеальными считаются участки с влажным грунтом. Естественно, бурение скважин обойдется дороже, нежели горизонтальное расположение коллектора. Однако не на каждом участке есть свободные площади. На один кВт мощности теплового насоса нужно от 30 до 50м² площади.
Сооружение для забора тепловой энергии одной глубокой скважиной может оказаться немногим дешевле рытья котлована
Но веский плюс заключается в существенной экономии места, что важно для владельцев небольших участков. В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах. В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах
В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах.
Отбор тепловой энергии в таких системах путем перекачивания грунтовой воды по замкнутому контуру, части которого расположены в скважинах. Такая система нуждается в установке фильтра и периодической чистке теплообменника.
Самая простая и дешевая схема теплового насоса основана на извлечении тепловой энергии из воздуха. Некогда она стала базой для устройства холодильников, позже согласно ее принципам разработаны были кондиционеры.
Самая простая тепловая насосная система получает энергию из воздушной массы. Летом она участвует в отоплении, зимой в кондиционировании. Минус системы в том, что в самостоятельном исполнении агрегат с недостаточной мощностью
Эффективность различных типов данного оборудования не одинакова. Наименьшими показателями обладают насосы, использующие воздушную среду. К тому же эти показатели напрямую зависят от погодных условий.
Грунтовые разновидности тепловых насосов имеют стабильные показатели. Коэффициент эффективности данных систем варьируется в пределах 2,8 -3,3. Наибольшей эффективность обладают системы вода-вода. Это связано, в первую очередь, со стабильностью температуры источника.
Надо заметить, что чем глубже расположен в водоеме коллектор насоса, тем стабильнее будет температура. Для получения мощности системы в 10КВт, необходимо около 300 метров трубопровода.
Основным параметром, характеризующим эффективность работы теплового насоса, считается его коэффициент преобразования. Чем выше коэффициент преобразования, тем эффективнее считается тепловой насос.
Коэффициент преобразования теплового насоса выражается через отношение показателей теплового потока и электрической мощности, затраченной на работу компрессора
Преимущества и недостатки системы
Прежде чем собственник решит инвестировать средства в геотермальное отопление дома под ключ цена которого зависит от многих критериев, он должен знать все плюсы и минусы. Они довольно обширны и не ограничиваются лишь большими первоначальными вложениями и отличной отдачей в работе оборудования в перспективе.
Положительные моменты
Если не брать в расчет огромные финансовые затраты, необходимые для проведения земляных работ и покупки насоса, то геотермальная энергия может дать отличные дивиденды. По сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, геотермальная энергия имеет весомые преимущества – она использует относительно постоянный источник энергии. Это означает, что она не зависит от ветра, солнца, температуры за окном и может работать в режиме 365/24/7 независимо от времени года и прочих внешних условий.
Для геотермальной системы характерен простой и понятный принцип работы. Геотермальное отопление дома при этом является выбором людей, проявляющих заботу об экологии, ведь в процессе эксплуатации побочные выбросы минимальны, а тепло вырабатывается из возобновляемых источников энергии.
Высокая эффективность в сочетании с низкими эксплуатационными расходами позволяет геотермальной системе занять лидирующие позиции в рейтинге альтернативных источников энергии. При этом оборудование, необходимое для функционирования системы имеет малые габариты и отнимает незначительное количество полезного пространства. Так, насос на отопление занимает столько же места, сколько и традиционный газовый котел.
Кроме того, срок службы геотермального теплового насоса достаточно велик – он составляет минимум два десятка лет, при этом трубы, используемые для оборудования теплообменника под землей, имеют еще более солидную гарантию. Производители обещают, что они надежно прослужат в системе отопления до пятидесяти лет. Также стоит добавить, что делая своими руками геотермальное отопление собственник может рассчитывать на бесшумную работу всех компонентов системы, их долговечность и функциональность. Если в доме нет газа, то наша статья «Как организовать отопление загородного дома без газа?» будет полезной.
Критика геотермальной системы
Среди характеристик геотермальных систем встречаются и негативные моменты. Специалисты отмечают, что монтаж геотермальных систем отопления подходит далеко не для всех домов. В частности, дома, расположенные на скалистых участках не могут быть оборудованы геотермальными энергоблоками. Еще одним минусом является то, что насос для отопления в частном доме купить могут далеко не все, ведь прибор отличается от аналогов очень высоким ценником.
Реалии таковы, что на сегодняшний день позволить себе использование экологичного геотермального отопления могут лишь состоятельные люди, бюджет которых рассчитан на огромные капиталовложения в обустройство дома.
Подбор насоса для системы отопления должен проводить грамотный специалист после проведения ряда тепловых, гидравлических и геодезических расчетов.
Установка системы сопровождается масштабными и дорогостоящими работами, поэтому собственнику в процессе монтажа трубопроводов придется постоянно увеличивать статьи затрат и быть готовым к непредвиденным расходам. Непосредственная установка оборудования предполагает работу целой команды профессионалов, имеющих достаточный уровень квалификации для реализации столь сложного и ответственного проекта.
Способы размещения труб (коллектора)
- Первый из них, горизонтальный, подразумевает размещение коллектора под точкой промерзания грунта. В зависимости от региона глубина расположения коллектора может составлять от полутора метров. Длинна подземного трубопровода не может быть короче труб теплого пола, уложенных в доме, так же она зависит от обводненности грунта, чем влажнее земля, тем выше теплоотдача.Не допускается строительство над контуром сооружений с заглубленным фундаментом, а после завершения монтажа потребуется благоустройство участка.
- Второй способ расположения коллектора – вертикальный. Придется бурить в грунте несколько скважин на расстоянии не ближе 2-3 м от дома, каждая из которых входит в почву под своим углом и направлены они в разные стороны. Внутри земляных отверстий глубиной до 50 м размещают геотермальные зонды. По конструкции это одна или пара U-образных труб, выполненных из пластика марки ПНД. Одна скважина (1 погонный метр) способна отдать до 50 Вт. Т. е., чтобы получить те же 7-9 кВт, нужно от 150 до 200 м геотермальных зондов. Это актуально, если участок небольшой, места мало. Данный способ в разы дороже горизонтального, но его плюс, не нарушается ландшафт участка. Единственное дополнительное условие – подготовка небольшого места под кессонный колодец, объединяющей трубы коллектора.
- Третий способ требует наличия рядом с домом водоема, который не промерзает зимой до дна (глубина должна быть от 2 м),там где будет располагаться затопленный геотермальный контур. Преимущества метода заключается в отсутствии необходимости проведения трудоемких земляных работ (исключая рытье транше до дома). Но есть и минусы – потребуется специальное разрешение, особенно, если водоем общественный. К тому же далеко не у каждого загородного дома рядом имеется озеро или пруд, река. И все же этот способ считается наиболее экономичным. Для отопления 100 кв. м площади понадобится от 250 до 300 погонных метров коллектора.
- И последний способ обустройства геотермальной установки – переливной. Когда вода отбирается из пробуренной водоносной скважины охлаждается в ТН на 4-5 градусов и снова сбрасывается, либо в приемную скважину, находящуюся на удалении 20 метров, либо в ближайший водоём. Недостатки данного способа заключаются в невозможности контроля уровня водоносного горизонта и необходимости дооборудования ТН фильтрами и промежуточными теплообменниками.
Принцип работы теплового насоса вода-вода
Тепловой насос воплотил в себе принцип цикла Карно. Он заключается в том, что движущееся вещество по замкнутой системе и меняющее под воздействием химических, физических или термических факторов свое агрегатное состояние из жидкого в газообразное высвобождает и поглощает огромное количество тепловой энергии. В роли рабочего вещества выступает тепловой носитель — вода из скважины или водоема.
Даже зимой в природных источниках на определенной глубине сохраняется положительная температура, поэтому из них круглый год можно извлекать тепловую энергию. Единственный недостаток установки – высокий расход электроэнергии и необходимость закупки дополнительного оборудования.
На схеме изображена траектория циркуляции воды и хладагента. Система позволяет получать тепловую энергию, независимо от сезона
Основные элементы теплового насоса вода-вода:
- компрессор;
- испаритель;
- конденсатор;
- расширительного индукционного клапана;
- автоматическая система, осуществляющая контроль показателей;
- множественные магистрали из медных труб;
- рабочее вещество (хладагент).
С помощью специального насоса вода поступает по трубкам из источника в тепловую установку, после чего взаимодействует с газом (фреоном), закипающим при температуре +2-3 градуса. Фреон поглощает часть тепла воды и всасывается компрессором, где во время сжатия его температура повышается.
Оборудование теплового насоса занимает немало места, но предоставляет возможность избавиться от коммунальной зависимости
Далее хладагент поступает в конденсатор, после чего горячее вещество нагревает воду до заданной температуры (от +40 до +80 градусов), которая транспортируется по трубам системы отопления. Охлажденная вода поступает в испаритель, затем сливается в приемную скважину. После прохождения конденсатора хладагент становится жидким и собирается на дне элемента, затем через дроссель возвращается в исходное место. Далее цикл повторяется.
Галерея изображений
Фото из
По конструктивному принципу тепловой насос это перевернутый холодильник. Только его испаритель погружен в воду, а нагреваемая часть находится на земле и вырабатывает тепло
Работа внутреннего блока геосистемы вода-вода направлена на нагрев теплоносителя для отопительных контуров и воды для горячего водоснабжения
Тепловые насосы, выпускаемые для обустройства малоэтажных построек, радуют небольшими габаритами. Используют они воду из открытых водоемов, скважин и антифриз из замкнутых систем, уложенных в земле
В зависимости от конструкции и технического оснащения тепловые насосы расходуют от 5 до 25% энергии, остальная энергия идет на обеспечение инженерных систем
Суть работы теплового насоса вода-вода
Внутренний блок геотермальной системы
Компактный тепловой насос для частного дома
Экономная схема организации отопления
Как рассчитать мощность ГН?
При максимальной нагрузке система тепловых насосов выдает температуру теплоносителя +65 С. Но это самые высокие параметры, а оптимальными считаются показатели в пределах +45 С…+50 С, этого достаточно для подключения к системам низкотемпературного типа, например, к теплым полам.
Чтобы рассчитать коэффициент мощности и др
характеристики, следует принимать во внимание особенности эксплуатации оборудования:
- Мощность. Для 1 м2 потребуется тепловая отдача в 0,7 кВт. Для отопления дома размером в 200 м2 нужна установка, производительность которой не ниже 14 кВт.
- Чтобы рассчитать, сколько труб нужно для геотермального контура, берутся факторы влажности, типа грунта, заглубление уровня промерзания (средний показатель). В среднем для выработки 1 кВт теплоэнергии нужно 40-60 м водяного контура, заглубленного в грунт.
- Затраты электроэнергии будут выше, если СОР маленький и наоборот – чем выше показатель СОР, тем меньше затраты электричества. Циркуляция теплоносителя осуществляется за счет принудительного перемещения в первичном водяном контуре, а также требуется нагнетание давления фреона в модуле компрессора, поэтому показатели СОР должны быть максимально высокими.
Сомневаясь в выборе того или иного типа установки, необходимо посоветоваться со специалистом. Учитывая приведенные параметры, мастер поможет подобрать оборудование, которое будет отвечать всем требованиям заказчика.
Преимущества и недостатки тепловых насосов
К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВтч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВтч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с КПД до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.
Рис. 4. Схема использования теплоты от теплового насоса в доме
Рис. 5. Схемы тепловых насосов
Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».
Тепловой насос надёжен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.
Важной особенностью системы является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего. Тепловой насос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен. Тепловой насос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен
Тепловой насос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.
К 2012 году в Японии работали более 3,5 миллионов установок, в Швеции около 500 тысяч домов обогревается тепловыми насосами.
Недостатки геотермальных тепловых насосов, используемых для отопления, – большую стоимость установленного оборудования, необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров. Недостаток воздушных тепловых насосов – более низкий коэффициент преобразования теплоты, связанный с низкой температурой кипения хладагента во внешнем «воздушном» испарителе. Общий недостаток тепловых насосов – сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве не более +50 °С ^ +60 °С, причём, чем выше температура нагреваемой воды, тем меньше эффективность и надёжность теплового насоса.
