Система тепловых насосов: цены, виды, плюсы и минусы

Тепловой насос — советы по выбору, характеристики

Тепловые насосы работают от бесплатных и возобновляемых источников питания. Ноу-хау извлекает скрытое тепло из воды, грунта и даже воздуха. Такой вид горячего водоснабжения и отопления помещений относительно новый. И поэтому инженерная система требует тщательного выбора и принятия взвешенных решений.

Оглавление:

1. Устройство и принцип работы теплового насоса
2. Преимущества и недостатки системы
3. Типы устройств
4. Расчет и подбор тепловых насосов для дома
5. Стоимость тепловых насосов
6. Производители тепловых насосов
7. Уход за тепловыми насосами

Устройство и принцип работы теплового насоса

Ученые ищут альтернативные источники энергии. Причин для этого несколько. Основные из них: ограниченность ресурсов земли, экономия средств и экологичность систем.

Тепловой насос является одним из примеров использования энергии из окружающей среды.

Она поступает из грунта, воздуха или воды. Поэтому устройства делятся на следующие типы: «рассол – вода», «воздух — вода» и «вода — вода». Также тепло может поступать напрямую в воздух через вентиляцию.

Идея тепловых насосов родилась в 1982 в Великобритании. Спустя три года Петер Риттер фон Риттингер доработал ее и реализовал первую в мире подобную систему. Он и является официальным изобретателем теплового насоса.

Дальше пошел Роберт Вебер, который начал извлекать энергию из почвы. А натолкнуло его на это случайность. Прикоснувшись к горячей трубе, он осознал, что тепло произвольно выходит наружу. И его можно использовать вторично.

Путем экспериментов, он начал прогонять воду по спиральной трубе, одновременно нагревая воздух и воду. Так был разработан принцип действия теплового насоса.

Сегодня с его помощью обогревают такие объекты:

• частные дома,
• детские аквапарки,
• учебные заведения,
• офисные центры,
• бассейны,
• торговые комплексы.

Для теплового насоса прокладывается трубопровод под поверхностью почвы. Термоноситель проходит по его конструкции и нагревается на несколько градусов. В испарителе собранное тепло передается насосу. При этом закипает хладоген при высоком давлении и температуре в -50 °С. В компрессоре образуются пары. Низкопотенциальная энергия под давлением превращается в высокопотенциальную. Далее в конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и термоносителем. Нагретая вода поступает в систему водоснабжения, а остывший хладоген продолжает циркулировать в конструкции.

Тепловые насосы обладают такими характеристиками:

• стоимость,
• отапливаемая площадь помещения,
• мощность,
• размеры, занимаемые оборудованием,
• источник энергии,
• расход электроэнергии,
• срок эксплуатации.

Устанавливается система, как при строительстве нового дома, так и при утеплении старого.

Преимущества и недостатки системы

Тепловой насос для отопления отличается рядом преимуществ по сравнению с газовыми, твердотопливными котлами:

• пожарная безопасность,
• бесплатная скрытая энергия из окружающей среды,
• упрощенные требования к вентиляции помещения,
• возможность кондиционирования в жаркую пору,
• автономность,
• легкость в управлении,
• без дымохода,
• относительная компактность оборудования,
• бесшумность,
• не взрывоопасно,
• отсутствует топливный запах,
• эксплуатация 16 – 20 лет до капитального ремонта.

С другой стороны у системы есть свои недостатки:

• нагрев воды до максимального значения в 50 – 60 °С,
• большой размер госпошлины на ввоз оборудования,
• длительная окупаемость системы в 5 – 10 лет,
• необходимость разового крупного вклада средств,
• сложность монтажа подземных локаций,
• мало практического использования на территории страны,
• снижение эффективности насоса при большем нагреве воды.

Типы устройств

Компрессионные насосы функционируют от электрической сети, а абсорбционные еще от топлива.

В зависимости от типа источника энергии, нагревающие устройства делятся на геотермальные тепловые насосы, воздушные аналоги и системы на вторичном сырье.

Геотермальные системы используют тепло подземных/наземных вод или грунта. Они бывают закрытого или открытого вида.

Закрытые системы подразделяются на:

• горизонтальные насосы с собирающим устройством, расположенным ниже уровня промерзания почвы,
• вертикальные с погружением коллектора в скважины на глубину 100 – 200 м,
• водные насосы с поглощающими кольцами в водоемах.

Открытые насосы возвращают воду обратно после прохождения нею трубопровода. На практике такое возможно при большом ее резерве и при получении разрешения со стороны экологической инстанции.

Воздушные тепловые насосы извлекают скрытое тепло из воздушных масс при температуре до -20°С.

Тепло трубопроводов, то есть вторичное тепло, целесообразно использовать на крупных промышленных предприятиях.

Насосы могут генерировать 100% тепла в помещения, либо служить дополнительным источником отопления. Такая эксплуатация называется моновалентной и бивалентной соответственно.

Ряд современный кондиционеров выполняют функцию отопления «воздух – воздух». Но диапазон их температур ограничен. Если тепловой насос обеспечивает круглогодичное тепло, то автономный аналог не работает при отрицательной температуре.

Расчет и подбор тепловых насосов для дома

При установке насосной системы отопления лучше отдать предпочтение полам с подогревом, чем радиаторам. Потому что, чем меньше разница температуры между источником тепла и ее необходимым уровнем, тем эффективнее обогрев.

Важно понять, позволяет ли участок проведение работ по укладке коллектора. Для горизонтальной сети необходима большая территория. При этом над ней нельзя возводить сооружения, поскольку почва не будет получать необходимую солнечную энергию.

Если в доме есть хорошая вентиляционная система, то в нее можно интегрировать систему отопления по воздуху.

Мощность теплового насоса подбирается в зависимости от режима его использования. Вспомним, что бывает моновалентное и бивалентное использование оборудования. В нашей стране холодное время года занимает небольшую часть времени, а именно 35 – 40 суток с температурой ниже -10°С. Поэтому целесообразней в этот период подключать традиционный обогрев. А в остальное – бивалетные тепловые насосы для дома для снижения цены системы. Это сэкономит средства на земельных работах по установки сложной сети отопления. При этом оптимальным распределение мощности будет соотношение 60:40. Где большая нагрузка идет на технологию ноу-хау.

При периодическом отключении электроэнергии стоит увеличить силу насоса на корригирующий коэффициент. Который равняется 0,3 за каждый час без электричества в расчете на сутки.

Понятно, чем выше температура источника энергии, тем эффективнее будет работать система альтернативного обогрева. Для нее есть несколько вариантов источников питания.

В теплых регионах производительными будут тепловые насосы «воздух — воздух» и «воздух — вода». В регионах средних широт такое оборудование целесообразно использовать, как бивалентное вместе с обычным источником отопления и водонагрева.

Тепловой насос «вода — вода» лучше проектировать с забором воды из скважин, чем из открытых водоемов. Поскольку последние зимой промерзают до дна.

Но не всегда вблизи дома находятся подземные воды или водоем. Универсальным вариантом является система, которая извлекает тепло из грунта. Поскольку он находится повсюду. При этом на глубине 2,5 — 3 м его температура составляет в среднем за год +10 °С. Которая существенно не меняется в холодную пору.

Горизонтальные коллекторы для сбора тепла дешевле. Но имеют ряд недостатков по сравнению с вертикальными аналогами:

• температура на глубине больше, чем под верхним слоем грунта,
• на поверхности могут расти лишь малые зеленые насаждения.

На участке с вертикальными теплообменниками можно высаживать деревья и возводить сооружения.

Насосную установку можно собрать самостоятельно, но лучше обратиться к специалистам. Потому что ее конструкция сложная и дорогостоящая. А качественные инструкции по последовательному сбору отсутствуют.

При продуманной системе управления возможно поддержание разной температуры в разных помещениях дома.

Тепловые насосы имеют положительные отзывы за границей. К сожалению, на территории нашей страны альтернативный источник питания остается дорогим удовольствием без широкого практического применения. Поэтому целесообразней отдать предпочтение международным производителям насосов. Их технологии проверены на деле.

При установке тепловых насосов необходимо позаботиться о дополнительном утеплении помещения. Комплекс работ охватывает замену стеклопакетов, покрытие стен теплоизоляционным материалом.

Стоимость тепловых насосов

Капиталовложения в систему отопления зависят от ее типа, производителя оборудования, объемом буровых работ и тарифов на электричество.

Цена на геотермальные тепловые насосы при установке зонда составит:

• устройство — 7500 у.е.,
• монтаж системы – 7500 у.е.,
• эксплуатационные расходы – 500 у.е. в год.

Системы с горизонтальным коллектором:

• насос — 7500 у.е.,
• установка – 3700 у.е.,
• ежемесячные расходы — 560 у.е.

Тепловой насос «вода — вода»:

• оборудование – 7500 у.е.,
• монтажные работы – 5000 у.е.,
• стоимость электроэнергии – 450 у.е.

Воздушная система отопления является самым недорогим аналогом. Так как не требуются земляные работы. Тем не менее, эксплуатационные затраты выше:

• насос – 10000 у.е.,
• установка – 620 у.е.,
• обслуживание – 750 у.е.

Купить тепловой насос значит приобрести:

• само оборудование,
• буферную емкость,
• бойлер для нагрева воды.
• систему коммуникаций между всеми элементами,
• пульт управления и контроля.

А земельные работы подразумевают под собой такие этапы:

• очистка территории от растительности и твердых элементов, как камни,
• бурение необходимого количества скважин или траншей,
• укладка и обустройство коллекторов,
• сооружение проверочных колодцев,
• подключение трубопровода к системе отопления, водоснабжения или вентиляции,
• рекультивация территории,
• настойка системы.

Производители тепловых насосов

Самодельный тепловой насос – это здорово, но не надежно. Поэтому лучше обратить внимание на именитых производителей. Которые тестируют свои технологии, а их специалисты вовремя придут на помощь при монтаже, ремонте и обслуживании оборудования.

NIBE Industrier известная международная компания по производству отопительных систем. Ее разработки используют альтернативные и экологические источники питания. Продукция NIBE сертифицирована в Европе и Америке. А значит, соответствует параметрам надежности и эффективности.

Viessmann имеет 100 – летнюю историю разработки холодильных, отопительных и климатических систем. Теплонаносная техника изготавливается и модернизируется на протяжении уже 30 лет. С самого момента зарождения принципа использования экологического тепла. Насосы реализуются в 70-ти странах мира при производстве в 10-ти из них.

Отопительную технику реализует международная немецкая компания Vaillant. Но оборудование на возобновляемой энергии является лишь одним из направлений ее деятельности. Экспорт производителя охватывает 60 стран.

Украинская компания ООО «ФЛАЙ-ТЕК» предлагает системы, собранных из зарубежных комплектующих. Стоимость ее тепловых насосов на 30% ниже международных аналогов.

На украинском рынке 10 лет функционирует фирма «Синтэк». Она производит отопительное оборудование под торговой маркой SintSolar. В 2000 году была награждена за разработки эффективных технологий.

Краснодарская компания «Атмосистемы» в 2005 году запустила выпуск тепловых насосов. После — стала дистрибьютором международного производителя Heliotherm. Последний является единственным изготовителем теплонасосов, который был выдвинут на Государственную премию в Австралии в области технологии сохранения окружающей среды и энергии.

Уход за тепловыми насосами

Техническое обслуживание подразумевает ежегодный профессиональный осмотр всех элементов системы.

Включать насос необходимо спустя несколько часов после установки, чтобы система предварительно прогрелась.

Промывка системы отопления, аварийный ремонт и техобслуживание обычно гарантируется производителем. Поэтому сохраняйте документы, подтверждающие покупку и установку оборудования.

Иногда целесообразно воспользоваться услугой дистанционного контроля качеством работы тепловых насосов. Это позволит быстро среагировать на отклонения в работе системы. Ее предоставляет продавец систем.

Принцип работы тепловых насосов — схемы и видео руководство

Сжигание классического топлива (газ, дрова, торф) является одним из древних способов получения тепла. Однако истощение традиционных источников энергии побудили человека искать более сложные, но не менее эффективные альтернативные варианты. Одним из ни стало изобретение теплового насоса, работа которого основана на школьных законах физики.

Содержание статьи:

Работа теплового насоса

Очень сложный на первый взгляд принцип работы тепловых насосов базируется на нескольких простых законах термодинамики и свойствах жидкостей и газов:

1. Когда газ переходит в жидкое состояние (конденсация), выделяется тепло
2. Когда жидкость переходит в газ (испарение), поглощается тепло

Большинство жидкостей могут закипать при достаточно высоких температурах, близких к 100 градусам. Но встречаются вещества и с достаточно низкими температурами кипения. У фреона она около 3-4 градусов. Превращаясь в газ, он легко сжимается и внутри емкости начинает расти температура.

Теоретически фреон можно сжимать до получения любых желаемых температур, но на практике ограничиваются 80-90 градусами, необходимыми для полноценной работы классической системы отопления.

Каждый сталкивается с тепловым насосом не один раз в день, когда проходит мимо холодильника. Однако в нем он работает в обратном направлении, забирая тепло продуктов и рассеивая в атмосферу.

Если вы ищете где купить теплообменное оборудование для вашего производство, то советуем продукцию уральский завод котельного оборудования.

Видео о технологии работы

Схема теплового насоса

Работоспособность большинства тепловых насосов базируется на тепле грунта, в котором на протяжении года температура практически не колеблется (в пределах 7-10 градусов). Тепло перемещается между тремя контурами:

1. Контур отопления
2. Тепловой насос
3. Рассольный (он же земляной) контур

Классический принцип работы тепловых насосов в отопительной системе состоит из следующих элементов:

1. Теплообменник, отдающий внутреннему контуру тепло, забираемое у земли
2. Сжимающее устройство
3. Второе теплообменное устройство, передающее отопительной системе энергию, получаемую во внутреннем контуре
4. Механизм, понижающий давление в системе (дросселе)
5. Рассольный контур
6. Земляной зонд
7. Отопительный контур

Труба, которая выполняет роль первичного контура, помещается в колодец или закапывается непосредственно в землю. По ней перемещается незамерзающий жидкий теплоноситель, температура которого повышается до аналогичной характеристики земли (около +8 градусов) и поступает во второй контур.

Вторичный контур забирает тепло у жидкости. Циркулирующий внутри фреон начинает закипать и преобразовываться в газ, который направляется в компрессор. Поршень сжимает его до 24-28 атм, благодаря чему происходит увеличение температуры до +70-80 градусов.

На данном рабочем этапе происходит концентрирование энергии в один небольшой сгусток. Благодаря этому увеличивается температура.

Разогретый газ поступает в третий контур, который представлен системами горячего водоснабжения или даже отопления дома. При передаче тепла возможны потери до 10-15 градусов, но они оказываются не существенны.

Когда фреон остывает, происходит уменьшение давления, и он вновь превращается в жидкое состояние. При температуре 2-3 градуса он поступает обратно во второй контур. Цикл повторяется снова и снова.

Основные виды

Устроен принцип работы тепловых насосов так, чтоб они легко эксплуатировались без перебоев в широком диапазоне температур – от -30 до +40 градусов. Наибольшую популярность получили следующие два вида моделей:

• Абсорбционного типа
• Компрессионного типа

Абсорбционного типа модели имеют достаточно сложное устройство. Они передают полученную тепловую энергию непосредственно при помощи источника. Их эксплуатация значительно снижает материальные затраты на расходующиеся электричество и топливо. Компрессионного типа модели для переноса тепла потребляют энергию (механическую и электрическую).

В зависимости от применяемого теплового источника насосы подразделяются на следующие виды:

1. Перерабатывающие вторичное тепло – самые дорогостоящие модели, получившие популярность для обогрева объектов в промышленности, в которых вторичное тепло, вырабатываемое другими источниками, расходуется в никуда
2. Воздушные – забирающие тепло из окружающего воздуха
3. Геотермальные – выбирают тепло из воды или земли

По видам входного/выходного теплоносителя все модели можно классифицировать следующим образом – грунт, вода, воздух и их различные сочетания.

Геотермальные тепловые насосы

Популярными являются геотермальные модели насосов, которые подразделяются на два вида: замкнутого или открытого типа.

Простое устройство открытых систем позволяет нагревать проходящую внутри воду, которая в последствии вновь поступает в землю. Идеально она работает при наличии неограниченного объема чистого жидкого теплоносителя, который после потребления не наносят вред среде.

Замкнутые системы геотермальных тепловых насосов делят на следующие разновидности:

• Водный – коллектор располагается в водоеме на непромерзаемой глубине
• С вертикальным расположением – коллектор помещается в скважину на глубину до 200 м и применим в местностях с неровным ландшафтом
• С горизонтальным расположением – коллектор помещается в землю на глубину 0.5-1 м, очень важно обеспечить на ограниченной площади большой контур

Насос типа воздух-вода

Одним из наиболее универсальных вариантов является модель «воздух-вода». В теплые периоды года она весьма эффективна, но зимой производительность может существенно падать.

Преимуществом системы является простой монтаж. Подходящее оборудование может монтироваться в любом удобном месте, например, на крыше. Тепло, которые в виде газа или дыма удаляется из помещения, может использоваться повторно.

Тип вода-вода

Тепловой насос «вода-вода» один из самых эффективных. Но его использование может быть ограничено наличием поблизости водоема или недостаточной глубиной, на которой в зимний период не наблюдается существенного падения температуры.

Низко потенциальная энергия может выбираться из следующих источников:

• Грунтовые вода
• Водоемы открытого типа
• Сточные промышленные воды

Наиболее прост принцип работы тепловых насосов у моделей, отбирающих тепло в водоеме. Если принято решение использовать подземные воды, может потребоваться бурение колодца.

Тип грунт-вода

Тепло из грунта можно получать на протяжении всего года, так как на глубинах от 1 м температура практически не меняется. В качестве носителя тепла используют «рассол» — незамерзающую жидкость, которая циркулирует по пластиковым трубам.

Один из недостатков системы «грунт-вода» — необходимость большой площади для достижения желаемой эффективности. Нивелировать его стараются укладкой труб кольцами.

Коллектор можно располагать в вертикальном положении, но потребуется скважина глубиной до 150 м. На дне монтируются зонты, отбирающие тепло грунта.

Плюсы и минусы отопительных систем с тепловым насосом

Тепловые насосы нашли широкое применение в системах отопления частной жилой площади или промышленных площадей. Они постепенно вытесняют более классические источники энергии благодаря надежности и экономичности.

Среди многочисленных преимуществ, которые предоставляет эксплуатация теплового насоса, выделяют:

• Экономия материальных средств на техническом обслуживании систем и теплоносителе
• Насосы работают полностью в автономном режиме
• В окружающую среду не выделяются вредные продукты горения и прочие токсичные вещества
• Пожаробезопасность монтируемого оборудования
• Возможность легко реверсировать работу системы

Несмотря на массу преимуществ, необходимо принять во внимание и отрицательные стороны эксплуатации теплового насоса:

• Большие первоначальные вложения на обустройства отопительной системы – от 3 до 10 тысяч долларов
• В холодные периоды, когда температура отпускается ниже -15 градусов, необходимо подумать об альтернативных вариантах отопления
• Отопление, основанное на работе теплового насоса, наиболее эффективно только в системах низкотемпературным теплоносителем

Еще одно схематичное видео:

Подводим итоги

Узнав и освоив принцип работы теплового насоса, можно подумать и принять решение о целесообразности его установки и использования. Первоначальные затраты, которые могут показаться очень масштабными, в скором времени окупятся и начнут приносить своеобразную прибыль в виде экономии на классическом топливе.

Использование тепловых насосов в мире

Использование низкопотенциального тепла из получение тепловой энергии из альтернативных источников – перспективное направление современной энергетики. Использование тепловых насосов в мире неуклонно растет, как и области применения тепловых насосов.

В этой статье мы рассмотрим общие тенденции в мире и практику применения в отдельных странах. Периодически информация будет обновляться.

Статистика использования тепловых насосов в мире

Теплонасосные технологии известны более 150 лет, но широкое распространение они получили только в последние десятилетия. Основными предпосылками для этого являются:

• Перспективность возобновляемых источников энергии
• Повышение стоимости традиционных теплоносителей
• Борьба с загрязнением окружающей среды
• Повышение эффективности тепловых насосов
• Отсутствие негативного воздействия на окружающую среду

Для индивидуального использования наибольшей популярностью пользуются воздушные тепловые насосы благодаря низкой стоимости. Но в промышленных условиях широко распространены геотермальные тепловые насосы.

В странах, окруженных морями, для централизованного отопления создают теплонасосные станции мощностью в десятки и сотни киловатт.

Статистика производства тепловых насосов типа грунт-вода и воздух-вода за последние 8 лет.

Из графика выше видно, что уровень продаж тепловых насосов неуклонно растет. По объемам производства установок лидируют США и Китай. Первые – благодаря качеству продукции, вторые – из-за низкой стоимости.

Типы тепловых насосов и их популярность

Есть три основных типа теплонасосных установок:

• Воздушные;
• Водяные;
• Геотермальные (грунтовые).

Воздушные

Эти тепловые насосы популярны ввиду низкой стоимости, но их КПД зависит от температуры воздуха снаружи здания. Установки типа воздух-воздух используются для отопления помещений, а воздух-вода – для отопления и/или ГВС.

Низкая стоимость привела к их широкому применению в жилых домах, владельцы которых редко рассчитывают на долгосрочную перспективу. Они часто используются как вспомогательный источник тепла.

Водяные

Тепловые насосы типа вода-вода или вода-воздух нагревают, соответственно, воду или воздух. Они более эффективны чем воздушные, но для их установки нужен водоем. Стоимость монтажа при этом существенно выше, чем воздушного, но ниже чем геотермального теплового насоса.

В основном используются водяные теплонасосы большой мощности, которые устанавливаются в морях и обеспечивают теплом прибрежные регионы. Реже их устанавливают владельцы частного жилья, многокваритных и промышленных зданий.

Геотермальные (грунтовые)

Монтаж таких установок наиболее дорогой из-за необходимости укладки геотермального поля или бурения скважин. Основною их плюс – устанавливать геотермальный насос можно практически в любой местности.

Высокий КПД грунтовых тепловых насосов позволяет использовать низкопотенциальное тепло земли для отопления строений любого типа. Но высокая стоимость приводит к тому, что их чаще устанавливают владельцы жилья большой площади, либо промышленных и производственных зданий.

Укладка геотермального поля существенно удорожает стоимость монтажа геотермального теплового насоса.

Особенности использования тепловых насосов в разных странах

Во всем мире реализуются различные программы для поддержки производителей и внедрения теплонасосных технологий.

Госпрограмма в США

В Соединенных Штатах правительство обязало строительные компании устанавливать тепловые насосы в каждой новостройке. Благодаря этому в стране выпускается более 1 млн. установок ежегодно.

На 2017 год более 10% жилых зданий обеспечены тепловыми насосами. Для повышения их энергоэффективности, активно устанавливаются солнечные коллекторы, которые позволяют снизить потребление электроэнергии на 25%.

Тепловые насосы в Норвегии

В этой стране 98% энергопотребления обеспечивается возобновляемыми источниками энергии. Поэтому около 80% домов отапливаются электричеством.

Из всех продающихся в Норвегии отопительных приборов и установок, 90% — воздушные тепловые насосы. Их доля на энергетическом рынке постоянно растет.

Государство субсидирует покупателей воздушных тепловых насосов (за исключением типа воздух-воздух), что позволяет жителям страны сэкономить до 20% стоимости.

Опыт Германии

Немцы традиционно отдают предпочтение индивидуальным источникам тепла, поэтому тепловые насосы здесь популярны. В разных регионах страны действуют программы по поддержанию альтернативной энергетики.

Популярностью среди владельцев жилых домов пользуются тепловые насосы с принципом работы воздух-вода, а владельцы многоквартирных, производственных зданий и коммерческой недвижимости пользуются геотермальными.

Тепло из моря в Швеции

Температура Балтийского моря на небольшой глубине не опускается ниже +2 градусов, поэтому в стране действуют несколько крупных тепловых станций. Сама большая мощностью более 300 МВт тепловой энергии обеспечивает отоплением дома Стокгольма. В частных домах, удаленных от побережья, популярные воздушные тепловые насосы.

В Швеции ранее действовала программа субсидий, позволившая снизить энергопотребление страны для отопления более чем наполовину. Сейчас она неактуальна, так как 95% жилых зданий отапливается тепловыми насосами.

Тепловой насос вода-вода в Швеции, мощностью 5,7 МВт.

Франция

В стране существует налоговый кредит для таких типов тепловых насосов:

• Геотермальные – 40%
• Воздушные – 25%
• Низкой мощности для ГВС – 40%

Также установлен минимальный коэффициент энергоэффективности COP геотермальных установок >3,4. Кроме этого существуют минимальные нормы производительности воздушных теплонасосов в зависимости от температуры воздуха.

Во Франции существуют отдельные программы от различных организаций, местные и региональные системы поощрения, субсидии и дотации.

Использование тепловых насосов в Японии

После катастрофы на АЭС Фукусима-1 правительство поддерживает развитие и использование альтернативных источников тепловой энергии. В стране действуют программы субсидирования и дотаций.

Самыми популярными являются тепловые насосы типа воздух-вода. Из-за того, что японцы традиционно нагревают воду ночью, когда тариф на электроэнергию ниже дневного, энергоэффективность установок повышается.

Перспективы применения тепловых насосов в мире

Снижение цен на нефть повлияло на другие теплоносители, поэтому спрос на тепловые насосы снизился. Тем не менее, он растет, что стимулирует производство. Во многом это зависит от того, что такие установки можно устанавливать без подключения инфраструктуры, за исключением электросети.

Использование альтернативных источников энергии в комплексе с тепловым насосом позволяет увеличить его КПД. Например, для его работы можно получать электроэнергию от солнечных батарей и ветрогенераторов, а для предварительного подогрева воды использовать солнечные вакуумные или плоские коллекторы.

По прогнозам специалистов, рынок тепловых насосов в ближайшие годы будет расти, несмотря на активную разработку новых месторождений ископаемого топлива. Как результат – будет повышаться конкуренция, что приведет к снижению стоимости оборудованя.

Во многих странах второго и третьего мира внедряются государственные программы, которые стимулируют область применения альтернативной энергетики. В итоге это приведет к широкому распространению и увеличению объемов продаж теплонасосных установок.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Отопление частного дома тепловым насосом: виды насосов, принцип работы

Отопление дома тепловым насосом избавит вас от энергетического рабства. Выбрав эту систему обогрева, вы навсегда распрощаетесь и с непредсказуемыми коммунальщиками,  и с прожорливыми газовщиками. То есть температурный режим в жилище будете определять именно вы. И никто другой.

Согласитесь: только этот факт делает тепловой насос для отопления дома очень выгодным приобретением. Да, он стоит недешево. Но со временем все затраты окупятся, а плата за «коммуналку» или газ для автономного котла только возрастет. А ведь тепловой насос можно сделать и своими руками!

Тепловой насос для отопления дома

И в данной статье мы познакомим вас с основными типами тепловых насосов. Надеемся, то эта информация поможет вам выбрать (или построить) оптимальную энергетическую установку для обогрева вашего жилища.

Отопление частного дома тепловым насосом: в чем выгода?

Во-первых, такие насосы очень экономичны и эффективны. Вы «вкладываете» 0,2-0,3 КВт электроэнергии, расходуемой на питание компрессора, и получаете 1 КВт тепловой энергии. То есть, без учета энергии воздуха, воды или грунта, КПД теплового насоса равен фантастическим 300-500 процентам.

Простота и экономичность!

Во-вторых, такие насосы эксплуатируют, по сути, бесплатный и вечный источник энергии – сам воздух, воду или грунт. Причем этот «источник» распространен повсеместно. То есть, отопление загородного дома тепловым насосом можно реализовать где угодно – хоть на экваторе, хоть за полярным кругом. Правда, чтобы подобраться к такому «источнику» нужно задействовать энергоемкий компрессор. Но за счет нереально высокого КПД все расходы энергии окупаются в пятикратном размере!

В-третьих, тепловой насос всегда индивидуален. То есть вы не платите за избыток энергии. Ваше оборудование будет настроено  под конкретные пожелания и условия эксплуатации.

Поэтому отзывы о тепловых насосах для отопления дома бывают либо одобрительными, либо самыми восторженными.

Кроме того, насос не только греет. В теплое время года он может работать и как кондиционер, охлаждая жилище с той же эффективностью.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

Согласитесь: все вышеупомянутые достоинства теплового насоса выглядят несколько фантастично. Особенно КПД на уровне 300-500 процентов. Однако, все достоинства тепловых агрегатов – это не вымысел, а угрожающая энергетическим компаниям реальность.

Секрет подобной эффективности кроется в оригинальном принципе работы насоса, который, в кратком изложении, заключается в следующем: циркулирующая по трубам среда отбирает тепло у источника с низким потенциалом (воздух, грунт, скальные породы, вода) и сбрасывает его в выбранной потребителем точке.

То есть, перед нами «вывернутый» холодильник: отбирающий тепло у потенциальных источников с помощью испарителя и отдающий энергию потребителю посредством конденсатора.

Причем и тепловой насос, и холодильник функционируют на хладагенте – веществе с очень низкой температурой кипения, которое перекачивается по трубам с помощью особого компрессора.

Подробная схема работы

В итоге, при более детальном рассмотрении схема работы тепловых агрегатов выглядит следующим образом:

Схема теплового насоса

• На глубине 5-6 метров в грунте монтируют циклический трубопровод с теплоносителем, в который встроен особый радиатор – испаритель. Причем эта глубина выбрана не случайно – на такой отметке температура держится выше нуля в любое время года.
• К испарителю подводят второй трубопровод с залитым хладагентом. Под высоким давлением хладагент вскипает даже при одном градусе Цельсия. Причем процесс испарения, как известно из школьного курса физики, сопровождается поглощением энергии, отбираемой у циркулирующего в грунте теплоносителя.
• Пары хладагента выкачиваются из трубопровода компрессором, который не только транспортирует эту среду по арматуре, но и генерирует еще большее давление, провоцирующее дополнительный разогрев хладагента.
• Далее перегретые пары хладагента закачиваются (тем же компрессором) в конденсатор, где происходит трансформация агрегатного состояния вещества (пар превращается в жидкость). А все те же основы термодинамики утверждают, что при конденсации газообразной среды происходит выделение энергии.
• Выделенное тепло, генерируемое в конденсаторе, поглощает уже третий трубопровод – система теплоснабжения жилища. То есть конденсатор выступает в роли газового или электрического котла. Ну а вернувшийся в жидкое состояние хладагент возвращается к испарителю, проходя сквозь регулирующий дроссель.

Тепловые насосы для отопления дома: типовые разновидности

Самый удобный способ классификации тепловых насосов предполагает разделение подобных агрегатов по типу среды, в которой проложен первичный контур, питающий теплом испаритель.

И согласно этому способу классификации тепловые насосы делятся на следующие разновидности:

• Геотермальные агрегаты (земля-вода).
• Гидротермальные насосы (вода-вода).
• Аэротермальные установки (воздух-вода).

Причем все виды тепловых насосов эксплуатируют общий принцип работы, но среда «обитания» первичного контура накладывает свой отпечаток и на функционирование, и на обустройство агрегата. Поэтому далее по тексту мы рассмотрим нюансы обустройства каждой разновидности тепловых насосов.

Установка «земля-вода»

Тепловой насос «земля-вода»

Первичный контур геотермального насоса заглубляют в грунт до отметки 5-6 метров. Причем такой монтаж практикуют при обустройстве систем с горизонтальным теплообменником. А в случае монтажа  вертикального первичного контура практикуется и 150-метровое заглубление, в особую скважину.

При этом минимальный объем работ характерен именно для вертикального размещения первичного контура. Поскольку при горизонтальном размещении необходимо распределить трубы теплообменника  по слишком большой площади (50 квадратный метров на каждую 1000 Ватт энергетической отдачи теплового насоса).

Ну а в качестве теплоносителя геотермальный тепловой насос использует совершенно безвредный соляной раствор, незамерзающий даже при отрицательных температурах.

Насос «вода-вода»

Первичный контур гидротермального насоса можно инсталлировать в естественный или искусственный водоем, обычный или сточный колодец, реку или рукотворный канал.

Тепловой насос «вода-вода»

Причем испаритель и  труба с теплоносителем погружаются в воду, как минимум, на 1,5-2 метра. Ведь поверхностные слои могут замерзнуть, повредив и функциональность, и целостность элементов теплового насоса.

Словом, для геотермального насоса придется подобрать «правильный» водоем. А вот сама инсталляция первичного контура происходит достаточно просто – полимерную трубу с тем же соляным раствором «топят» на нужной глубине, используя особы грузила.

И такой способ размещения первичного контура превращает обустройство насосной станции «вода-вода» в чрезвычайно простую и нетрудоемкую операцию. Поэтому, если поблизости есть подходящий водоем, то лучшим вариантом теплового насоса будет именно гидротермальный агрегат.

Агрегат «воздух вода»

Тепловой насос воздух-вода

По сути, это тот же кондиционер, правда, много больших размеров. Первичный контур с испарителем размещается «на воздухе», за пределами жилища, в специальном корпусе.

Причем для обеспечения работоспособности насоса в зимнее время этот корпус очень часто объединяют с вытяжным каналом вентиляционной системы жилища.

Словом, основное достоинство данной системы – простота монтажа, а вот эффективность работы насосов «воздух-вода» весьма сомнительна. Ну а в наших широтах они попросту не могут конкурировать с геотермальными или гидротермальными установками.

Тепловой насос своими руками: возможно ли это?

Разумеется, да! Вот только эффективность такой системы будет практически не прогнозируема. Ведь «заводские» агрегаты – это не только три компрессора и такое же количество трубопроводов, по которым циркулирует теплоноситель и хладагент. Сердцем такого теплового насоса является блок управления, координирующий работу первого, второго и третьего контуров всей системы. И создать такой управляющий блок «своими силами» практически невозможно.

Ну а техническая часть насоса реализуется очень просто:

Тепловой насос своими руками

• Вместо компрессора можно использовать блок кондиционера.
• Первичный контур собирают из полиэтиленовых труб и заполняют концентрированным раствором поваренной соли.
• Испаритель – это металлический бак из нержавейки (его можно извлечь из старой стиральной машины), в который спускают соляной раствор, отдающий тепло медному змеевику вторичного контура, вмонтированному во внутреннюю часть этого бака.
• Конденсатор – это точно такой же бак, только из пластика, внутри которого монтируется точно такой же медный змеевик. Причем компрессор качает хладагент между нижним и верхним змеевиками.
• Ну а третий контур – система отопления – подключается к полимерному конденсатору.

Как видите: все очень просто. Вот только эффективность такой системы может быть и чрезмерной, и явно недостаточной.

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Как видно из названия статьи, система отопления для теплового насоса должна быть низкотемпературной. Данное ограничение обусловлено физикой процесса, происходящей в холодильной машине. Чем выше температура входящей жидкости из геотермального контура или другого источника низкопотенциального тепла и ниже температура выходящего из теплового насоса теплоносителя, тем выше коэффициент преобразования (КОП).

Попросту говоря в этом случае вам придется меньше всего заплатить за отопление. Ниже приведена таблица для компрессоров Sanyo. Из таблицы видно, что при температуре приходящей от внешнего контура +5С (верхняя строка) и выходящей в теплый пол +35С (левая колонка) мощность составит 15582 ватта (15,6) кВт, при этом электрическое потребление составит 2826 ватт (2,8 кВт), а коэффициент преобразования (КОП) составит 5,51. Т.е. на 1 кВт электрической энергии, мы получим 5,5 кВт тепла. Соответственно и заплатим в 5,5 раза меньше, чем обычным электрокотлом. А при такой же приходящей температуре +5С, но при нагреве до +50С, мощность составит 12425 ватт (12,4 кВт), потребление увеличиться до 3964 ватт (3,96 кВт), а КОП упадет до 3,13. Вот почему необходимо стремиться именно к низкотемпературной системе отопления. Например, в хорошо утепленном доме, в демисезонье можно подавать менее 30С и довести КОП до 6,5.

К низкотемпературной системе относятся:

· Водяной теплый пол

· Фанкойлы

· Радиаторы, пересчитанные под низкие температуры

Водяной теплый пол — это идеальный вариант системы отопления с тепловым насосом. Поэтому водяной теплый пол всегда ставят на первое место. Сразу немного напишем о гидравлике системы отопления водяными теплыми полами с тепловым насосом. Это о-о-очень важный момент. На него необходимо обратить внимание в случае, если все отопление будет сделано только теплыми полами, при несоблюдении этого момента, возникнет необходимость установки промежуточной буферной емкости (теплового аккумулятора), а это дополнительные 40-50 т.р., а то и больше. Зависит от мощности теплового насоса. Теплообменник теплового насоса рассчитан на дельту 5°С. Например, 30°С теплоноситель зашел, +35°С вышел. Нагрев произошел всего на 5°С. В этом случае КОП будет максимальный и выжмете максимум с теплового насоса. К тому же у всех тепловых насосов есть ограничение по такой дельте 15°С, обычные заводские уставки составляют 10°С. В сервисном меню вы можете сделать изменения от 2 до 15°С. При превышении установленной дельты, тепловой насос будет показывать ошибку и останавливаться.

Как избежать таких ошибок и сделать работу теплового насоса максимально выгодным. При обычных котлах разница температуры входящей и выходящей составляет 10°С. С тепловым насосом, теплоноситель должен проходить в два раза быстрее. А всем известно, что чем выше скорость, тем больше гидравлическое сопротивление. Ниже приведены рисунки из программы на которых видно, как отличается гидравлическое сопротивление при одних и тех же исходных параметрах (длина ветки, температура подачи и обратки). Чем выше температура подачи и длиннее ветка, тем больше гидравлическое сопротивление. Каждый тепловой насос в своих технических характеристиках имеет важнейшие параметры – это расходы по испарителю и конденсатору. В данном случае нас интересует расход по конденсатору. Например, он составляет 2500 литров в час (2,5 м3). Именно этот расход обеспечит нам необходимую дельту в 5°С. Максимально мы можем протолкнуть через одну ветку не более 100 литров в час, следовательно, наша система отопления будет состоять из 25 веток. Не очень удобно. Поэтому лучше использовать более толстые трубы, диаметром 20 мм. Но длина веток все равно не должна превышать 60 метров. Разница в цене между 16 и 20-й трубой будет незначительной, но зато не потребуется тратиться на дополнительную промежуточную емкость. Лучше такой расчет доверить специалистам. Они и гидравлику рассчитают и правильно подберут циркуляционный насос. Это тоже очень важная позиция. Если стремиться к максимальной экономии, то и циркуляционный насос должен быть с минимальным потреблением, но при этом должен обеспечить необходимый расход с учетом потерь напора как на самих трубах, так и на фильтрах, кранах и т.д. Если у вас планируется система отопления с радиаторами или фанкойлами, то от промежуточной емкости уйти не получится. В этом случае теплый пол можно делать как обычно. Но циркуляционный насос в любом случае должен обеспечить достаточный проток между теплообменником теплового насоса и тепловым аккумулятором не менее 2,5 м³ в час, как в нашем примере.

Фанкойлы. Это идеальный вариант, когда требуется и система отопления, и система охлаждения. Чаще всего такой вариант применяется в гостиницах, торговых, офисных и других общественных зданиях.

При таком исполнении также нужно поговорить о гидравлике. При подборе фанкойлов, необходимо смотреть на технические характеристики. По протоку, фанкойлы очень прожорливые. Например, фанкойл на 2,5 кВт потребует проток около 500-600 литров в час. Если длина подачи и обратки от распределительного коллектора составит 20 погонных метров, то на таком участке с 16-й трубой при толщине стенки 2 мм потеря напора составит 3,5 метра, а если учесть потерю напора на кранах, поворотах и т.д., то и того больше. Лучше самостоятельно не заниматься подбором фанкойлов. Даже специалисты делают ошибки, не говоря о менеджерах в торговых организациях. Если расход не будет соблюден, фанкойлы не отдадут необходимого тепла или холода. Это очень плохо. В таких случаях чаще всего грешат на тепловой насос, а причина совсем в другом. Тепловой аккумулятор подбирать очень просто. Необходимо не менее 15 литров на 1 кВт тепловой мощности теплового насоса. Например, для теплового насоса 15 кВт, она составит (15кВт*15литров) 225 литров. Т.е. тепловой аккумулятор 250-300 литров будет достаточно.

Радиаторы. Чаще всего, такой вариант отопления просят установить в спальнях. Теплые полы в кухне, зале, ванных комнатах, а радиаторы в спальнях. Как было написано выше, нам потребуется рассчитать радиаторы на низкую температуру (45-50°С). Это обусловлено тем, что тепловой насос ограничен температурой подачи 50-60°С. Зависит от физических свойств фреона. Как рассчитать радиаторы под низкую температуру можно прочитать в этой статье. Здесь мы скажем только то, что лучше применять стальные панельные радиаторы 33-го типа. Предположим у нас утепленный дом и теплопотери не превышают 50 ватт на м². Наша комната 20 м², соответственно нам нужно будет подобрать радиатор для теплового насоса.

Если бы мы подбирали радиатор для газового котла с параметрами выходящей температуры 75°С, обратной 55°С и температурой в комнате 24°С, мы бы поставили радиатор 22-го типа высотой 500 мм и длиной 800 мм.

Радиатор под тепловой насос мы будем подбирать по следующим параметрам: подача 50°С, обратка 40°С, температура в помещении 24°С. В этом случае нам понадобиться радиатор 33-го типа, высотой 500 и длиной 1100 мм. Соответственно стоимость такого радиатора будет в 2 раза дороже.

Если в системе отопления буду присутствовать радиаторы, нам также, как и с фанкойлами придется устанавливать дополнительный тепловой аккумулятор. Расчет объема делается так же, как и для фанкойлов. Что касаемо гидравлики, то радиаторы нужно рассчитывать на дельту не более 10°С. Радиаторы лучше разводить от этажного коллектора, лучевая схема, когда к каждому радиатору идет своя ветка. Но нужно также посчитать расходы на радиаторах и суммировать, чтобы получить общий расход на этаже. От этого зависит диаметр стояка от котельной и характеристики циркуляционного насоса.

Вывод. Даже, если вы самостоятельно решили смонтировать систему отопления под тепловой насос или у вас есть подрядчик, который вам производит монтаж, то за расчетами и подбором оборудования лучше обратиться именно к специалистам по тепловым насосам.

8-929-824-99-09 или 8-800-500-33-50

«ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ» — эффективный путь энергосбережения.

«ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ» — ЭФФЕКТИВНЫЙ ПУТЬ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ.

В настоящее время перед Россией, как и перед всем миром, остро стоят две взаимосвязанные проблемы: экономия топливно-энергетических ресурсов и уменьшение загрязнения окружающей среды. В условиях истощения запасов органического топлива и резкого повышения затрат на освоение новых месторождений становится все более нерациональным сжигание угля, газа и нефтепродуктов в миллионах маломощных котельных и индивидуальных топочных агрегатах, вызывающее большое количество вредных выбросов в атмосферу и существенное ухудшение экологической обстановки в городах и мире.

Одним из эффективных путей экономии топливно-энергетических ресурсов является использование экологически чистых нетрадиционных возобновляемых источников энергии, и в первую очередь, солнечной энергии, аккумулированной в грунте, водоемах, воздухе. Однако периодичность действия и низкий температурный потенциал этих источников не позволяют использовать их энергию для отопления зданий непосредственно, без преобразования. В качестве преобразователей тепловой энергии от энергоносителя с низкой температурой к энергоносителю с более высокой температурой используются тепловые насосы. Тепловой насос представляет собой обращённую холодильную машину и позволяет вырабатывать тепловую энергию, используя низкопотенциальное тепло вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Применение тепловых насосов позволяет экономить до 70% традиционных энергетических ресурсов.

В настоящее время отопление и горячее водоснабжение городских объектов осуществляется, как правило, от централизованных систем теплоснабжения. Источником тепловой энергии в таких системах являются городские ТЭЦ, на которых осуществляется комбинированная выработка электроэнергии и тепла, или районные котельные. Преимущества централизованного теплоснабжения широко признаны. С термодинамической точки зрения комбинированное производство электроэнергии и тепла на ТЭЦ является гораздо более эффективным, чем раздельное производство электроэнергии на конденсационных тепловых электростанциях и тепла котельными. Россия является признанным лидером по масштабам использования централизованных систем электро и теплоснабжения. Во многих странах строительство ТЭЦ по примеру России рассматривается как эффективное средство энергосбережения и уменьшения отрицательного воздействия энергетических объектов на окружающую среду.

Вместе с тем применение централизованных систем теплоснабжения имеет свои недостатки и ограничения. Строительство протяженных теплотрасс к удаленным объектам, а также к объектам в районах с малой плотностью застройки, сопряжено со значительными капитальными вложениями и большими тепловыми потерями на трассе. Их эксплуатация впоследствии также требует больших затрат. Серьезные проблемы возникают и при реконструкции существующих объектов и строительстве новых в обжитых городских районах с плотной застройкой. В этих случаях увеличение тепловых нагрузок создает для застройщика часто непреодолимые трудности, в том числе финансовые, при получении и реализации технических условий на подключение к районной тепловой сети.

Действующие в настоящее время тарифы на тепловую энергию, в сочетании с затратами на подключение к городским тепловым сетям, заставляют все чаще задумываться над альтернативными способами теплоснабжения. Теплонасосные системы теплоснабжения представляются одним из наиболее эффективных альтернативных средств решения проблемы. С термодинамической точки зрения схемы теплоснабжения на базе тепловых насосов в большинстве случаев являются даже более эффективными, чем от ТЭЦ и индивидуальных котельных. Тепловые насосы нашли широкое применение для теплоснабжения жилых и административных зданий в США, Швеции, Канаде и других странах со сходными с Россией климатическими условиями. По прогнозу Мирового энергетического комитета к 2020 г. в передовых странах доля отопления и горячего водоснабжения с помощью тепловых насосов составит 75%. Расширяется опыт применения тепловых насосов и в России. Тепло-хладоснабжение с помощью тепловых насосов относится к области энергосберегающих экологически чистых технологий. Эта технология по заключению целого ряда авторитетных международных организаций, наряду с другими энергосберегающими технологиями, относится к технологиям 21-го века.

                                       

Принципиальная схема компрессионного теплового насоса изображена на рис. 1. Суть его работы состоит в следующем. В испарителе теплового насоса тепло невысокого температурного потенциала отбирается от некоего источника низкопотенциального тепла и передается низкокипящему рабочему телу теплового насоса (фреону). Полученный пар сжимается компрессором. При этом температура пара повышается, и тепло на нужном температурном уровне в конденсаторе передается в систему отопления и горячего водоснабжения. Для того чтобы замкнуть цикл, совершаемый рабочим телом, после конденсатора оно дросселируется до начального давления, охлаждаясь до температуры ниже источника низкопотенциального тепла, и снова подается в испаритель. Таким образом, тепловой насос осуществляет трансформацию тепловой энергии с низкого температурного уровня на более высокий уровень, необходимый потребителю. При этом на привод компрессора затрачивается механическая (электрическая) энергия.

При наличии источника низкопотенциального тепла с более или менее высокой температурой количество тепла, поставляемого потребителю, в несколько раз превышает затраты энергии на привод компрессора. Отношение полезного тепла к работе, затрачиваемой на привод компрессора, называют коэффициентом преобразования теплового насоса, и в наиболее распространенных теплонасосных системах он достигает 3 и более. Типичные зависимости идеального и реального коэффициентов преобразования теплового насоса от температуры конденсатора и испарителя приведены на рис. 2. Видно, что, например, при температуре испарителя на уровне 0°С и температуре конденсатора на уровне 60°С коэффициент преобразования реальной установки достигает 3. С увеличением температуры источника низкопотенциального тепла или с уменьшением температуры, необходимой потребителю, коэффициент преобразования возрастает и может достигать 4, 5 и больших значений.

Очевидно, что применение тепловых насосов особенно эффективно в случае использования воздушных систем или напольных систем водяного отопления, для которых температура теплоносителя не превышает 35-40°С. Все более широкое применение в последнее время находят системы отопления с применением современных теплообменников с высокими коэффициентами теплопередачи и соответственно допускающих использование теплоносителя с пониженными температурами.

Ключевым вопросом, от которого в значительной степени зависит эффективность применения тепловых насосов, является вопрос об источнике низкопотенциального тепла. В качестве низкопотенциальных источников теплоты могут использоваться:

а) вторичные энергетические ресурсы

 

— теплота вентиляционных выбросов;

 

— теплота серых канализационных стоков;

 

— сбросная теплота технологических процессов.

 

б) нетрадиционные возобновляемые источники энергии:

 

— теплота окружающего воздуха;

 

— теплота грунтовых вод;

 

— теплота водоемов и природных водных потоков;

 

— теплота солнечной энергии;

 

— теплота поверхностных слоев грунта.

  

Идеальный вариант для тепловых насосов — наличие вблизи от потребителя источника сбросного тепла промышленного или коммунального предприятия. В наших условиях хозяйствования такие случаи нередки. Тем не менее, эти случаи следует рассматривать как частные.

В качестве довольного универсального источника низкопотенциального тепла можно использовать теплоту грунта. Известно, что на глубине 4-5 м и более температура грунта в течение года практически постоянна и соответствует среднегодовой температуре атмосферного воздуха. В климатических условиях средней полосы России эта температура составляет + 5–8°С., что весьма неплохо для использования в тепловых насосах. Поверхностные слои грунта (до 50 — 60 м), являются достаточно универсальным и повсеместно доступным источником низкопотенциального тепла. Скважины-теплообменники могут сооружаться под фундаментом здания или в непосредственной близости от него. При этом такие системы не требуют заметного отчуждения земли.

Тепловые режимы работы грунтовых теплообменников могут быть существенно улучшены при использовании, наряду с теплом грунта, утилизируемого тепла вентиляционных выбросов, тепла жидких стоков, а в ряде случаев и солнечной энергии.

В конструкциях новых зданий выполнение требований по повышению теплоизоляции ограждающих конструкций (стены, окна) приводит к тому, что основным источником тепловых потерь оказываются вентиляционные выбросы, причем повышение герметичности зданий в связи с применением стеклопакетов, требует внедрения новых технических решений по организации контролируемого воздухообмена в помещениях и проведение энергоаудита. А это значит, что все более широкое применение находят системы приточно-вытяжной вентиляции. Следовательно, создаются технические возможности для организации утилизации тепловых выбросов и возврату тепла в здание. По сравнению с широко известными воздушными теплообменникам и утилизаторами теплонасосные установки позволяют обеспечить более глубокую и, что особенно важно, круглогодичную утилизацию тепла выходящего из здания воздуха, так как утилизация тепла в этом случае осуществляется теплоносителем с более низкой температурой.

Утилизируемое тепло вентиляционных выбросов, жидких стоков и тепло, получаемое в простейших солнечных коллекторах, целесообразно направлять в грунт для восполнения теплоты, интенсивно “выкачиваемой” из грунта в зимнее время, тем самым, восстанавливая или даже повышая его температурный потенциал.

Накопленный многолетний опыт проектирования, создания и практической эксплуатации теплонасосных систем теплоснабжения, технико-экономические и проектно-конструкторские обоснования их внедрения в реальные малые и крупные объекты строительства, расположенные как в условиях плотной городской застройки, так и в сельской местности, свидетельствуют о широких возможностях эффективного применения теплонасосных систем и обеспечения с их помощью заметного экономического, энергосберегающего и экологического эффектов. Дополнительный потенциал повышения эффективности использования тепловых насосов кроется также в возможности их внедрения не только для целей отопления и горячего водоснабжения, но и для кондиционирования воздуха, включая контроль и управление влажностью воздуха в помещениях и в ряде технологических процессов. Это осуществляется с помощью реверсивных тепловых насосов, в которых можно менять направление теплового потока.  

Двухтопливный тепловой насос: обзоры, руководство по стоимости и покупке 2020

Двухтопливные тепловые насосы имеют самые низкие эксплуатационные расходы среди всех стандартных систем отопления и кондиционирования воздуха, особенно в очень холодных зимах. Короче говоря, они производят самые низкие счета за электроэнергию зимой.

Двухтопливные или гибридные тепловые системы включают тепловой насос и газовую печь вместо двух более распространенных систем: теплового насоса и кондиционера, а также печи переменного тока и газовой печи.

Системы отопления и кондиционирования на двухтопливном топливе:

• Немного менее эффективны, чем большинство мини-сплит-систем, но идеально подходят для домов, где уже установлены воздуховоды.
• Значительно менее эффективны, чем геотермальные тепловые насосы, но стоят намного дешевле.
• Используйте меньше энергии, чем раздельная система переменного тока и печь.
№
• Более эффективны в холодном климате, чем тепловой насос и кондиционер, оснащенный электрическими нагревательными пластинами.

Это руководство по двухтопливным тепловым насосам представляет собой исследование для понимания этих систем, сравнения стоимости с другими вариантами и определения того, подходит ли один из них для вашего дома.

Насколько экономически эффективен двухтопливный тепловой насос в вашем регионе?

Двухтопливные системы предназначены для холодного климата.Они используют преимущества более высокого КПД тепловых насосов по сравнению с газовыми печами, даже если печи КПД 90+. В большинстве двухтопливных систем тепловой насос нагревает от 70% до 90% времени, в зависимости от суровости зимней погоды.

Давайте посмотрим на сравнительное исследование затрат. Совет по образованию и исследованиям в области пропана провел исследование, в котором сравнивались затраты на оборудование и эксплуатационные расходы для сплит-систем переменного тока / печи и двухтопливных сплит-систем теплового насоса / печи.

https: // www.buildwithpropane.com/uploadedFiles/buildwithpropane/website/Resources/hybrid-heating-fact-sheet.pdf

Было установлено, что двухтопливная система стоит примерно на 12% больше, чем стандартная система переменного тока и газовая печь. Мы согласны с этой оценкой, основанной на нашем опыте. В отчете Совета указаны среднегодовые расходы на отопление и кондиционирование воздуха в условиях холодного климата для домов площадью 2400 квадратных футов. Мы собрали эти результаты в таблицу, чтобы на основе этих данных представить вам факты о стоимости энергии.

Стоимость двухтопливной сплит-системы по сравнению сСтоимость стандартной сплит-системы

Тип	Установленная стоимость *	Годовые эксплуатационные расходы *
Стандартный	7 150 долл. США	2 114 долл. США
Двойное топливо	8 015 долл. США	1855 долл. США
Разница	865 долларов	259 долларов
Срок окупаемости 3 года, 1 месяц

Мы сравниваем эти два типа систем (тепловой насос + газовая печь по сравнению с AC + газовая печь) по двум причинам:

• Двухтопливные системы не нужны в жарком климате, где тепловой насос эффективен для всех зимних отопительных нужд
• Стандартные системы с тепловым насосом неэффективны в самую холодную погоду в северном климате (за исключением нескольких дорогих и высокоэффективных моделей).

Итог: Дополнительные затраты на двухтопливную систему по сравнению с системой с кондиционером и печью окупаются менее чем за четыре года для большинства домов в холодном климате.

Что такое двухтопливный тепловой насос?

Что это за системы? Вот список основных компонентов.

• Внешний блок: Технически называемый конденсаторным блоком, его обычно называют тепловым насосом. Он включает в себя компрессор, который циркулирует хладагент, наружный змеевик и вентилятор.
• Газовая или масляная печь: Природный газ (чаще всего), пропан (многие сельские районы не обслуживаются газовыми линиями) или нефть (в основном на северо-востоке) с вентилятором, который втягивает неочищенный воздух в систему и нагревает или кондиционер в вашем доме.
• Внутренний змеевик: Змеевик устанавливается в печи или в собственном шкафу, подключенном к печи.
• Трубопроводы хладагента: Медный трубопровод проходит между змеевиками.

Как работает двухтопливная система?

В системе есть три режима:

• Кондиционер: Тепловой насос — это центральный кондиционер в теплые месяцы. Хладагент забирает тепло через внутренний змеевик и выносит его наружу, где передается в воздух через наружный змеевик и вентилятор. В режиме переменного тока комнатная катушка становится очень холодной, так как тепло отводится от нее. Влага в воздухе, протекающем по змеевику, конденсируется на нем и удаляется, понижая влажность воздуха в вашем доме.
• Отопление с помощью теплового насоса: В прохладные месяцы поток хладагента меняется на противоположный, и он забирает тепло через наружный змеевик, переносит его в помещение и передает его в воздуховоды через внутренний змеевик.
• Отопление с помощью печи: Проблема большинства тепловых насосов заключается в том, что они не могут собирать достаточно тепла в условиях сильного холода для эффективного обогрева вашего дома. В этом предназначение печи. Монтажник запрограммировал систему на автоматическое переключение на печное отопление при заданной наружной температуре, обычно между 35F и 40F. Он снова переключается на обогрев тепловым насосом, когда температура наружного воздуха поднимается выше заданного значения.

Ищете дополнительные ресурсы?

В этом руководстве основное внимание уделяется двухтопливным системам.Мы составили более подробные и подробные руководства по тепловым насосам и газовым печам. Доступ к ним можно получить по ссылкам ниже:

Тепловые насосы

Газовые печи

Оба содержат информацию о стоимости блоков и установки, факторах, которые следует учитывать, включая эффективность и поэтапный нагрев или охлаждение, правильный расчет вашей системы HVAC и марки теплового насоса / печи, которые следует учитывать.

Опции для теплового насоса и газовой печи

Эти темы более подробно рассматриваются в руководствах, ссылки на которые приведены выше.Вот обзор того, что следует учитывать при принятии решения о приобретении компонентов.

КПД: В северном климате продается только 90+ эффективных печей. Наиболее эффективные модели имеют КПД более 98%. Наша рекомендация для северного климата — печь с КПД не менее 95%. Они доступны для всех уровней производительности. Тепловые насосы должны быть не менее 14 моделей SEER. Мы рекомендуем 16 SEER и 9,5 HSPF как минимум для холодного климата. Доступны тепловые насосы до 20+ SEER и 13 HSPF.

Производительность: Ваши варианты — одноступенчатые, двухступенчатые и переменной производительности для печей и тепловых насосов. Эти термины относятся к уровням нагрева. Одноступенчатые модели во время работы нагреваются на 100% мощности. Двухступенчатые модели работают на низких (65% -70%) и 100%. Модели с переменной производительностью варьируются от 25% до 100%. С каждым повышением производительности повышается контроль комфорта в помещении, например, сбалансированная температура, контроль влажности и тихая работа. Так что стоит.

Размер: В нашем Руководстве по выбору размеров тепловых насосов содержится много информации по этой важной теме. Для наших целей убедитесь, что выбранный вами подрядчик тщательно определяет систему размеров, подходящую для вашего дома, используя утвержденные отраслевые методы.

Пять лучших брендов и стоимость двухтопливных тепловых насосов

Не все тепловые насосы могут использоваться в двухтопливных системах. Каждая из этих марок производит несколько тепловых насосов, совместимых с газовой печью.Мы выбрали пары оборудования, которые, по нашему мнению, лучше всего подходят для северного климата.

Марка	Модель	КПД	Печь	КПД	Установленная стоимость
Carrier	Infinity 16	17,5 / 9,5 **	Infinity 96	96,7	$ 8,800
Rheem	Classic RP16	16/10	Classic R95P	95	$ 8,300
Heil *	QuietComfort 15	16/9	QuietComfort 96	96. 2	7 750 долл. США
Гудман	GSZ16	16/9	GMEC96	96	$ 6,800
Lennox	Elite XP16	17 / 9,5	Elite EL296V	96	8650 долл. США
* Heil — это торговая марка International Comfort Products (ICP). ICP — производитель идентичных продуктов под разными брендами. Его бренды включают Heil, Arcoaire, Comfortmaker, KeepRite и Tempstar.
** В столбце эффективности теплового насоса первое число — охлаждение SEER; второй — HPSF

Примечание: Установленная стоимость указана для 3-тонного (36000 БТЕ) теплового насоса в паре с печью на 120000 БТЕ (приблизительно), что подходит для большинства домов площадью 2000 квадратных футов в северном климате, адекватно изолирован. Тепловые насосы имеют размер от 1,5 до 5,0 тонн. Печи доступны от 40 000 до 150 000 БТЕ.

Тщательно выбирает монтажную компанию

Двухтопливные тепловые насосы должны быть установлены, настроены и настроены должным образом для оптимизации эффективности и контроля микроклимата.Лучшая практика — нанять местную компанию по ОВК, у которой есть опытные специалисты по установке. Мы можем связать вас с некоторыми из лучших установщиков тепловых насосов в вашем районе. Нажмите на бесплатные местные предложения или позвоните по номеру на этой странице, и вы получите письменные оценки от опытных, лицензированных и застрахованных установщиков с проверенной репутацией. Для вас это бесплатно, и вы не обязаны принимать какие-либо предложения. Это наиболее удобный способ получить оценки от ведущих местных компаний, которые знают, что для развития вашего бизнеса они должны быть конкурентоспособными по цене.

Эксплуатация и обслуживание теплового насоса

Вы здесь

Регулярная замена фильтров — важная часть обслуживания системы теплового насоса. | Фото любезно предоставлено © iStockphoto / BanksPhotos

Правильная эксплуатация теплового насоса позволит сэкономить энергию. Не отключайте термостат теплового насоса, если он вызывает включение резервного нагрева — системы резервного отопления обычно дороже в эксплуатации. Непрерывная работа вентилятора внутреннего блока может снизить производительность теплового насоса, если в вашей системе не используется высокоэффективный двигатель вентилятора с регулируемой скоростью.Включите систему в автоматическом режиме вентилятора на термостате. Рассмотрите возможность установки (или профессиональной установки) программируемого термостата с многоступенчатыми функциями, подходящего для теплового насоса.

Как и для всех систем отопления и охлаждения, правильное обслуживание является ключом к эффективной работе. Разница между энергопотреблением исправного теплового насоса и сильно запущенного теплового насоса составляет от 10% до 25%.

Очищайте или меняйте фильтры раз в месяц или по мере необходимости и обслуживайте систему в соответствии с инструкциями производителя.Грязные фильтры, змеевики и вентиляторы уменьшают поток воздуха через систему. Снижение воздушного потока снижает производительность системы и может повредить компрессор вашей системы. Очищайте наружные змеевики всякий раз, когда они кажутся грязными; время от времени отключайте вентилятор и очищайте его; удалите растительность и беспорядок вокруг наружного блока. Очистите регистры подачи и возврата в вашем доме и выпрямите их плавники, если они согнуты.

У вас также должен быть профессиональный технический специалист для обслуживания теплового насоса не реже одного раза в год.Техник может сделать следующее:

• Проверить воздуховоды, фильтры, нагнетатель и внутренний змеевик на предмет грязи и других препятствий
• Диагностировать и герметизировать утечку в воздуховоде
• Проверить адекватность воздушного потока путем измерения
• Проверить правильность заправки хладагента путем измерения
• Проверить на наличие утечек хладагента
• Осмотрите электрические клеммы и, при необходимости, очистите и затяните соединения и нанесите непроводящее покрытие
• Смажьте двигатели и проверьте ремни на герметичность и износ
• Проверьте правильность электрического управления, убедившись, что нагрев заблокирован, когда термостат требует охлаждения и наоборот.
• Проверьте правильность работы термостата.

Эксплуатация и обслуживание теплового насоса

Абсорбционные тепловые насосы | Министерство энергетики

Абсорбционные тепловые насосы — это, по сути, тепловые насосы с воздушным источником тепла, приводимые в действие не электричеством, а источником тепла, таким как природный газ, пропан, вода, нагреваемая солнечными батареями, или вода, нагреваемая геотермальными источниками. Поскольку природный газ является наиболее распространенным источником тепла для абсорбционных тепловых насосов, их также называют тепловыми насосами, работающими на газе. Существуют также абсорбционные (или газовые) охладители, работающие по тому же принципу. Однако, в отличие от некоторых абсорбционных тепловых насосов, они не являются реверсивными и не могут служить источником тепла.

В бытовых абсорбционных тепловых насосах используется цикл абсорбции аммиак-вода для обогрева и охлаждения. Как и в стандартном тепловом насосе, хладагент (в данном случае аммиак) конденсируется в одном змеевике для выделения тепла; затем его давление снижается, и хладагент испаряется, поглощая тепло.Если система поглощает тепло из внутренних помещений вашего дома, она обеспечивает охлаждение; если он отдает тепло внутрь вашего дома, он обеспечивает отопление.

Отличие абсорбционных тепловых насосов заключается в том, что испарившийся аммиак не нагнетается под давлением в компрессоре, а абсорбируется водой. Насос с относительно малой мощностью может перекачивать раствор до более высокого давления. Тогда проблема состоит в том, чтобы удалить аммиак из воды, и именно здесь появляется источник тепла. Тепло, по сути, выкипает аммиак из воды, начиная цикл снова.

Ключевым компонентом агрегатов, представленных сейчас на рынке, является технология абсорбционного теплообменника генератора, или GAX, которая повышает эффективность агрегата за счет рекуперации тепла, которое выделяется при поглощении аммиака водой. Другие нововведения включают высокоэффективное отделение пара, регулируемый расход аммиака и сжигание природного газа с переменной производительностью с низким уровнем выбросов.

Хотя абсорбционные охладители используются в основном в промышленных или коммерческих условиях, сейчас они коммерчески доступны для больших жилых домов, а абсорбционные тепловые насосы находятся в стадии разработки.Доступные в настоящее время 5-тонные охладители для жилых помещений подходят только для домов площадью 4000 квадратных футов и более.