Тепловые насосные установки. Установка тепловых насосов

Установка (монтаж) теплового насоса

Активная заинтересованность в альтернативных технологиях энергетической экономии возникла на фоне сокращения природного ресурсного потенциала, которое привело к увеличению стоимости топливных материалов, а также пересмотру тарифной политики для предприятий и населения. Вместе с тем высокий экологический уровень данных технологий дал мощный толчок их востребованности по всей планете. Организация инженерных систем на основе теплонасосного оборудования популяризировалась как в западных государствах, так и на территории Российской Федерации. Такие системы являются высокопроизводительными и эффективными с экономической точки зрения. В частности, использование одного киловатта электричества позволяет тепловому насосу сгенерировать порядка трех-четырех киловатт тепловой энергии.

На сегодняшний день с помощью теплонасосного оборудования отапливают не только объекты малоэтажного строительства, но и высотные жилые дома, офисные здания, отели и целые коттеджные поселки. Кроме того, тепловые насосы обеспечивают горячей водой бассейны и охлажденным воздухом здания производственного, общественного и жилого назначения.

Отопительную систему на базе теплового насоса геотермального типа представляют связанные между собой теплообменниками технические компоненты:

наружная геотермальная часть;
отопительная система, получающая тепловую энергию от наружной части, извлекающей низкопроизводительное тепло из природного источника;
теплонасосное устройство, состоящее из контура с хладагентом, транспортировку которого регулирует компрессорное оборудование и автоматическая система.

Для установки теплонасосного оборудования под ключ не нужно строить специальное помещение-котельную. Единственным необходимым мероприятием является дополнительный энергетический источник (ветровой, дизельный, бензиновый или любой другой генератор), обеспечивающий бесперебойную подачу электричества в непредвиденных ситуациях.

Особенности монтажа геотермального теплового насоса на примере загородного дома

Наглядным примером является рассмотрение отопительной системы с возможностью отдельной подачи горячей воды в помещения объекта малоэтажного строительства, площадь которого составляет 130-250 квадратных метров.

Задействованный тепловой насос имеет номинальную тепловую производительность (в оптимальных теплоизоляционных условиях) порядка двенадцати-пятнадцати киловатт. Установленное в тепловом насосе компрессорное оборудование требует потребления около четырех киловатт электроэнергии. В случае достаточной площади земельной территории и соответствующих гидрогеологических условий отопительную систему представляет горизонтально расположенный геотермальный контур. Если брать для расчета тепловую производительность на уровне двенадцати киловатт, наружный контур будет иметь длину порядка четырехсот метров. Что касается общей длины земляного канала, в который будет помещен контур, она составляет двести метров. В случае предполагаемой тепловой производительности на уровне пятнадцати-шестнадцати киловатт наружный контур будет иметь длину около шестисот метров. Нужно учитывать, что монтажные операции предполагают выдержку расстояния между трубопроводами контура на минимальном уровне 0,8 метра при монтажной глубине полтора метра. Уменьшить гидравлическое сопротивление контура можно путем его разделения на петли. Длина каждой из них должна составлять двести метров. Соединение контурных петель возможно благодаря коллектору, который расположен в помещении и, в свою очередь, соединяет петли с тепловым насосом.

Если площади земельной территории недостаточно для размещения стандартного горизонтального геотермального контура, тогда возможна реализация альтернативного варианта, выполненного в виде скважин глубиной тридцать-пятьдесят метров с горизонтальными промежутками. После того как контурные трубопроводы окажутся в скважинах, в них закачивают буровой раствор или бетонит. Организация геотермальных скважин не предполагает наличия обсадных трубопроводов, которые используются в водяных скважинах, поэтому такое бурение требует меньших капиталовложений. Скважины для теплонасосного оборудования производительностью двенадцать киловатт имеют минимальную общую длину 150 метров.

Геотермальный контур, выполненный в виде скважин

В случае недалекого расположения открытого водоема рекомендуется организация гидравлического контура по причине исчезновения потребности в буровых операциях. Однако целостность такого контура может быть нарушена во время перемещения по водоему плавательных средств или рыболовных мероприятий.

Особенности монтажа тепловых насосов "воздух-воздух"

Тепловые насосы воздушного типа используются в южных регионах Российской Федерации по причине серьезного падения их производительности в условиях отрицательного температурного режима (ниже пяти градусов по Цельсию). В связи с этим подобными устройствами оснащают системы с двумя энергетическими источниками. Так, теплонасосное оборудование воздушного типа имеет производительность на уровне семидесяти-восьмидесяти процентов от предельных нужд в зимний период. В условиях максимального снижения температуры происходит активация вспомогательного теплового источника (например, жидкостного котельного оборудования или электрического нагревателя), который способен восполнить дефицит производительности теплового насоса. Если наступают сильные морозы, пользователь может столкнуться с обледенением вентилятора, из-за чего отопительная система перестает функционировать. Для возобновления ее работоспособности нужно дождаться, пока оттает вентилятор.

Принцип монтажа воздушного теплового насоса

Тепловой насос является универсальным устройством, то есть адаптирован к любой отопительной системе. При этом максимальная эффективность подобного оборудования достигается при взаимодействии с "теплым полом". Потребляя один киловатт электричества, тепловой насос производит в диапазоне четырех-пяти киловатт тепловой энергии. Для сравнения традиционный радиатор использует один киловатт электрической энергии с целью отдачи чуть больше трех киловатт тепла.

Тепловой насос и "теплый пол"

Организация системы отопления "теплый пол" предполагает задействование полиэтиленовых трубопроводов, имеющих препятствующий диффузии слой. Диаметр каждого такого трубопровода обычно составляет шестнадцать миллиметров. Подробности, связанные с принципом установки трубопроводов и интервалом их расположения, устанавливаются при разработке проектной документации. Например, стандартная организация отопительной системы в двухэтажном жилом здании предполагает:

поэтажный монтаж системных контуров на пять или шесть петельных единиц,
соединение теплового насоса с коллекторами системы "теплый пол" посредством PEXили PPRтрубопроводов.

Вместе с тем предусматриваются два варианта установления температурного режима в помещениях. Первый из них предполагает поэтажный монтаж индивидуальных температурных датчиков. Более дорогостоящий вариант связан с установкой датчика в каждом отдельном помещении.

Организация ГВС

Также существует два варианта организации системы горячего водоснабжения с использованием теплового насоса. В первом случае речь идет об электрическом водонагревателе, который интегрирован с циркуляционной петлей вспомогательного устройства теплового обмена, имеющегося в теплонасосном оборудовании. Такое решение позволяет снять перегрев в системе. Вместе с тем нагнетаемый компрессором хладагент позволяет изменить температуру воды до семидесяти градусов Цельсия. Вторым вариантом является косвенно функционирующий водонагреватель, за счет которого температура воды подымается до пятидесяти градусов Цельсия даже в том случае, если не работает отопительная система.

Тепловой насос, построенный на базе спирального компрессорного оборудования, устройств теплообмена пластинчатого типа и компонентов автоматического управления, также состоит из двух циркуляционных насосов (один обслуживает наружный контур, а второй – отопительную систему), предохранительных клапанов и автоматического отводчика воздуха. При этом тепловой насос монтируется без задействования специального оборудования. В помещениях, где организована достаточная звуковая изоляция, рациональна установка теплонасосного оборудования, имеющего компрессор поршневого типа.

От чего зависит стоимость установки теплового насоса

На цену монтажа влияет тип оборудования. Установка воздушного теплонасоса по объему работ и стоимости сравнима с установкой обычного кондиционера. Подключение геотермального оборудования более затратно, т. к. требует бурения скважин и прокладки геотермального контура.

Вкратце о монтаже тепловых насосов:

Автоматическое управление теплонасосным оборудованием возможно благодаря:

Электронному термостату, поддерживающему температуру теплоносителя на определенном уровне.
Контроллеру, способному контролировать функционирование теплового насоса в зависимости от метеорологической обстановки. Кроме того, он позволяет контролировать работу насоса дистанционно. Такая автоматика может иметь дополнительные функции, например, интегрировать теплонасосное устройство с системой "умный дом" или выполнять контрольные операции посредством цифровых гаджетов.

Установка горизонтально расположенных коллекторов требует:

Проведения земляных операций.
Монтажа трубопроводов и горизонтально расположенного коллектора.
Тестовых мероприятий. В таком случае проверяется герметичность трубопроводов и их испытание на соответствие требованиям по функциональному давлению.

При бурении геотермальной скважины необходимо:

Провести буровые операции.
Монтировать геологический зонд.
Выполнить тестовые мероприятия.
Тампонировать скважину.

Установка водного коллектора заключается в:

Проведении земляных операций. На данном этапе выкапываются направляющиеся к водоему каналы.
Установке трубопроводов в донном пространстве водоема.
Проверке герметичности и пусконаладочных мероприятиях.

Тепловой узел обустраивается следующим образом:

Устанавливается соединительный коллектор наружного контура.
Проверяется герметичность трубопроводов коллектора и определяется их функциональное давление.

Соединяются трубопроводы с тепловым насосом.
Устанавливается котельное оборудование.
Устанавливается система автоматического управления.
Подключается наружный контур, отвечающий за сбор низкопотенциальной тепловой энергии.
Подключается отопительная система.
Тестируется система автоматического управления.

На финальном этапе установки отопительной системы с использованием теплового насоса осуществляются мероприятия по пуску и настройке системы, в процессе которых:

В контур закачивается теплоноситель.
Индивидуальные узлы отопительной системы подвергаются тестированию.
Запускается отопительная система и проверяется функционирование датчиков.
Регулируется и настраивается автоматическое оборудование с последующим повторным запуском отопительной системы.

teplovoy-nasos.baltik-company.ru

Тепловые насосы - эффективное и экологичное отопление

Нестабильная и быстроменяющаяся экономическая ситуация заставляет нас искать новые решения в привычных вопросах.

Проблемы экономии, безопасности и экологии остро стоят не только перед современными правительствами, но и перед нами, простыми смертными. Поэтому многие сейчас тянутся назад в деревню, ближе к природе и собственным овощам и фруктам. Это и экономично, и экологично и безопасно. А как обогревать загородный дом по тем же трем золотым принципам? Ведь газ не бесконечен, леса надо беречь, а солярка и дизельное топливо загрязняют окружающую среду.

Проведя небольшое исследование, мы решили обратиться к профессионалу за советом. Сегодня мы побеседуем с Сергеем Визировым, выпускником физического факультета МГУ, руководителем отдела «Тепловые насосы» ведущей в этом направлении фирмы ООО «Штибель Эльтрон».

— Сергей, давайте начнем наш разговор с азов данного вопроса. Я, если честно, тоже планирую переезжать в Подмосковье, и одной из серьезных проблем, с которой столкнулась, стал выбор системы отопления. Уверена, я не одинока в своем незнании. Посему, как специалист, расскажите, какие виды отопления существуют.

— Хорошо, начнем с начала. Первым из найденных человеком видов отопления было и остается солнце, на которое не стоит полагаться в России от поздней осени до ранней весны. Русская печка вся из достоинств, но требует умелого обращения и пристального внимания. На нее каждый день нужно тратить много времени, сил, дров или угля. Т.е. тоже не то, хотя красиво! Дома также можно отапливать разными тепловыми генераторами. В России чаще всего применяют газовое, или централизованное отопление. Где-то стоит ТЭЦ, там сжигается уголь, или тот же газ, вода подогревается и дальше по трубам подается в дома. В коттеджах, частном секторе ставится своя котельная, маленькая ТЭЦ, которая у нас зачастую тоже газовая, или дровяная. Бывают еще дизельные котельные, и котельные на жидком топливе. — Но газ не бесконечен, о дровах я вообще молчу, а дизельное топливо обойдется в копеечку…

— Посему, еще в середине прошлого века ученые всего мира задумались над тем, как можно использовать окружающую среду. На сегодняшний момент придуманы разные способы ее применения, и один из них — это тепловой насос. В природе много теплоты, находится она везде: в воздухе, в грунте, в воде. Но она низко потенциальная. Мы рассматриваем зимний период времени, а это, как правило, температура около нуля градусов. Такой теплотой воспользоваться невозможно, ведь нам на выходе необходима температура двадцать- двадцать пять градусов. Для этого и нужен тепловой насос. Он поднимает нулевое тепло до нужной температуры, после этого его уже можно подавать в трубы для отопительных систем.

— Поэтому он и называется тепловым насосом?

— Именно так. Обычный гидравлический насос поднимает воду, а тепловой поднимает тепло до нужного уровня. При этом тепловой насос, как и обычный, употребляет электричество, на каждый киловатт электрической энергии производит от трех до пяти киловатт тепловой энергии. Т.е. тратится один киловатт энергии и дополнительно из окружающей среды добывается пять киловатт теплоты. — Неплохо!

— Да, но хочу отметить, что в России, увы, тепловые насосы пока не очень популярны. Все дело в том, что сегодня у нас газ очень дешевый, им топить выгоднее, однако, это временное явления. Всегда надо смотреть в будущее и уже сейчас экономить природные ресурсы. Например, в Европе дело обстоит иначе, там тепловые насосы получили очень широкое применение. В Германии на настоящий момент более 50% новых систем отопления проектируются и реализуются на основе тепловых насосов. В Швеции такой процент уже давно больше 90! В Украине тоже газ пока дешевый, но все же там о нашей продукции знают гораздо больше, так как побаиваются подорожания газа и нестабильных отношений с Россией.

— Может быть, у нас тепловой насос не всем по карману?

— Да, он дорогой в капитальных затратах, то есть единовременно. При его установке придется выложить значительную сумму, но зато ты сэкономишь при его эксплуатации. по сравнению со всеми остальными видами отопления, кроме газа, наш насос в эксплуатации гораздо выгоднее. Если отапливать электричеством напрямую, то на пять киловатт затраченной электроэнергии, ты получаешь пять киловатт тепла, а тепловой насос, расходуя один киловатт энергии, выдает пять киловатт тепла.

— Это что же, он в пять раз дешевле получается?

Да, это одно из главных его преимуществ. Не спорю, что по сравнению с газом он проигрывает, но когда мы говорим о газе, то подразумеваем природный газ. Есть еще сжиженный газ, баллонный, это не тот газ, который идет по трубам, то есть не магистральный, у него немного другой состав, вернее другие пропорции пропана и бутана. Так этим сжиженным газом топить гораздо дороже. Мало того, такой газ привозят в больших резервуарах и закапывают на участке. — А это не опасно? Вдруг взорвется?

— Конечно, это опасно. Вы хотите жить на пороховой бочке?

— Значит, владельцам тех участков, к которым не подведена газовая магистраль, и выгоднее, и безопаснее устанавливать тепловые насосы? Я правильно поняла?

— Совершенно верно! Там, где нет газа, наш насос является настоящей находкой. Как я уже говорил, он гораздо дешевле электрического отопления, но есть еще один нюанс. Дело в том, что если на участок не подведен газ, то и электричество там поступает в ограниченном количестве. Дают, например, тебе пять киловатт, и крутись, как хочешь. Этого не хватит, чтобы отопить дом в сто квадратных метров, хватит только на флигель. А ведь помимо тепла нужно, чтобы в доме горел свет, зажигались лампочки, грелся электрический чайник, чтобы хозяин мог посмотреть футбол, или посидеть за компьютером. Вот и получается, что в таких случаях тепловой насос самый выгодный. Достаточно трех киловатт, чтобы обогреть дом в двести метров, ведь он с трех киловатт электричества выдает 9-12 киловатт тепла.

— Получается, что тем, кто хочет жить вдалеке от заселенных мест, где нет газовой магистрали и электричество ограничено, единственный вариант, который устроит хозяина – это тепловой насос?

— Я думаю, что да. Если ты хочешь жить где-нибудь в лесной зоне, еще не освоенной цивилизацией, лучший вариант для отопления твоего дома –тепловой насос. Но я рассказал лишь о некоторых его преимуществах. Например, есть люди, которые ничего не имеют против густозаселенной местности. Они покупают себе дома в местах с развитой инфраструктурой, и другими благами зажиточной жизни. Но застройщики поселков, инвесторы, вкладывая деньги в строительство, часто экономят на подведении газовой магистрали, давая это на откуп будущим владельцам участков. И здесь начинается грустная история. Подводить магистральный газ к участку не дешевое удовольствие, и когда финансы уже вложены в покупку дома и участка, зачастую народ не предполагает, что придется вкладывать деньги еще и в подвод газа, прокладку труб и прочие технические нужды отопления. В таком случае тепловой насос тоже очень выгодное приобретение. Во-первых, ты не будешь зависеть от всех жителей коттеджного городка, которые должны внести свой пай в прокладку магистрали, во-вторых, ты сэкономишь средства при эксплуатации. Следует еще учесть и тот факт, что в скором будущем цены на природный газ увеличатся, и сравняются с европейскими, а там уже давно используют наши насосы. Мы не привыкли заглядывать в будущее. Сегодня газ дешевый, а завтра «трава не расти». Однако время летит быстро, не за горами тот момент, когда стоимость газового отопления будет сильно бить по карману, а если учесть, что дома мы строим не на один день, то неплохо бы уже сегодня задуматься о будущей экономии. Отмечу еще и тот факт, что в Европе люди бережно относятся к электричеству, они привыкли считать свои деньги, мы со своим размахом, увы, научились только тратить, не задумываясь, что когда-то все это может закончиться. Тепловой насос экономит еще и электричество. Это тоже немаловажная деталь, и об этом не следует забывать.

Тепловой насос «вода-вода», СКВАЖИНА. 1. тепловой насос «вода-вода» WPW; 2. буферная емкость SBP; 3. напольный накопительный водонагреватель SBB; 4. динамический (подающий) колодец; 5. дренажный (поглощающий) колодец (изображение: журнал ENERGY FRESH) — Сергей, но в тех районах, где газ подведен, его ведь всегда хватает для отопления больших площадей?

— Хороший вопрос. Ты знаешь, очень часто нам звонят клиенты с Рублевского шоссе. Казалось бы, там проложены газовые магистрали, проблем с этим нет. Однако, того газа, что подается на участок, например, пятьдесят киловатт, катастрофически не хватает для отопления рублевских дворцов. Люди, как ты понимаешь, там небедные, но при этом они умеют считать и экономить. Тепловые насосы их абсолютно устраивают. Ведь, если учесть все «за» и «против», то этот товар выигрывает. Деньги, вложенные в него единовременно, окупаются уже через семь лет. Посему, у нас много заказов именно из «богатых» районов.

Тепловой насос «воздух-вода». 1. тепловой насос «воздух-вода» WPL – уличная установка; 2.буферная емкость SBP; 3. напольный накопительный водонагреватель SBB (изображение: журнал ENERGY FRESH)

— Я слышала, что многие предпочитают дровяные котлы. Что вы можете сказать по этому поводу?

— Твердотопливный, или дровяной котел в первую очередь гораздо дороже в эксплуатации, чем тепловой насос. Есть еще один аргумент, и он тоже в нашу пользу. Чтобы обогревать дом котлом на твердом топливе, ты постоянно должна следить за процессом, через каждые пять часов забрасывать в него дрова. Это дискомфортно. Ты либо сама вешаешь на себя это ярмо, либо нанимаешь человека, который выполняет эту функцию, то есть истопника. А это, естественно, дополнительные затраты. Есть еще одна немаловажная деталь. Дело в том, что все системы отопления, сделанные пятьдесят лет назад, в корне отличаются от современных. Технология совершенствуется, время не стоит на месте. Сегодняшние отопительные системы гораздо комфортнее старых, и в современную систему встроить твердотопливный котел невозможно. В старых котлах нет автоматики. Конечно, его можно регулировать поддувалом, то есть подачей воздуха, но это очень неудобно, Он все равно не даст ту температуру, которую ты хочешь получить. Тепловой же насос дает комфорт и экономию. Мало того, он безопасен, открытого пламени в нем нет, там вообще никакого огня нет, в нем ничего не нагревается до очень высоких температур.

Тепловой насос «солевой раствор (грунт)-вода», КОЛЛЕКТОР. 1. тепловой насос «солевой раствор -вода» WPF .. E; 2. напольный накопительный водонагреватель SBB; 3. грунтовый коллектор (изображение: журнал ENERGY FRESH)

— Тогда объясните, пожалуйста, конструкцию и принцип действия этого чудо-насоса. Думаю, для тех, кто серьезно задумывается об установке дорогостоящего оборудования, захочет узнать о нем более подробно.

— Хорошо. Итак, рабочий контур теплового насоса от «Штибель Эльтрон» в точности повторяет схему холодильника, только у него насос и компрессор чуть-чуть мощнее.Есть три типа тепловых насосов. Отличаются они по источнику тепла. Это насосы «воздух-вода», «вода-вода», «грунт-вода». Первое слово в названии обозначает источник тепла, то есть, указывает, откуда мы забираем тепло, второе говорит о месте, куда тепло передается. Насосы настроены на гидравлические системы отопления. Так уж исторически сложилось, что Россия и Европа в своей системе отопления использует воду, а вот американцы воздух. У нас ставятся радиаторы, туда подается горячая вода, за счет этого идет обогрев помещения. Тепловые насосы, которые нагревают воздух, используются в Америке, у них вся система отопления воздушная. И так, у нас используется три типа тепловых насосов. Отличаются они, как я уже говорил, по источнику тепла, это либо воздух, либо грунт, либо грунтовые воды.

— Как работает первый тип насосов?

— Рабочий контур нашего насоса, как я уже говорил, в точности повторяет схему холодильника. Есть фреоновый контур, он состоит из двух теплообменников, вентилятора и расширительного клапана. Один теплообменник, его называют холодным, отбирает воздух из окружающей среды, В случае домашнего холодильника тепло отбирается из морозильной камеры, в нашем случае происходит теплообмен между окружающей средой и фреоном. Фреон забирает тепло, с помощью компрессора этот фреон сжимается, за счет сжатия температура фреона повышается, далее горячий фреон поступает во второй теплообменник, где происходит обмен тепла с теплоносителем нашей системы отопления. Отдав тепло всему дому, фреон обратно возвращается в теплообменник с холодной стороны. Одним словом, воздушный тепловой насос прокачивает с помощью вентилятора огромное количество воздуха через теплообменник за счет этого и происходит обогрев дома.

— Забегая чуть-чуть вперед, хочу спросить, — какой самый выгодный тип насосов?

— Все относительно, это зависит от многих факторов. Могу сказать, что самые распространенные насосы в подмосковье — грунтовые. Здесь отбор тепла производится непосредственно из грунта. Для этого снимается верхний слой почвы, туда укладывается огромная труба, по которой циркулирует некий незамерзающий теплоноситель. Он собственно и поступает в теплообменник насоса с холодной стороны. Преимуществом грунтового насоса является то, что он практически не реагирует на перепады температуры.

Тепловой насос «солевой раствор (грунт)-вода», ЗОНД. 1. тепловой насос «солевой раствор-вода» WPF .. E; 2. напольный накопительный водонагреватель SBB; 3. геотермальный зонд (изображение: журнал ENERGY FRESH)

— Т.е. он может работать круглогодично?

-Да, независимо от температуры на улице. На глубине десяти метров никаких колебаний температуры не происходит, температура грунта не колеблется в зависимости от времени года, она равна семи –десяти градусам. Соответственно, тепловой насос на этих заданных параметрах успешно работает круглый год. С воздушными тепловыми насосами дело обстоит гораздо хуже. Они работают до двадцати градусов мороза, ведь тепло отбирается непосредственно у воздуха, посему при низкой температуре эффективность падает, и происходит это именно тогда, когда надо чтобы она возрастала. То есть тогда, когда теплозатраты увеличиваются, добыча тепла падает, а это большой минус в работе. В наших климатических условиях воздушные тепловые насосы выгодны, как дополнительный источник тепла. Например, есть электрическая система отопления, ее можно использовать, когда на улице минус тридцать, но электричество дорогое, посему в остальное время, когда на улице не так холодно, можно пользоваться нашим насосом. Для этого строится комбинированная отопительная система, называется она эквивалентной, то есть в системе отепления используется два источника тепла.

— Хорошо, как отбирается тепло у воздуха понятно, а как это происходит в случае с грунтом?

— Обустройство грунтового контура может быть выполнено двумя способами: горизонтальным, когда на глубине полтора – два метра укладывается змеевидная труба; или вертикальным, когда бурится скважина на глубину сто метров и туда вставляются зонды в виде петли трубы. По этим трубам проходит соляной раствор, который собственно и отбирает тепло у грунта. — И как делают у нас?

— В московской области более применима вертикальная укладка труб по нескольким причинам. Во-первых, для горизонтальной укладки нужна большая площадь, во-вторых, при таком обустройстве существуют особые требования к почве. Тепло поступает в грунт в основном с осадками, если у нас будет глинистая почва, да еще и под наклоном, то оно уйдет вглубь, почва выморозится. Бурение же более прогнозируемо, в этом случае мы с высокой вероятностью можем предсказать, что с одного погонного метра снимется запланированное количество тепла. Для этого необходимо пробурить несколько скважин, в зависимости от метража дома, поставить туда трубу, пустить по ней раствор и дело сделано. Вертикальная прокладка труб наиболее прогнозируема. Хотя существуют такие места, где лучше делать горизонтальную укладку. Все зависит от климатических условий. Например, в Питере, у нас работают насосы только с горизонтальной укладкой. Там ведь болотистая местность, верхние слои почвы насыщенны влагой, из них очень хорошо отбирать тепло, посему такое обустройство очень выгодно.

— Мы с вами поговорили о воздушных и грунтовых насосах, расскажите, пожалуйста, и о водяных.

— Грунтовая вода всем хороша, но не всегда бывает в нужном нам количестве. Для работы насоса «вода-вода» требуется, чтобы совпали три условия. Первое — грунтовая вода должна быть чистой, ведь ей необходимо пройти теплообменник, желательно его не засорять. Второе — воды должно быть много, например, для дома в двести метров нужно, чтобы подавалось три-пять кубометров в час, это примерно сорок литров в минуту, это очень сильный напор. Третье — вода в таком количестве должна находиться на глубине не более двадцати-тридцати метров, если она будет находиться глубже, ее придется поднимать насосами, а это дополнительные энергозатраты. Конечно, такое совпадение бывает редко. У нас есть один такой насос, мы его установили в Дубне на берегу водохранилища. Но если эти условия совпали, то насос «вода-вода» с точки зрения эффективности самый выгодный. Чем выше температура источника тепла, тем эффективней работает тепловой насос. Дело в том, что коэффициент производительности за которым мы гоняемся, то есть сколько произведено тепла при затрате одного киловатта электроэнергии, находится в зависимости от разницы между температурой окружающей среды и температурой нашей системы отопления. Чем меньше эта дельта, тем выше эффективность. У воды температура всегда выше, чем у грунта, посему и коэффициент этот всегда выше. Есть еще один нюанс. При получении тепла из грунта мы автоматически попадаем в замкнутое пространство, из которого выкачиваем тепло. Так, например, если в начале отопительного сезона температура грунта была около пяти градусов, то за зиму мы его выморозим до нуля, следующие полгода грунт должен нагреться, восстановиться. А вода постоянно течет, обновляется, ее температура изначально выше, она как была десять градусов так и остается на том же уровне. И если у воздушного насоса коэффициент эффективности «3», у грунтового «4, 5», то у воды выше «5». Это очень хороший показатель. И еще одни немаловажный плюс водных насосов, — при их установке не надо прокладывать трубы и бурить скважины. Если для грунтового насоса нужно пробурить скважину в сто метров, то для водного достаточно двух скважин глубиной пятнадцать-двадцать метров. — Сергей, как я поняла из нашего разговора, все виды насосов нашли свое применение.

— Конечно. Ведь у каждого типа насосов есть свои преимущества. Так, если ты решила купить себе земельный участок в Крыму, или в Краснодарском крае, то для обогрева твоего дома я предложу воздушный тепловой насос. Там температура воздуха никогда не опускается ниже пяти — десяти градусов, посему тебе будет выгоднее установить насос «воздух-вода». Если ты мечтаешь жить у озера, или водохранилища, то тебе подойдет тепловой насос «вода-вода», ну а для Подмосковья лучше всего выбрать тепловой насос «грунт-вода» с вертикальным обустройством. Так что тебе осталось определиться, где ты хочешь построить дом своей мечты, и мы в «Штибель Эльтрон»обязательно подберем тебе такой тип отопления, который устроит тебя по всем параметрам.

— Спасибо вам большое, Сергей, за обстоятельные и подробные ответы. Не ожидала, что после одного интервью начну серьезно разбираться в таких сложных системах, как тепловые насосы. Чтоже, вы помогли нам найти так необходимое в наше время сочетание экономичности, безопасности и экологичности. Надеюсь, скоро позвоню вам в «Штибель Эльтрон» и без лишних вопросов закажу нужный мне вид теплового насоса. Спасибо.

— И вам спасибо!

Источник

___________________________________________________________

Тепловые насосные установки | ООО "Термодинамика"

Основное отличие теплового насоса от всех остальных источников тепла заключается в его исключительной возможности использовать возобновляемую низкотемпературную энергию окружающей среды на нужды отопления и нагрева воды. Порядка 80% от выдаваемой мощности тепловой насос фактически «выкачивает» из окружающей среды, используя рассеянную энергию Солнца.

Как работает тепловой насос

Холодильник, всем известно, переносит тепло из внутренней камеры на радиатор и мы пользуемся холодом внутри холодильника. Тепловой насос - это холодильник «наоборот». Он переносит рассеянное тепло из окружающей среды в наш дом.

Теплоноситель (в роли которого выступают вода или рассол), взявший несколько градусов из окружающей среды, проходит через теплообменник теплового насоса, называемый испарителем, и отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом, который, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре 5°С. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник - конденсатор, где происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам.

Преимущества теплового насоса

- Экономичность. Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД (от 300% до 800%) и позволяет получить на 1 кВт фактически затраченной энергии 3-8 кВт тепловой энергии, или до 2,5 кВт мощности по охлаждению на выходе.
- Экологичность. Экологически чистый метод отопления и кондиционирования как для окружающей среды так и для людей, находящихся в помещении. Применение тепловых насосов - это сбережение невозобновляемых энергоресурсов и защита окружающей среды, в том числе и путем сокращения выбросов СО2 в атмосферу. Тепловые насосы установки, осуществляя обратный термодинамический цикл на низкокипящем рабочем веществе, черпают возобновляемую низкопотенциальную тепловую энергию из окружающей среды, повышают ее потенциал до уровня, необходимого для теплоснабжения, затрачивая в 1,2-2,3 раза меньше первичной энергии, чем при прямом сжигании топлива.
- Безопасность. Нет открытого пламени, нет сажи, нет выхлопа, нет запаха солярки, исключены утечка газа, разлив мазута. Нет пожароопасных хранилищ для топлива.
- Надежность. Минимум подвижных частей. Высокий ресурс работы. Независимость от поставки топочного материала и его качества. Защита от перебоев электроэнергии. Практически не требует обслуживания. Срок службы теплового насоса составляет 15-25 лет.
- Комфорт. Тепловой насос работает бесшумно (не громче холодильника), а погодозависимая автоматика и мультизональный климатический контроль создают комфорт и уют в помещениях.
- Гибкость. Тепловой насос совместим с любой циркуляционной системой отопления, а современный дизайн позволяет устанавливать его в любых помещениях.
- Универсальность по отношению к виду используемой энергии (электрической или тепловой).
- Широкий диапазон мощностей (от долей до десятков тысяч кВт).

Применение тепловых насосов

Область применения тепловых насосов поистине безгранична. Все вышеуказанные преимущества этого оборудования позволяют легко решать вопросы теплоснабжения городского комплекса и объектов, расположенных вдали от коммуникаций, - будь то фермерское хозяйство, коттеджный поселок или АЗС на трассе. В целом тепловой насос универсален и применим как в гражданском и промышленном, так и в частном строительстве.

На сегодняшний день тепловые насосы широко применяются во всем мире. Количество тепловых насосов, работающих в США, Японии и Европе, исчисляется десятками миллионов штук.

Производство тепловых насосов в каждой стране прежде всего ориентировано на удовлетворение потребностей внутреннего рынка. В США и Японии наибольшее применение получили теплонасосные установки (ТНУ) класса «воздух-воздух» для отопления и летнего кондиционирования воздуха. В Европе - ТНУ класса «вода-вода» и «вода-воздух». В США исследованиями и производством тепловых насосов занимаются более шестидесяти фирм. В Японии ежегодный выпуск ТНУ превышает 500 тысяч единиц. В Германии ежегодно вводится более 5 тысяч установок. В странах Скандинавии эксплуатируются в основном крупные ТНУ. В Швеции уже к 2000 году эксплуатировалось более 110 тысяч теплонасосных станций (ТНС), 100 из которых имели мощность около 100 МВт и выше. Наиболее мощная ТНС (320 МВт) работает в Стокгольме.

Популярность тепловых насосов в Западной Европе, США и странах Юго-Восточной Азии во многом обусловлена мягкими климатическими условиями в этих регионах (с плюсовой средней температурой зимой), высокими ценами на топливо и наличием целевых государственных программ поддержки этого направления климатического рынка.

Ситуация с тепловыми насосами в нашей стране принципиально иная, и на то есть свои причины. Во-первых, особенности российского климата с низкими температурами в зимнее время предъявляют особые требования к параметрам тепловых насосов и условиям их установки. В частности, при возрастании мощности теплового насоса встает проблема теплосъема, так как теплоотдача сред (водоем, грунт, воздух) ограничена и достаточно мала.

Кроме того, в России искусственно занижены цены на газ, поэтому об ощутимых экономических выгодах от использования такого рода оборудования говорить не приходится, особенно при отсутствии культуры потребления и экономии электроэнергии. У нас нет государственной поддержки программы энергозамещения, не было и нет отечественных производителей тепловых насосов.

Вместе с тем, потребности России в таком оборудовании огромны, и востребованной представляется вся «линейка» тепловых насосов мощностью 5, 10, 25, 100 и 1000 кВт. Так, в средней полосе России для отопления дома площадью 100 м2 необходимо иметь тепловую мощность в 5-10 кВт, а насоса с тепловой мощностью 100 кВт достаточно для отопления типовых школ, больниц и административных зданий. Тепловые насосы мощностью 1000 кВт удобны для задач возврата тепловых отходов, использования горячих источников. По оценкам специалистов, стоимость установки теплового насоса в российских условиях оценивается примерно от 300 долларов США за 1 кВт тепловой мощности при сроке окупаемости оборудования от двух до четырех лет, что в первую очередь зависит от цен на топливо и климатических условий конкретного региона.

Введение в эксплуатацию порядка 100 тысяч тепловых насосов суммарной тепловой мощностью в 2 гВт позволит дать тепло 10 миллионам человек при среднем сроке службы теплового насоса в 15 лет. Объем продаж такого оборудования может составить более полумиллиарда долларов в год.

www.termocool.ru

Что надо знать про тепловой насос перед его установкой - ВАЖНО ЗНАТЬ!!!

Преимущества геотермальной системы отопления перед традиционными (газом, пеллетами и т.д)

Преимущества геотермальной системы отопления очевидны.

1) Низкая стоимость эксплуатации.

2) Не требует загрузки/залива топлива.

3) Взрывопожаро безопасность

4) Управление системой удаленно.

5) Экологичность

6) Экономия энергоресурсов планеты.

Принцип работы тепловых насосов

Тепловой насос это холодильная машина. В обычных условиях тепловая энергия передается от более нагретого тела к менее нагретому. Холодильная машина может забирать тепловую энергию у менее нагретого тела и передавать его более нагретому, нагревая его еще сильнее.

Людям далеким от понимания работы холодильных машин, можно объяснить принцип работы теплового насоса на простом пример:

Все знают, что у холодильника сзади есть решетка из трубок с фреоном, которая греется и нагревает воздух в комнате. Внутри холодильника есть морозилка, внутри которой тоже трубки с фреоном. Представьте, что мы удлинили трубки и положили морозилку в ванну. Ванну наполнили холодной водой из-под крана. Температура воды +10 градусов. Затем мы включаем холодильник. Вода в ванной начинает остывать, а решетка сзади греется. Через несколько часов вода в ванной остынет до 0 градусов. Вода , хотя и была холодная, но имела тепловую энергию. Все мы знаем закон сохранения энергии, если энергии где-то стало меньше, то в другом месте именно на эту величину, её станет больше. Решетка отдаст в воздух комнаты ровно столько энергии, сколько забрала морозилка у воды в ванне. Мы просто перекачали тепловую энергию из холодной воды , сделав её еще холоднее, в комнату. Для перекачивания энергии холодильник затратит немного электроэнергии на работу компрессора. Для перекачивания 4 кВт тепловой энергии нам понадобится примерно 1 кВт электроэнергии. Но электроэнергия тоже ни куда просто так не пропадет, она превратится в тепловую энергию, т.к. компрессор в процессе работы греется.

Геотермальный тепловой насос работает точно так-же как описано в примере, только морозилку мы не опускаем в ванну, а закапываем в землю и делаем такого размера, чтобы она охватила большой объем земли и не успела его заморозить за отопительный период. Затрачивая 1 кВт электроэнергии мы получаем 5 кВт тепла ( 4 кВт из земли + 1 кВт от нагрева компрессора).

Всё просто и давным –давно придумано лордом Кельвиным. Более 150 лет назад своё изобретение он назвал «преумножителем тепла» и считал, что это произведет революцию в отоплении.

Особенности эксплуатации системы геотермального отопления

Как и у любой системы, у теплового насоса есть свои особенности, которые надо учитывать при проектировании системы отопления.

Во первых геотермальный тепловой насос требует довольно больших по объёму земляных работ. При обустройстве одноэтажного грунтового теплообменнника Вам понадобится примерно 5 соток земли на каждые 10 кВт мощности. После завершения работ эту землю можно использовать без ограничений, единственное, на ней нельзя будет строить капитальные строения.

Для обустройства вертикального теплообменника с помощью бурения скважин понадобится гораздо меньше земли, скважины можно расположить вдоль забора, вокруг дома, под дорожками, под парковкой и т.д. Зонды соединяются на глубине 1.5 метра, траншеи закапываются и далее это место Вы можете использовать по своему усмотрению.

Во вторых Вам надо сделать низкотемпературную систему отопления в доме. Идеально подходят водяные теплые полы. Если у Вас деревянные перекрытия, то это не повод отказываться от водяных теплых полов. Можно смонтировать легкую систему водяных теплых полов с помощью алюминиевых теплораспределяющих пластин SagaTherm. Самые современные тепловые насосы могут нагреть теплоноситель до 65 градусов, при этом коэффициент передачи тепла (COP) не превысит 3, т.е. мы затратим 1 кВт тепловой энергии, а получим только 3 кВт тепла. Если мы будем греть теплоноситель для теплых полов до 35 градусов цельсия, то COP=5, мы получим максимальный эффект от теплового насоса.

Что должен знать потребитель об особенностях монтажа системы геотермального отопления на основе тепловых насосов, что выбрать?

° Вертикальная система монтажа

° Горизонтальная система монтажа

° Водяная (открытая) система

Вертикальная и горизонтальная системы обустройства грунтового теплообменника одинаково эффективны , при условии, что размеры теплообменников правильно рассчитаны и квалифицированно установлены. Различия только в занимаемых площадях и стоимости работ. Горизонтальный теплообменник занимает много места, но значительно дешевле вертикального. Бурение скважин дорогое удовольствие, но зато можно сэкономить место на участке. Для многих это единственное решение, т.к. участок не позволяет разместить горизонтальный теплообменник.

Открытая система, когда мы поднимаем воду из одной скважины, охлаждаем и сбрасываем в другую скважину, выглядит привлекательно, т.к. мы можем получить больший COP, потому что температура воды под землей стабильна и составляет примерно +8 градусов цельсия для Московской области. Но надежность такой системы низкая, т.к. нам надо прокачивать большие объемы воды, для 15-ти киловатного теплового насоса надо прокачать около 3 м3 в час. При таких объемах высока вероятность размывания породы в скважине и её разрушение. Погружные насосы такой мощности потребляют больше электроэнергии чем циркуляционные насосы, используемые в закрытых системах.

www.sagatherm.ru