+

  • Принципы работы теплового насоса
  • Как выбрать кондиционер без блока
  • Как сделать фонтан без насоса

Что такое тепловой насос

Тепловой насос представляет собой парокомпрессионную установку, которая переносит тепло от холодных, низкопотенциальных источников тепла к горячим, высокопотенциальным. Тепло передается за счет конденсации и испарения хладагента, в качестве которого чаще всего используется фреон, циркулирующий по замкнутому контуру. Электроэнергия, от которой работает тепловой насос, тратится только на эту принудительную циркуляцию.

Как работает тепловой насос

Любой теплонасос состоит из испарителя, конденсатора, расширителя, понижающего давление, и компрессора, который давление повышает. Все эти устройства соединены в один замкнутый контур трубопроводом. По трубам циркулирует хладагент, инертный газ с очень низкой температурой кипения, поэтому в одной части контура, холодной, он представляет собой жидкость, а во второй, теплой, он переходит в газообразное состояние. Точка кипения, как известно из физики, может меняться в зависимости от давления, вот зачем нужны в этой системе расширитель и компрессор.

Конструктивные особенности тепловых насосов

В настоящее время используются тепловые насосы, имеющие разные конструкции. Так, насос с открытым циклом применяют, когда дом расположен рядом с водоемом. В этом случае теплоноситель, вода, поступает в открытый контур, проходит весь цикл и, охлаждаясь, вновь сливается в водоем.

Преимущества использования тепловых насосов

Экономическая выгода от использования тепловых насосов очевидна – их эксплуатация достаточно дешево обходится, поскольку электроэнергии тратится чуть больше, чем при работе холодильника. Цена оборудования также невысока, так же, как и стоимость монтажа и установки. Использование теплового насоса, позволяет избавиться от забот о приобретении и хранении топливных ресурсов, установке и эксплуатации отопительного оборудования, у вас в доме освобождаются дополнительные помещения, в которых раньше располагалась котельная.

В зависимости от сезона и условий эксплуатации тепловые насосы позволяют достичь наилучшей эффективности теплоснабжения. Срок их службы достигает 15 лет. Установка тепловых насосов окупается за три года, благодаря высокому КПД.

В чем заключается принцип работы теплонасоса?

Разработка принципа работы прибора была произведена еще в 19 веке. Уже тогда он получил название «цикл Карно». Работа насоса заключается в следующем:


- в коллектор производится подача незамерзающей смеси, в качестве которой можно использовать воду со спиртом, соляной раствор или гликолевую смесь. Ее задача заключается в поглощении тепловой энергии с последующей транспортировкой к насосу;

- в испарителе энергия переходит к хладагенту, в результате чего последний начинает вскипать, превращаясь в пар;

в результате увеличения давления компрессора повышается температура;

- через конденсатор вся тепловая энергия передается теплоносителю системы отопления, размещенной внутри дома, при этом хладагент, охлаждаясь, превращается в жидкое состояние и возвращается в коллектор.

Преимущества использования тепловых насосов

В отличие от стандартных источников тепла тепловые насосы, имеющие высокую мощность, обладают массой преимуществ, среди которых стоит выделить:

- экономия пространства, которое требуется для установки котельной, транспортного пути и топливного склада.

Недорогой тепловой насос, установленный своими руками, не способствует изменению общего ландшафта территории и фасада дома. К тому же, благодаря своей компактности, насос остается абсолютно незамеченным для посторонних глаз.

Виды современных тепловых насосов

Существует несколько разновидностей данной установки:

- устройство открытого типа;

- прибор закрытого типа;

- оборудование с теплообменником горизонтального типа;

Установка теплового насоса

Для этого необходимо произвести предварительный расчет и сделать несколько глубинных скважин. Их глубина может варьироваться в пределах от 70 до 150 мм. Чтобы исключить попадание грунтовых вод на коллектор, перед самым началом бурением скважин следует произвести геологические исследования, после чего получить разрешение от соответствующих органов.

Для монтажа коллектора снимается верхний слой земли и производится установка земляного коллектора. После этого почва кладется на свое место. Сам тепловой насос устанавливается внутри дома. Монтаж теплового насоса не нуждается в капитальных строительных работах, поэтому его можно повесить даже на стену или крышу объекта.

Соединение насоса со скважинами и земляным коллектором осуществляется посредством двух труб. А подключение его к накопительному резервуару и к отопительной системе происходит таким же образом, что и к воздушному тепловому насосу.

Смонтируйте периферийное оборудование.

Ваш насос, практически, готов. Теперь холода вам не страшны!

Материалы: http://www.kakprosto.ru/kak-805177-principy-raboty-teplovogo-nasosa

+

Общее описание тепловых насосов. Основные виды тепловых насосов

В наше время, такие незаменимые энергоносители становятся все дороже, а экологическая ситуация ухудшается с каждым годом. Следовательно, мы начинаем искать альтернативные источники отопления и водонагрева.

Одна замечательная современная технология может успешно использоваться для разных типов домов, для нагрева воды и даже для конструкции теплого пола. Эта технология называется тепловой насос. Тепловые насосы бывают различных моделей и могут работать как отопительная система в зимний период или выступать в роли кондиционера летом.

Тепловой нанос - это устройство, вырабатывающее тепло за счет солнечной энергии, которая аккумулирует в окружающей среде. Источниками тепла могут служить грунтовые воды, воздух, земля, реки и озёра. Современные насосы могут гарантировать стабильную и простую в управлении отопительную систему, эксплуатация которой может проходить целый год. Существует несколько видов тепловых насосов, которые можно найти на рынке отопительных систем. В основном, их отличие определяется лишь используемым источником тепла. Из основных видов тепловых насосов, можно отметить три варианта:

  • Система, использующая воду для производства тепла, будет актуальна лишь участке, где на доступной глубине имеются грунтовые воды. Тогда насос будет употреблять тепловую энергию грунтовых вод, которые всегда сохраняют температуру от +8 до +12 градусов. Существует вариант размещения коллектора теплообменника на дне водоёма. Нужно отметить, что вода обладает высокой теплоёмкостью и поэтому работа такой системы будет на высшем уровне.
  • Системы, использующие тепло земли различают по трем видам: траншейные, вертикальные и горизонтальные. Такие виды системы определяют расположение труб коллектора в грунте. Погруженные в грунт трубы, пропускают специальную экологически безвредную жидкость, которая берет тепло почвы и передает его к испарителю насоса.
  • Воздух тоже отлично используется для получения тепла. Как бы это странно не звучало, но при морозе в 20 градусов, насосы умудряются дать достаточно тепла. Следует учесть то, что эффективность работы насоса, берущего тепло из воздуха, будет значительно падать при температуре ниже 10 градусов мороза. Существенное преимущество этого насоса среди других видов - это легкая установка, не требующая грунтовых работ и сверления скважин.

Тепловой насос это по-настоящему стоящее изобретение. Ведь в Швеции приблизительно 95% домов оснащены такими системами, а это достойный показатель. Популярность тепловых насосов в России тоже растет. Большое распространение получили насосы воздушного типа, поскольку могут дать до 90% необходимого тепла. Разумеется, что в наиболее холодные периоды, насос нужно дополнять работой традиционных способов отопления, но его эффективность и уместность остается достаточно высокой.

Тепловой насос вдобавок использует электроэнергию, что бы обеспечить работу компрессоров и циркуляционных насосов, при этом он будет производить гораздо больше тепла (примерно в 5 раз). Важным является то, что при выработке тепла не происходит процесс горения и соответственно не выделяются вредные вещества. Теперь отпала необходимость заботится о доставке и подаче топлива и брать прямое участие в отоплении дома. Работа насоса зачастую автоматизирована и управление происходит с помощью пульта дистанционного управления. Большинство из них обладают возможностями работы в противоположном режиме, то есть летом они будут служить в качестве кондиционера.

Преимущества тепловых насосов

Экономичность – наибольшее преимущество тепловых насосов. Нужно затратить примерно 0,2-0,35 кВт-ч электроэнергии, чтобы в систему отопления передать 1 кВт-ч тепловой энергии. При использовании тепловых насосов эффективность применения топлива повышается. Это происходит потому, как на больших электростанциях преобразование тепловой энергии в электрическую происходит с КПД до 50%. К тому же, использование данных насосов упрощает требования к системам вентиляции помещений, а уровень пожаробезопасности увеличивается. Не требуются также эксплуатационные затраты (кроме необходимой для функционирования оборудования электроэнергии) в таких системах, для их работы используются замкнутые контуры.

Также к преимуществам тепловых насосов относится и возможность переключения режимов: зимой режим отопления переключается на режим кондиционирования летом (необходимо подключить к внешнему коллектору фэн-койлы вместо радиаторов).

Тепловой насос характеризуется высокой надежностью, работает он в автоматическом режиме. Системе не требуется специальное обслуживание во время работы, а вероятные манипуляции описаны в инструкции, поэтому не потребуют особых умений.

Важное положительное качество системы – персональный характер для каждого покупателя, который включает наилучший выбор постоянного источника низкопотенциальной энергии, окупаемость, расчет коэффициента преобразования и т.д.

Тепловой насос имеет небольшие габариты (размер его модуля - не больше стандартного холодильника), а также характеризуется беззвучной работой.

На западе тепловые насосы используются уже давно как в быту, так и в промышленности. На данный момент в Швеции, например, более полумиллиона домов отапливаются с помощью тепловых насосов разных типов, а в Японии используется около 3-х миллионов таких установок.

Обычно обогреваются следующие объекты:

  • коттеджи, дачи;
  • бассейны;
  • квартиры;
  • коттеджные городки;
  • рестораны, гостиницы;
  • производственные помещения;
  • офисно-торговые центры.

Воздушные тепловые насосы. Принципиальные особенности воздушных тепловых насосов

Основное отличие воздушного теплового насоса от всех остальных – простота установки и эксплуатации. Такой тепловой насос имеет наружный и внутренний блоки, соединенные между собой магистралью, по которой циркулирует хладагент. Наружный блок устанавливается снаружи здания на любой высоте, а внутренний – в отведенном для него помещении.

Особенностью работы воздушного теплового насоса является зависимость КПД от температуры наружного воздуха. В зависимости от модели, хладагента, мощности и типа компрессора, эффективная работа воздушного теплового насоса может обеспечиваться при температурах ниже нуля и зависит от технических особенностей модели. Некоторые тепловые насосы обеспечивают эффективную работу при температурах до -10 градусов.

Как правило, все воздушные тепловые насосы комплектуются дополнительными ТЭНами для подогрева воды до необходимой температуры. Они начинают работать в том случае, когда температура наружного воздуха достигает определенной отметки и сам тепловой насос не справляется со своими функциями. Такое техническое решение позволяет обеспечить нормальную работу системы при любых условиях.

Воздушные тепловые насосы небольшой мощности, как правило, до 5 кВт, зачастую выпускаются в виде моноблоков. В таком исполнении он не требую установки раздельных наружного и внутреннего блоков, для их монтажа достаточно установить один блок внутри помещения и подсоединить к нему воздуховоды, ведущие на улицу.

Установка воздушного теплового насоса целесообразна в том случае, когда нет возможности монтажа геотермального поля, бурения скважин или укладки теплообменника в водоем. Простота установки существенно снижает ее стоимость, за счет чего он выгодно отличается от грунтовых и водяных тепловых насосов.

Отдельно можно рассмотреть установку воздушного теплового насоса на предприятиях и производствах, которые сбрасывают излишки тепла. При правильной установке и выполнении соответствующих расчетов, КПД такой системы может достигать 450-500%. В сфере индивидуального и частного строительства наиболее целесообразна установка воздушных тепловых насосов в южных регионах страны, где средняя температура зимой не опускается ниже -10 градусов.

Геотермальный тепловой насос. Принцип работы системы

Если вы владеете участком, к которому практически невозможно подвести газ, но на участке имеется электричество, то решение всех ваших проблем – тепловой насос. Эта новинка на российском рынке великолепно справится с задачей отопления вашего дома. И при этом, вам не понадобится отдельная топочная комната или помещение под топливо. При работе насоса не выделяется угарный газ, нет ни пожароопасности, ни опасности взрыва. Не выделяется дым и не требуется никакой уход за самим насосом.

Принцип работы системы

Работает такой насос по принципу холодильника. Внутреннее помещение холодильника охлаждает, а его задняя стенка (радиатор) отдает тепло вашей комнате. Также и тепловой насос отдает тепло потребителю, а холод уходит в воду, воздух или грунт. Выбор источника тепла напрямую зависит от климата. В жарких странах это будет атмосферный воздух. Такой тип насоса обычно называют кондиционером. В тех странах, где преобладает холод, зимой нужен обогрев. И система, которая работает от воздуха, может использоваться даже зимой, но до минус 25 градусов, и даже до 40 градусов мороза. Но все же, у них резко падает эффективность, и лучше позаботиться о дополнительном отоплении.

Тепловой насос гораздо экономичнее электрических нагревателей, а также систем отопления жидким газом, соляркой и тому подобное. Хотя отопление магистральным газом все же дешевле на сегодняшний день, его цена постоянно растет. Кроме того, газифицировать участок на сегодняшний день, и проблематично, и дорого. Не секрет, что газовое оборудование при работе представляет повышенную опасность. Поэтому приобретение теплового насоса, это возможность выбрать лучшее. Так как в эксплуатации он максимально выгоден, в использовании – абсолютно безопасен для окружающей среды, а также эффективен и надежен.

Благодаря тепловому насосу можно не отказываться от комфорта и уюта, не приносить вред окружающей среде, и при этом экономить бюджет. Ведь сегодня это самая эффективная система энергоснабжения, которая обеспечивает здоровый и приятный климат. Отопление нужно запустить в работу всего один раз, далее, полная автоматика. Не слышно никакого шума, отсутствует турбуляция воздуха, а значит, в помещении люди не дышат пылью. Дополнительное обслуживание не требуется. А все желания потребителей исполняет регулятор климата. В холодное время года – обогревает, а в жаркое – охлаждает. В Японии, Швеции и Европе используются именно эти системы отопления.

Как правильно выбрать тепловой насос

Подобрать тепловой насос, который наиболее подходит вашему дому помогут отличные специалисты. На сегодняшний день этой продукции огромный выбор. Можно выбрать самый экономичный и самый оптимальный вариант решения, учитывая при этом подходящую цену. А отличный результат всегда подарит удовлетворение и радость вам и вашим близким.

Геотермальные тепловые насосы отопления и охлаждения – это устройства, которые используют тепло земли, как источник возобновляемой энергии. Зимой тепло передается от земли в дом, а в течение лета тепло, накопленное в доме, передается земле. Геотермальные системы более энергоэффективны и экологически чисты, чем обычные. В качестве бонуса они обеспечивают поступление практически бесплатной горячей воды в течение всего года.

Геотермальная система отопления включает водяной контур, тепловой насос, вентилятор и воздуховоды, пароохладитель.

Водяной контур состоит из открытой или замкнутой системы трубопроводов, размещенных в земле, которые наполнены водой с добавлением антифриза (теплоноситель). Наиболее распространены системы с замкнутым контуром, они бывают с горизонтально и вертикально размещенными трубами, с размещенными в пруду или озере. Система пластиковых труб является теплообменником, в котором теплоноситель, проходя через трубы, извлекает тепло из земли.

В геотермальном насосе циркулирует хладагент, который проходит через компрессор, реверсивный клапан, закрытую катушку, теплообменник и устройство расширения. Во время работы системы хладагент выполняет фазовый переход из жидкого состояния в газообразное или наоборот, в зависимости от того, находится система в режиме нагрева или охлаждения. Когда хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное, тепло поглощается, а когда конденсируется, то тепло выделяется. Из компрессора хладагент поступает на реверсивный клапан, который направляет поток в теплообменник или на внутреннюю катушку. Реверсивный клапан делает то, что предполагает его название, - меняет поток, в зависимости от того, находится система в режиме нагрева или охлаждения. В теплообменнике происходит обмен тепла между хладагентом и теплоносителем. Внутренняя катушка используется для передачи тепла воздуху, который распространяется по системе воздуховодов (когда воздух проходит через катушку, то становится теплым или холодным, в зависимости от фазы хладагента, протекающего через катушку). Устройство расширения гарантирует, что происходят фазовые изменения в теплообменнике и внутренней катушки. Система подачи теплого воздуха состоит из вентилятора и воздуховодов.

Пароохладитель является необязательной частью геотермальной системы, он обеспечивает горячей водой дом, где установлен геотермальный тепловой насос.

Тепловой насос - изготовление в домашних условиях

Экономная надежная отопительная система частного дома является одним из важных вопросов, которые приходится сегодня решать собственникам коттеджей и особняков. Для решения такой задачи наиболее оптимальны два варианта: приобретение тепловых насосов в комплекте с соответствующим оборудованием и самостоятельное изготовление теплового насоса в домашних условиях. Вариант покупки является более простым и требует значительно меньших трат времени, однако при ограниченном финансировании приобрести такое дорогостоящее оборудование достаточно накладно, а порой даже невозможно. При этом не играет особой роли, покупали вы тепловой насос, или смастерили его самостоятельно, он в любом случае будет более экономным и выгодным, чем газовое и электрическое отопление. Все дело в том, что при затрате некоторого количества электроэнергии на работу теплового насоса тепловой энергии из грунта выкачивается в пять раз больше.

В случае наличия необходимого для покупки насоса количества денег следует рассчитать необходимую мощность, которую можно узнать благодаря проведению некоторых довольно простых расчетов. После этого нужно выбрать источника постоянного низкопотенциального тепла. Следующим этапом будет бурение скважин без установки обсадных труб. Для этого следует заключить соглашение с одной из соответствующих компаний, которые осуществляют бурение. В готовые скважины устанавливаются коллектора, после чего в горизонтальные траншеи укладываются трубопроводы и вся система заполняется теплоносителем. В качестве теплоносителя отлично подойдет спиртовой раствор, приготовленный из части спирта и 6-7 частей воды. Предпочтение такому теплоносителю следует отдать из-за его устойчивости к замерзанию при отрицательных температурах.

Принцип функционирования такого теплового насоса является очень простым и доступным для людей, которые обладают элементарными знаниями о физических процессах. Теплоноситель из спиртового раствора, которым заполнен первый контур, циркулирует по трубопроводу-теплообменнику в земле и температура его на несколько градусов увеличивается. Потом этот теплоноситель поступает в компрессор теплового насоса. Тут происходит обмен теплом с хладагентом в компрессоре. Во время адиабатического процесса сжатия температура хладагента возрастает и тепловая энергия передается воде, которой заполнен третий контур отопительной системы.

Так как же сделать в домашних условиях такой тепловой насос и остальные узлы системы? Все было бы достаточно просто, если бы не конструкция самого компрессора, который можно сделать лишь в заводских условиях.

В зимний период такой тепловой насос можно использовать для обогрева дома, а летом, когда необходимо снизить температуру, система может использоваться в качестве кондиционера. Самодельное изготовление теплового насоса является несложной задачей, если понять общий принцип его функционирования, который идентичен работе обычного холодильника. При этом получается обратный процесс. Снаружи забирается тепловая энергия и передается воздуху внутри помещения. Бытовая холодильная установка действует наоборот, то есть: внутри морозильной камеры достигается отрицательная температура за счет работы компрессора, который выводит тепло изнутри корпуса через заднюю стенку внутрь помещения. Если вы намерены сделать тепловой насос самостоятельно, тогда необходимо запастись терпением и некоторым количеством денег, которые понадобятся для приобретения самых необходимых материалов. Во всяком случае некоторые приспособления и автоматику придется все же приобрести, поскольку изготовить ее в домашних условиях достаточно сложно. Если же у вас будет все собрано, то объединить отдельные узлы в одну систему будет достаточно просто. В сети Интернет можно найти большое количество чертежей и рекомендаций от мастеров-умельцев, вот только компрессор придется все-таки заказать на заводе….

Принцип работы тепловых насосов грунт-вода

Конструкция грунтового коллектора аналогична погружным зондам. Отличие заключается в том, что трубы устанавливаются не в пробуренные скважины, а в траншеи. Глубина траншей обязательно должна быть ниже отметки промерзания грунта на 50–80 см. Этот способ стоит дешевле, однако для установки грунтового коллектора необходим достаточно большой участок. Например, для обеспечения теплом дома 10х20 под грунтовой коллектор необходим участок почти 500 м2.

Второй контур состоит из конденсатора, испарителя, компрессора и дроссельного узла. Все составляющие данного контура соединены системой труб, по которым циркулирует хладагент.

Третий замкнутый контур – вся система отопления дома. Такая система состоит из радиаторов отопления, теплых полов, системы подогрева воды для кухни и ванной комнаты.

Тепловой насос «грунт-вода»: принцип работы

Для того чтобы понять, как же работает тепловой насоса «грунт-вода», следует детально рассмотреть процессы, которые происходят в каждом контуре.

По погружным зондам или в грунтовом коллекторе постоянно с помощью обычного насоса циркулирует теплоноситель, который не замерзает. Грунт имеет одну характерную особенность – ниже уровня промерзания у него целый год стабильная температура: 10–15. Это дает возможность собирать рассеянное тепло коллектором из труб и прогревать теплоноситель до 4– 6оС. Потом теплоноситель попадает в испаритель и отдает полученное тепло. При этом теплоноситель охлаждается до начальной температуры. Далее насос снова перекачивает теплоноситель в грунт, и происходит повторный процесс – сбор тепла и его отдача.

В этом контуре используется одно из физических свойств хладагента – закипать при довольно низких температурах. Хладагент при постоянной циркуляции через испаритель отбирает всю тепловую энергию, которую собрал теплоноситель в грунте. При подогреве до –2оС хладагент вскипает и переходит в газовое состояние. Далее пар с небольшим давлением поступает в компрессор, который увеличивает давление пара. В результате повышения давления возрастает температура пара (до +120оС). Нагретый пар под большим давлением подается в теплообменник конденсатора. Свое тепло хладагент отдает контуру отопительной системы, при этом остывая, и снова становится жидкостью. Для сброса остаточного давления хладагент пропускается через дроссельный узел (расширительный вентиль) и опять подается в испаритель. Весь описанный процесс проходит периодически – как только температура в доме достигнет заданного значения, тогда тепловой насос перестает работать до понижения температуры.

Контур системы отопления

Здесь в качестве теплоносителя используют, как правило, дистиллированную воду. Насос качает воду, нагретую в конденсаторе до +50 – +60оС по всей системе отопления. Происходит активная отдача тепла от теплоносителя, и дом обогревается.

Тепловые насосы приобретают большую популярность. Безопасность, экологичность, высокий КПД, экономичность – таким образом кратко можно перечислить все положительные качества тепловых насосов.

Использование тепла земли и воды в энергетике

Запасы полезных ископаемых неуклонно истощаются, и все чаще ученые ищут альтернативные источники энергии, которые были бы, вдобавок, еще и экологически чистые.

Все чаще используются солнечные батареи, но тепло можно получить не только от солнца, но из всего, что нас окружает и имеет плюсовую температуру: из грунта, воздуха либо воды. Для этого используют тепловые насосы. Тепло, которое вырабатывается с их помощью, уже широко используется для отопления и горячего водоснабжения домов и промышленных зданий.

С древних времен люди использовали тепло земли для согрева жилья. Но для этого они банально копали землянки, делали бревенчатый накат, засыпанный землей, что позволяло экономить дрова и сохранять тепло в помещении. Тепловые насосы тоже используют тепло окружающей среды, правда, работая по другому принципу.

Установив тепловой насос, отпадает необходимость не только отопительного котла, но и кондиционера. А что еще более важно, позволяет не беспокоиться о регулярном повышении цен на топливо и электроэнергию. Источник тепла постоянно будет у вас под ногами, поскольку температура грунта на глубине не поднимается выше 10 градусов тепла.

Конденсатор, компрессор и испаритель – вот составные части этого агрегата. Тепловой насос действует по принципу холодильника, только наоборот. Нагретый теплом окружающей среды теплоноситель по трубам поступает в насос. В испарителе теплоноситель передает тепло фреону (хладогену), который испаряется. Компрессор сжимает пары, что приводит к значительному повышению температуры. Затем хладоген в конденсаторе, охлаждаясь, передает тепло в систему горячего водоснабжения и отопления дома, после чего возвращается в испаритель. И так по непрерывному циклу. По сути, нет необходимости в постоянной дополнительной заправке топливом, как в двигателе внутреннего сгорания.

Несмотря на то, что для работы компрессора теплового насоса необходима электроэнергия, ее расход в 3-4 раза меньше, чем при использовании электрического котла.

Теплоносителем могут быть различные вещества. Но если рядом есть речка или озеро, это сразу снимает проблему. В таком случае вода по трубам через тепловой насос охлаждается и возвращается в озеро или реку, не загрязняя окружающую среду. При отсутствии водоема, источником тепла может быть грунт - небольшой участок земли, в котором прокладывают трубы с водой, в которую добавлен антифриз, предотвращающий ее замерзание. При горизонтальной укладке труб для дома площадью до 200 кв.м. достаточно участка площадью примерно 320 кв.м. Но, если размеры участка не позволяют занять столько места под монтаж системы, производится монтаж труб в вертикальную скважину.

В случае установки теплового насоса в доме, используется тепло воздуха, что делает систему более эффективной. Летом тепловой насос можно использовать вместо кондиционера для охлаждения комнат. Кроме того, эффективность работы теплового насоса зависит от хорошего утепления стен здания, установки пластиковых окон, чтобы напрасно не отапливать улицу. Но в том случае, если здание находится в холодных широтах, на время особо сильных морозов, желательно иметь дополнительное электрическое отопление, либо использовать систему в сочетании с солнечными коллекторами.

Несмотря на то, что это оборудование дороже, чем обычные газовые или электрические котлы, оно быстро окупается благодаря экономии на оплате за газ и электроэнергию, но что более важно - этот метод является не только экологически чистым, но и позволяет освободиться от зависимости перед поставщиками газа.

Инновация в системах отопления - тепловой насос

Российский потребитель медленно и осторожно, но все же начинает обращать внимание на новые технологии в строительстве и энергосбережении. Новые технологии зачастую выгодно отличаются от традиционных высокой эффективностью, простотой установки, а также надежностью и отсутствием затрат по эксплуатации. Это касается технологий, используемых при любом строительстве – как частного дома, так и помещений для бизнеса – офисов, складов.

Среди энергосберегающих отопительных технологий нового поколения видное место занимает технология теплового насоса. Принцип действия теплового насоса схож с принципом работы холодильника. Он основан на конденсации тепла, находящегося под землей. Поскольку на глубине 1,5 – 2 метра температура круглый год одна и та же – около 8 градусов по Цельсию, то это тепло может быть использовано. С помощью данной технологии можно «забирать» тепло на обогрев дома не только у земли, но и у воды и у воздуха.

Тепловой насос состоит из двух принципиальных элементов - теплообменника (испарителя) и компрессора. В качестве хладагента как правило используется фреон. Как химический элемент, он не представляет опасности для человека, т.е. не является ядом. Опасным он может быть только в том случае, если произойдет утечка фреона в промышленном масштабе. В этом случае человек может просто не заметить его наличия и задохнуться. В частном доме, когда хладагент находится под землей за пределами здания, такая ситуация исключена.

Теплообменник – система труб - находится в земле (вкапывается рядом с домом), если тепловой насос выполнен по принципу «земля-воздух» или «земля-вода». Хладагент – фреон, находясь в жидком состоянии, проходит через теплообменник, при этом он нагревается и переходит из жидкого состояния в газообразное. Этот газ всасывается компрессором, давление резко увеличивается и происходит выделение тепла.

Вы когда-нибудь накачивали велосипедные шины велосипедным насосом? Тогда наверняка чувствовали, как он нагревается от повышенного давления. Именно этот принцип используется в технологии теплового насоса. Выделяющееся тепло передается воздуху или воде в зависимости от типа системы отопления вашего дома.

А хладагент проходит через расширительный клапан, где давление газа вновь снижается и он поступает в следующий цикл.

Таким образом, данная система получается довольно экономичной, ведь она требует затрат только на электропитание компрессора. При этом система теплового насоса работает в замкнутом режиме, ей не нужна подпитка теплоносителя в отличие от газотопливных систем отопления. А использование постоянного источника тепла земли делает технологию независимой от энергоносителей. Не требуется подведения газа к дому или закупка угля и дров. Если добавить к этому пожаро- и взрывобезопасность технологии, высокий срок службы и экологичность, можно сделать вывод о значительном ее преимуществе перед традиционными видами отопления и возможности ее использования при отоплении как частного дома, так и производственных помещений.

Ваши запросы на тепловые насосы просим присылать в технический департамент нашей компании на e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., тел. +7 (495) 225 57 86.

Головные Представительства в странах СНГ:

Материалы: http://www.ence-pumps.ru/teplovie_nasosy.php

+

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос представляет собой устройство, позволяющее переносить тепловую энергию от менее нагретого тела к более нагретому телу, увеличивая его температуру. В последние годы тепловые насосы пользуются повышенным спросом как источник альтернативной тепловой энергии, позволяющий получать действительно дешевое тепло, не загрязняя при этом окружающей среды.

Сегодня их выпускают многие производители теплотехнического оборудования, а общая тенденция такова, что в ближайшие годы именно тепловые насосы займут лидирующие позиции в ряду отопительного оборудования.

Как правило, тепловые насосы используют тепло подземных вод, температура которых круглый год находится приблизительно на одном уровне и составляет +10С, тепло окружающей среды или водоемов.

Принцип работы теплового насоса

Принцип их работы основывается на том, что любое тело, имеющее температуру выше значения абсолютного нуля, обладает запасом тепловой энергии, прямо пропорциональным его массе и удельной теплоемкости. Понятно, что моря, океаны, а также подземные воды, масса которых велика, обладают грандиозным запасом тепловой энергии, частичное использование которой на отоплении жилища никак не сказывается на их температуре и на экологической обстановке на планете.

«Забрать» тепловую энергию от какого-либо тела можно только охладив его. Количество выделенного при этом тепла (в примитивном виде) можно рассчитать по формуле

T1 T2 - разность температур, на которую было произведено охлаждение тела

Из формулы видно, что при охлаждении одного килограмма теплоносителя от 1000 градусов до 0 градусов может быть получено такое же количество тепла, что и при охлаждении 1000кг теплоносителя от 1С до 0С.

Главное, суметь использовать тепловую энергию и направить ее на отопление жилых домов и производственных помещений.

Идея использования тепловой энергии менее нагретых тел возникла еще в середине 19 столетия, а ее авторство принадлежит знаменитому ученому того времени лорду Кельвину. Однако далее общей идеи дело у него не продвинулось. Первый проект теплового насоса был предложен в 1855 году и принадлежал он Петеру Риттеру фор Риттенгеру. Но и он не получил поддержки и не нашел практического применения.

«Второе рождение» теплового насоса относится к середине сороковых годов прошлого столетия, когда широкое распространение получили обычные бытовые холодильники. Именно они натолкнули швейцарца Роберта Вебера на идею использовать тепло, выделяемое морозильной камерой, для нагрева воды для хозяйственных нужд.

Полученный эффект оказался ошеломляющим: количество тепла оказалось столь велико, что его хватило не только для горячего водоснабжения, но и подогрева воды для отопления. Правда, при этом пришлось порядком потрудиться и придумать систему теплообменников, позволяющую утилизировать выделяемую холодильником тепловую энергию.

Однако вначале изобретение Роберта Вебера рассматривалось как забавная идея, и воспринималась подобно идеям из современной знаменитой рубрики «Очумелые ручки». Настоящий интерес к нему возник намного позже, когда действительно остро встал вопрос поиска альтернативных источников энергии. Вот тогда идея теплового насоса получила свое современное очертание и практическое применение.

Современные тепловые насосы можно классифицировать в зависимости от источника низкотемпературного тепла, которым может быть грунт, вода (в открытом или в подземном водоеме), а также наружный воздух.

Полученная тепловая энергия может передаваться воде и использоваться для устройства водяного отопления, и горячего водоснабжения, а также воздуху, и применяться для отопления и кондиционирования. Учитывая это, тепловые насосы делят на 6 видов:

  • От грунта к воде (грунт-вода)
  • От грунта к воздуху (грунт-воздух)
  • От воды к воде (вода-вода)
  • От воды к воздуху (вода-воздух)
  • От воздуха к воде (воздух-вода)
  • От воздуха к воздуху (воздух-воздух)

Каждый вид тепловых насосов имеет свои характерные особенности установки и эксплуатации.

Способ установки и особенности эксплуатации теплового насоса ГРУНТ-ВОДА

  • Грунт универсальный поставщик низкотемпературной тепловой энергии

Грунт обладает колоссальным запасом низкотемпературной тепловой энергии. Именно земная кора постоянно аккумулирует солнечное тепло и при этом подогревается изнутри, от ядра планеты. В результате на глубине нескольких метров грунт всегда имеет положительную температуру. Как правило, в центральной части России речь идет о 150-170 см. Именно на этой глубине температура грунта имеет положительное значение и не опускается ниже 7-8 С.

Еще одна особенность грунта состоит в том, что даже при сильных морозах он промерзает постепенно. В результате минимальная температура грунта на глубине 150 см наблюдается тогда, когда на поверхности уже наступает календарная весна и потребность в тепле для отопления снижается.

Это значит, что для того, чтобы «отобрать» тепло у грунта в центральном районе России, теплообменники для аккумуляции тепловой энергии необходимо расположить на глубине ниже 150 см.

В этом случае теплоноситель, циркулирующий в системе теплового насоса, проходя по теплообменникам, будет нагреваться за счет тепла грунта, затем, поступая в испаритель, передавать тепло воде, циркулирующей в системе отопления, и возвращаться за новой порцией тепловой энергии.

В качестве теплоносителя в тепловых насосах типа грунт-вода чаще всего используют так называемый «рассол». Его готовят из воды и этиленгликоля или пропиленгликоля. В некоторых системах используют фреон, что в значительной степени усложняет конструкцию теплового насоса и приводит к повышению его стоимости. Дело в том, что теплообменник насоса этого вида должен иметь большую площадь теплообмена, следовательно, и внутренний объем, что требует соответствующего количества теплоносителя.

Использование фреона хоть и повышает эффективность работы теплового насоса, но при этом требует абсолютной герметичности системы и ее устойчивости к повышенному давлению.

Для систем с «рассолом» теплообменники обычно делают из полимерных труб, чаще всего полиэтиленовых, диаметром от40-60мм. Теплообменники имеют вид горизонтальных или вертикальных коллекторов.

Горизонтальный грунтовый коллектор представляет собой трубу, уложенную в грунт на глубине ниже 170 см. Для этого можно использовать любой незастроенный участок земли. Для удобства и увеличения площади теплообмена трубу укладывают зигзагом, петлями, спиралью и т.д. В дальнейшем этот участок земли можно использовать под газон, клумбу или огород. Следует отметить, что теплообмен между грунтом и коллектором идет лучше во влажной среде. Поэтому поверхность грунта можно смело поливать и удобрять.

Считается, что в среднем 1м2 грунта дает от 10 до 40 Вт тепловой энергии. В зависимости от потребности в тепловой энергии, петель коллектора может быть любое количество.

Вертикальный коллектор представляет собой систему труб, установленных в земле вертикально. Для этого бурятся скважины на глубину от нескольких метром до десятков, а то и сотен метров. Чаще всего вертикальный коллектор находится в тесном контакте с подземными водами, но это не является необходимым условием для его эксплуатации. То есть, вертикально установленный подземный коллектор может быть «сухим».

Вертикальный коллектор, так же, как и горизонтальный, может иметь практически любую конструкцию. Наибольшее распространение получили системы типа «труба в трубе» и «петли», по которым рассол подается насосом вниз и им же поднимается обратно к испарителю.

Следует отметить, что вертикальные коллекторы наиболее производительны. Объясняется это их расположением на большой глубине, где температура практически всегда находится на одном уровне и составляет 1—12 С. При их использовании с 1м2 можно получить от 30 до 100 Вт мощности. При необходимости количество скважин можно увеличивать.

Для улучшения процесс теплообмена между трубой и грунтом пространство между ними заливают бетоном.

  • Достоинства и недостатки тепловых насосов типа «грунт-вода»

Монтаж теплового насоса типа «грунт-вода» требует значительных финансовых вложений, но его эксплуатация позволяет получать практически бесплатную тепловую энергию. При этом не причиняется никакого ущерба окружающей среде.

Среди достоинств теплового насоса этого типа следует отметить:

  • Долговечность: может работать несколько десятилетий подряд без ремонта и технического обслуживания
  • Простоту эксплуатации
  • Возможность использования участка земли для земледелия
  • Быструю окупаемость: при отоплении помещений значительной площади, например от 300 м2 и выше, насос окупается за 3-5 лет.

Учитывая то, что установка теплообменника в грунт представляет собой сложные агротехнические работы, выполнять их следует обязательно с предварительной разработкой проекта.

Как работает тепловой насос

Тепловой насос состоит из следующих элементов:

  • Компрессора, работающего от обычной электрической сети
  • Испарителя
  • Конденсатора
  • Капилляра
  • Терморегулятора
  • Рабочего тела или хладагента, на роль которого в наибольшей степени подходит фреон

Принцип действия теплового насоса можно описать с помощью хорошо известного из школьного курса физики «Цикла Карно».

Поступающий в испаритель по капилляру газ (фреон) расширяется, его давление уменьшается, что приводит к его последующему испарению, при котором он, соприкасаясь со стенками испарителя, активно забирает у них тепло. Температура стенок снижается, что создает разницу температур между ними и массой, в которой находится тепловой насос. Как правило, это подземные воды, морская вода, озеро или масса земли. Не трудно догадаться, что при этом начинается процесс передачи тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому телу, которым в данном случае, являются стенки испарителя. На данном этапе работы тепловой насос «выкачивает» тепло из среды теплоносителя.

На следующем этапе хладагент всасывается компрессором, затем сжимается и под давлением подается в конденсатор. В процессе сжатия его температура возрастает и может составлять от 80 до 120 С, что более чем достаточно для отопления и горячего водоснабжения жилого дома. В конденсаторе хладагент отдает свой запас тепловой энергии, остывает, переходит в жидкое состояние, а затем и поступает в капилляр. Затем процесс повторяется.

Для управления работой теплового насоса используется терморегулятор, с помощью которого прекращается подача электроэнергии в систему при достижении в помещении заданной температуры и возобновление работы насоса при снижении температуры ниже заранее определенного значения.

Тепловой насос можно использовать в качестве источника тепловой энергии и устраивать с ним системы отопления, аналогичные системам отопления на основе котла или печи. Пример такой системы приведен на схеме выше.

Следует отметить, что работа теплового насоса возможна только при подключении его к источнику электрической энергии. При этом может ошибочно возникнуть мнение, что вся система отопления основа на использовании именно электрической энергии. В действительности, для передачи в систему отопления 1кВт тепловой энергии необходимо затратить приблизительно 0,2-0,3 кВт электрической энергии.

Преимущества теплового насоса

Среди преимуществ теплового насоса следует выделить:

  • Высокую эффективность
  • Возможность переключения с режима отопления на режим кондиционирования и его последующее использование летом для охлаждения помещений
  • Возможность использования эффективной системы автоматического контроля
  • Экологическую безопасность
  • Компактность( размер не более бытового холодильника)
  • Бесшумность работы
  • Пожарную безопасность, что особенно важно для обогрева загородных домов

Среди недостатков теплового насоса следует отметить его высокую стоимость и сложность монтажа.

Вопросы пользователей:

Категории статей:

Что такое тепловой насос? Тепловой насос представляет собой устройство, позволяющее переносить тепловую энергию от

Геотермальным называют отопление, в котором источником тепловой энергии является тепло Земли. Наиболее эффективным

при этом эффективным является тепловой насос «воздух-воздух», использующий тепловой потенциал атмосферного воздуха

что даже в сильные морозы недра Земли имеют запас тепловой энергии, достаточный для обогрева жилища. Проблема

использование тепловых насосов. Эти приборы используют тепло воды для горячего водоснабжения или обогрева помещений

Последней новинкой серии малых погружных дренажных насосов небольшой мощности, выпускаемых компанией Atlas Copco

Материалы: http://aquagroup.ru/articles/princip-raboty-teplovogo-nasosa.html