Отображение 1–24 из 55

Тепловые насосы: принцип работы, конструкция, разновидности и преимущества

blank

Каждый владелец частного дома старается создать в нем максимально комфортные условия для проживания, при этом, повысив эффективность работы всех коммуникационных систем. Основными благами, которые обеспечат высокое качество жизни в жилом доме, являются тепло, электричество, кондиционирование, холодная и горячая вода. Чтобы решить все эти задачи решить, понадобится установить многофункциональную систему, которой является тепловой насос. Данное техническое решение считается не только энергоэффективным, но и весьма практичным, так как рабочий механизм способен одновременно обогревать или охлаждать помещение, а также нагревать воду.

Для того, чтобы подобрать оптимальный вариант данной системы с установкой в Симферополе, необходимо определиться с основными задачами, которые должно будет выполнять это оборудование. В зависимости от первоначальных целей и потребностей владельца дома различают несколько типов насосных агрегатов. На выбор конкретного вида влияет используемый источник возобновляемой энергии, который должен быть рациональным в применении: грунт, воздух или вода.

Конструктивные особенности

Тепловые насосы зачастую используются для обогрева помещений, поэтому их принцип работы основывается на интеграции в отопительные системы. Конструкция системы отопления представлена двумя контурами, в которые добавляется третий, отвечающий за функции насоса.

Теплоноситель, задачей которого является забор тепла из окружающей среды (воздуха, грунта, воды), двигается по внешней контурной части. После чего он двигается к испарителю и отдает хладагенту несколько градусов. После этого хладагент начинает закипать и переходить в газообразную форму. После этого теплоноситель сразу охлаждается и двигается по направлению к следующему витку системы, чтобы набрать температуру.

Тепловое насосное оборудование состоит из следующих элементов:

  • хладагент;

  • конденсатор;

  • испаритель;

  • управляющее устройство, регулирующее температуру;

  • электро-компрессор;

  • капилляр.

Перед тем, как выбрать подходящий вариант насоса, необходимо рассчитать его производительность, чтобы работа была высокоэффективной. Для этого существует такая формула для расчета:

Q=(T1T2)xV, где

Литера

Измеряемая величина

Обозначение

V

м3

Расход теплоносителя в единицу времени

T1

˚С

Температура на входе в систему

T2

˚С

Температура на выходе из системы

Сначала хладагент закипает. После чего он двигается в сторону компрессора по трубе. В этом устройстве происходит сжатие газообразного хладагента до повышения его температуры. После чего горячий газ двигается в другой теплообменник, где тепло отдается теплоносителю, двигающемуся по всему внутреннему контуру. Когда хладагент начинает остывать, он становится жидким, двигаясь в сторону испарителя и теряя свое давление чрез редукционный клапан. На этом рабочий цикл завершается, и процесс начинается заново.

Разновидности насосов

По признаку использования ресурса различают такие типы насосного оборудования:

  • грунтовой;

  • водяной;

  • воздушный.

Каждый из перечисленных вариантов имеет свои особенности эксплуатации и технические характеристики, достоинства и недостатки.

Грунтовой («грунт-вода»)

Такая система подразумевает под собой использование тепла, которое извлекается из грунта. После чего оно передается в контур отопительной системы и сети, по которой перекачивается вода. За счет того, что температура в слое земли, находящемся на поверхности или на глубине, всегда остается положительной, такой тип насоса считается востребованным на протяжении целого года, так как имеет стабильную продуктивность. Но для того, чтобы воплотить данный проект в реальность, необходимо учитывать некоторые нюансы. При этом не стоит забывать о принципе работы и структуре такого насоса.

Жилой объект всегда имеет свободное пространство. Данный земельный участок имеет определенную глубину промерзания, которая зависит от региона и погодных условий. На этой глубине прокладываются трубы в горизонтальном направлении по отношению к расположению коллектора. Их укладка проводится либо в траншеи, либо в котлован, которые вырываются при помощи ковша экскаватора. Единственное, что следует учесть, это тот факт, что в будущем на этих местах не следует высаживать деревья и кустарники, чтобы земля могла хорошо прогреваться солнечными лучами в течение всего дня.

В том случае, когда площадь земли возле дома является небольшой, придерживаются следующих правил. Выполняют бурение скважин, удаленных в глубину на 7-8 м. При этом они располагаются в вертикальной плоскости. Глубина бурения и количество скважин будет зависеть от геологических особенностей грунтового слоя. Для выполнения данной работы наилучшим вариантом будут проходимые и влажные породы.

За источник тепла также может использоваться искусственный водоем – пруд или небольшое озеро. В таком случае на их дно укладываются кольца коллектора. Единственное условие для их укладки – это отсутствие промерзания водоема на всей глубине в зимнее время.

Особенности насосного оборудования представлены в таблице.

п/п

Преимущества

Недостатки

1.

Покрывает все расходы, связанные с отоплением, охлаждением дома, а также нагревом воды.

Стоимость насосного оборудования и услуги по его монтажу значительно выше, о сравнению с ценой на воздушный или водяной тип насоса. Но в отличие от них, грунтовой агрегат имеет минимальное значение потребляемой за год электроэнергии.

2.

Возможность использования максимально сниженных энергетических затрат при условии применения систем отопления с низкой температурой.

Трудности при монтаже оборудования. Без мастеров, которые специализируются на данном виде работ, не обойтись. Иначе система будет работать не эффективно.

3.

Стабильный повышенный СОР.

4.

Бесшумность работы.

5.

Экологичность.

6.

Электробезопасность и устойчивость к возгоранию.

7.

Стабильная работа на протяжении многих лет.

Одним из самых главных преимуществ выбора данного типа установки считается его эксплуатация без необходимости обустройства топочной, составление проекта и его дальнейшего согласования в государственных органах с получением разрешения. Также за работой данной системы требуется постоянное наблюдение и контроль за ее эксплуатационными параметрами.

Водяной («вода-вода»)

Принцип работы данной разновидности насосного оборудования заключается в следующем: в качестве источника тепла используется положительная температура грунтовых вод или водоема. Идеальным вариантом при выборе такой системы принято считать водные горизонты, которые залегают на небольшой глубине от поверхности земли, или водный источник с большой площадью, располагающийся вблизи дома, – река, озеро, море.

Изначально проводится бурение скважин. После чего вода по ним транспортируется к контуру теплового насоса, а тепло жидкости передается в жилое помещение. Затем охлажденная вода сбрасывается обратно через другую скважину. Существует и другой вариант обустройства системы. Он заключается в том, что вода сначала забирается из водоема, после чего транспортируется в дом, а, когда охладится, сбрасывается в источник, только в другом месте. Для качественной и стабильной перекачки воды необходима мощная насосная установка, фильтрационная система для очистки. А также предварительно следует просчитать дебет воды.

Изначально на стадии проектирования проводится детальный теплотехнический расчет. Его главной целью является подсчет количества скважин, которые смогли бы обеспечить необходимую тепловую мощность. Для того, чтобы понять, подходит ли данная система в конкретном случае, важно изучить ее положительные и отрицательные стороны.

п/п

Минусы

Плюсы

1.

Энергопотребление установки значительно превышает данное значение по сравнению с грунтовыми агрегатами. Но в отличие от них у этого оборудования стоимость значительно ниже. Это касается и самой установки.

Удовлетворение всех бытовых потребностей.

2.

Необходимость периодического сервисного обслуживания в специализированных центрах из-за работы насосного оборудования.

Энергоэффективность насосного агрегата, который обладает высоким СОР.

3.

Не до конца продуманная и согласованная законодательная база в области использования недр, которая касается установки и эксплуатации водяного теплового насоса.

Невысокая стоимость монтажа, а также отсутствие необходимости в установке дымоходной трубы.

4.

Экологическая чистота.

5.

Постоянное наблюдение за рабочим состоянием системы.

Также данная разновидность теплового насоса имеет удобный способ управления, благодаря которому условия проживания в частном доме становятся еще более комфортными.

Воздушный («воздух-вода»)

Воздушные потоки, которые окружают нас, являются тем самым возобновляемым источником энергии. Причем насосный агрегат способен извлечь тепло из воздуха даже при незначительных отрицательных температурных отметках. После этого оборудование в несколько раз увеличивает количество забранного тепла, которое передается воде, находящейся в контуре системы отопления и горячего водоснабжения. Основным достоинством данного оборудования считается получение тепла в объеме, который в 5 раз превышает первоначальное значение данного параметра. Единственное условие – эффективность работы оборудования будет напрямую зависеть от температуры окружающей среды: чем ниже температурный показатель воздуха снаружи здания, тем больше потребуется количества энергии для извлечения из него необходимого объема тепла. То есть, насос сможет работать и при температуре ниже -20˚С. Но эффективность при этом будет минимальной. Поэтому при выборе данной модели агрегата во внимание берутся погодные условия региона, в котором планируется его эксплуатация. Для этого берутся данные о среднегодовой температуре и количестве морозных дней.

Идеальным вариантом станет применение данного типа теплового насоса с периодическим переключением на другой источник тепла. Таким альтернативным оборудованием может стать обычный электрический бойлер, твердотопливный или газовый котел. При этом замечено, выбор воздушного насоса, работа которого комбинируется с газовым котлом, способствует максимальной экономии энергоресурсов. В морозные дни рассматривается вариант переключения воздушного агрегата на электронагреватель.

Главное условие выбора любой модели теплового насоса, в том числе и воздушного, заключается в применение низкотемпературного нагревательного контура, в качестве которого может использоваться система «теплый пол». В данной конструкции отсутствуют конвекционные потоки, которые не поддаются регулированию. Поэтому в месте пребывания людей создаются наиболее комфортные условия.

Воздушный тип оборудования может состоять из одного или нескольких блоков. При этом важно знать, что блок, который оснащен вентилятором, монтируется снаружи здания. А внутренняя коробка устанавливается внутри дома, так как во время работы является практически бесшумной. Имеются модели агрегатов, которые дополнительно комплектуются резервуарами для горячего водоснабжения или бойлерами, установленными отдельно. Такие насосы могут применяться для подогрева воды в бассейне или для удовлетворения других бытовых потребностей. Их конструкция позволяется эксплуатировать механизмы вместе с системой «теплый пол» или радиаторами. Используются такие модели не только в частных домах, но и многоквартирных, в офисных зданиях, медицинских и учебных учреждениях, гостинично-ресторанных комплексах, оздоровительных пансионатах.

Тепловое оборудование данного вида характеризуется следующими особенностями.

п/п

Преимущества

Недостатки

1.

Большая часть тепловых насосов, которые устанавливаются в жилых зданиях, является воздушными. Их многофункциональность и универсальность позволяет применять оборудования в новостройках, а также в случаях усовершенствования старых систем отопления и горячего водоснабжения.

Полная зависимость работы насосного оборудования от температуры воздуха снаружи дома.

2.

Оборудование данного типа имеет самую низкую стоимость, а также отличается минимальной ценой установки. К тому же, агрегаты очень быстро окупаются.

Необходимость установки альтернативной системы отопления в доме в случае, когда за окном отрицательные температуры.

3.

Энергосберегающие устройства славятся повышенной энергоэффективностью работы и отменным СОР.

Энергоэффективность системы снижается прямопропорционально от понижения температуры за окном.

4.

Внутренний и наружный блоки могут размещаться где угодно, на усмотрение владельца жилого объекта.

5.

Монтаж отличается своей легкостью и быстротой.

6.

Оборудование может интегрироваться в имеющиеся отопительные системы и конструкции горячей подачи воды.

Управление насосным оборудованием осуществляется при помощи контура отопления или специально отведенного для этих нужд котла.

Воздушный («воздух-воздух»)

В Крыму данная разновидность насосов считается одной из самых популярных. Принцип работы данного агрегата заключается в следующем: тепло воздуха, находящегося снаружи здания, передается от внешнего блока хладагенту, который циркулирует внутри системы. После чего от хладагента тепло транспортируется по всему дому и наполняет каждое помещение через специальные блоки фанкойлов, установленные на стенах или на полу. По степени комфорта такая система немного уступает насосу «воздух-вода».

Именно по этой причине насосные агрегаты зачастую используются в тех зданиях, где планируется временное пребывание людей. К таким объектам недвижимости относятся дачные участки с загородными домами, производственные помещения, склады или коммерческие здания.

Насосные агрегаты имеют свои эксплуатационные особенности:

п/п

Минусы

Плюсы

1.

Повышенные энергетические затраты и шумная работа оборудования.

Способны достаточно быстро прогреть помещение.

2.

Для того, чтобы подогреть воду, в систему монтируются вспомогательные модульные элементы.

Имеют самую низкую цену и стоимость проведения установки по сравнению с другими типами насосных агрегатов.

3.

Не допускается интеграция оборудования в другие системы, имеющие различные источники тепла.

Отсутствует необходимость в подборе места установки, которое зависит от условий окружающей среды (тип грунта, наличие вблизи объекта водного источника).

4.

Нагретые воздушные потоки неравномерно распределяются по всему помещению, поэтому создают дискомфорт для людей.

Короткий период окупаемости.

5.

Агрегаты не обладают инерцией, в результате чего нуждаются в более длительной работе для удовлетворения потребностей.

Возможность использования устройства в летнее время в качестве обычного кондиционера.

За счет того, что тепловые насосу «воздух-воздух» имеют наименьшую стоимость, они часто устанавливаются в торговых центрах и подобных общественных заведениях для того, чтобы свести к минимуму финансовые затраты владельцев бизнеса на отопление и другие коммунальные блага.

Преимущества насосных агрегатов

Тепловые насосы имеют множество положительных сторон, что объясняется их большой популярностью:

  1. Универсальны в применении. Когда отсутствуют лини электропередач, компрессор может запускаться в работу за сет дизельного привода. Из-за того, что природное тепло встречается в окружающей среде везде, насосы могут использоваться повсеместно.

  2. Эффективная и экономная работа за счет того, что источники тела являются природными и полностью возобновляемыми.

  3. Экологическая чистота. Принцип работы устройства заключается в потреблении небольшого количества электроэнергии. Кроме того, оборудование не выделяет в атмосферу вредные вещества, обусловленные процессом горения. А хладагент, который используется в насосе, является на все 100% безопасным.

  4. Агрегат имеет двунаправленный рабочий режим. В зимнее время с его помощью осуществляется обогрев помещения, а в летнее – охлаждение. Тепло, которое забирается у помещения, в дальнейшем можно использовать для нагрева воды в системе или подогрева бассейна.

  5. Безопасность во время эксплуатации. Работа теплового насоса не подразумевает под собой различные процессы, которые могут быть опасными и нести вред для здоровья человека из-за выделения вредных веществ. За счет того, что теплоноситель имеет невысокую температуру, он также является безопасным для использования.

Обогревать помещения здания можно в автоматическом режиме, что повышает уровень комфорта во время эксплуатации насоса.

Особенности эксплуатации

Эффективность работы насосного оборудования может достигаться только при условии соблюдения нескольких правил. Предварительно перед установкой агрегата помещение необходимо хорошо утеплить, чтобы теплопотери свести к минимуму. Такое оборудование выгодно использовать вместе с низкотемпературными системами отопления («теплый пол»). Такие коммуникации имеют температуру35-40˚С. При этом КПД установки будет зависеть от разницы температур на входе и на выходе.

Принцип работы насосного оборудования заключается в том, что тепло из природного источника тепла переносится внутрь здания. В результате получается коэффициент, который преобразует энергию в 3-5 раза. Такой подход позволяет получить из 1 кВт электроэнергии 3-5 кВт теплоты.

Выбирать тепловые насосы следует из расчета первоначальных потребностей. В тех случаях, когда требуется наибольший уровень комфорта, стабильная и продуктивная работа на протяжении длительного периода времени, а также минимальные энергетические затраты, наилучшим вариантом станет установка грунтового типа насоса. А для большинства объектов в основном используется агрегат по типу «воздух-вода» или «воздух-воздух».

Корректно выполнить подбор необходимого оборудования помогут наши специалисты фирмы «КОНДИЦИОНЕР 82». В соответствии с имеющимися характеристиками объекта и пожеланиями Заказчика мы выполняем профессиональный подбор, установку всех видов тепловых насосов в Крыму.