Источники низкопотенциальной энергии
К источникам низкопотенциальной энергии относят грунт, воду и воздух. Эти ресурсы возобновляемы, не расходуются в процессе работы насоса, поэтому неисчерпаемы. Их используют для отопления жилых зданий, обогрева пешеходных дорожек и стадионов, обеспечения горячего водоснабжения.
Использование природных водоёмов
- В северных регионах – 3 метра;
- В южных регионах – 1 метр.
Для эффективного использования ресурса водоём должен находиться на расстоянии не более пятидесяти метров от объекта, который нужно отапливать. Если расстояние больше, то возникают дополнительные затраты. На установку трубопровода уйдёт больше материала, да и работы по выкапыванию траншей тоже прибавится. И это при условии, что дом от водоёма отделяет только неиспользуемая земля. А вот если озеро находится непосредственно у жилища, то использовать его выгодно. Прокладка трубопровода в воде не является слишком трудоёмкой и затратной.
Обустройство тепловой системы с использованием водоёма, находящегося рядом с домом
Перед установкой теплового насоса берут пробу воды из водоёма для исследования её в лаборатории. Необходимо определить:
- Жёсткость воды и содержание отдельных микроэлементов. Опираясь на данные показатели, выбирают модель оборудования. Если тепловой насос подобрать неправильно, то оборудование быстро выйдет из строя из-за коррозии.
- Степень загрязнения воды. Для успешного функционирования системы устанавливают фильтры. При высокой степени загрязнения стоит подсчитать экономическую выгоду, так как система очистки будет стоить дорого.
Энергия грунтов
Земля обладает способностью накапливать солнечное тепло, а также получать энергию от земного ядра. Фактически грунт является неиссякаемым источником тепла. Тепловой насос типа грунт – вода и грунт – воздух нормально функционирует при температуре земли от +5 до +10° С. Чем ниже температура грунта, тем более мощное оборудование нужно использовать. Конструкция теплообменного контура может быть горизонтальной или вертикальной. Площадь, которую он занимает, также напрямую зависит от температуры земли. Ветви трубопровода укладывают на расстоянии одного (максимум 1,5) метров друг от друга.
Схема проведения тепловой системы в грунте в помощь умельцам
Для использования данного источника тепла нужно выделить большую площадь. Эта территория не пригодна для посадки растений, так как они будут вымерзать. Трудности представляют монтаж системы и поиск специалиста, который справится с работой.
При вертикальном расположении системы для обогревания дома в 200 м² потребуется пробурить примерно десять скважин глубиной 30 м (при средних показателях теплоотдачи) и диаметром 15 см. Для горизонтальной установки при тех же исходных данных придётся уложить около 500 метров трубопровода.
Трудности монтажа и материальные затраты компенсируются:
- Сроком эксплуатации теплонасоса, который составляет 50 – 70 лет;
- Экономией денежных средств на оплату газового отопления.
Тепло из скважин
Грунтовую воду из скважины для обогрева жилья используют редко из-за сложности монтажа. Система должна состоять из двух скважин. Из одной отбирается вода для получения тепла. Во вторую сбрасывается пропущенная через систему отопления жидкость. Расстояние между скважинами должно быть не менее 15 метров.
Перед установкой теплонасоса определяют направление течения грунтовых вод. Сливая скважина должна располагаться ниже по течению. Кроме того, необходимо обеспечить фильтрацию воды от механических и химических примесей.
Тепловая энергия воздуха
Тепловой насос, использующий энергию воздуха, наиболее прост по конструкции. Трубопровод не требуется, так как воздух поступает к испарителю прямо из окружающей среды. Тепло передаётся хладагенту и далее теплоносителю в помещение. Теплоносителями могут быть воздух (через вентилятор доводчика) и вода (в радиаторах отопления и тёплом полу).
Теплонасос типа воздух – воздух работает по принципу кондиционера с некоторыми отличиями:
- Система функционирует при отрицательной температуре;
- Тепловой насос может быть единственным источником тепла в доме;
- Экономичность в сравнении со стандартными кондиционерами, которые работают не только на охлаждение, но и на обогрев.
Конструкцию теплонасоса, использующего энергию воздуха, воплотить в жизнь совсем несложно
Особенности установки
Прежде всего, стоит отметить, что монтаж подобных систем требует определенной квалификации мастеров и лучше, чтобы он выполнялся профессионалами. Схема теплового насосасистемы воздух-воздух предполагает наличие двух блоков, наружного и внутреннего. Вся конструкция достаточно легкая, это позволяет устанавливать внешний блок даже поверх кровельного материала, например, черепицы.
При размещении внутреннего блока нужно руководствоваться принципом максимальной эффективности циркуляции нагретого воздуха по помещению. Его установка может быть произведена как на стене, так и на потолке.
Использование воздушного отопления как основного источника обогрева помещения предполагает создание сложной разветвленной системы воздуховодов
Протяженность и расположение воздуховодов должны быть тщательно рассчитаны специалистами монтажниками. Оптимальным решением для их маскировки станет установка натяжных потолков.
Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода
Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:
- Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления. Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
- Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
- Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.
Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ
Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода
Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:
- Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
- Умножают полученную сумму на 0,7.
- Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.
Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.
Производители тепловых насосов отопления воздух-вода
Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.
Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:
- Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
- Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
- Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
- Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.
Стоимость установки ТН воздух-вода
Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.
Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.
Как работает тепловой насос воздух-воздух
В основе работы системы лежит тот же принцип, который применяется и в геотермальных насосных агрегатах. Главное отличие состоит в том, что тепло отбирается не из почвы или водной среды, а из внешнего воздушного пространства. При этом строение отапливается посредством нагрева воздуха внутри помещений.
Тепловой насос для отопления дома воздух-воздух имеет сравнительно простую конструкцию. Для его использования не нужно бурить скважины и прокладывать контур под землей. В конструкцию агрегата входят внутренний и внешний блоки. Наружная часть системы называется испарительной и монтируется так, чтобы примыкать к зданию с улицы.
Принцип работы агрегата достаточно прост. Внешний блок извлекает тепло из окружающих воздушных масс, которое затем разогревает хладагент. Тот начинает закипать и преобразовываться в газ. После этого компрессор выполняет сжатие субстанции, увеличивая ее температуру. Тепло направляется внутрь конденсатора, расположенного в здании. Схема работает перманентно и контролируется автоматикой. Процесс останавливается только тогда, когда системе удается обеспечить заданный температурный режим в помещении.
При возникновении вопросов по работе оборудования можно обратиться за разъяснением к работникам, монтирующим систему. Они подробнее расскажут, как работает тепловой насос, просветят насчет правил эксплуатации техники.
Долговечность системы и её обслуживание
Многих может отпугнуть заявленный производителем срок эксплуатации системы в 7–10 лет. На практике этот показатель существенно выше, просто тепловой насос может со временем терять в производительности.
В первую очередь это связано с постепенной утечкой хладагента во внешнюю среду и его загрязнение влагой и прочими примесями. На этот случай предусмотрена достаточно простая процедура обслуживания, заключающаяся в очистке теплоносителя и восполнении его концентрации.
Износ механических узлов, таких как компрессор или вентилятор, неизбежен. Однако хороший тепловой насос предусматривает возможность модульной замены составляющих его частей. Долговечность оборудования целиком определяется условиями его эксплуатации и техническим совершенством системы. Работа на пределе, периодическое обледенение внешнего блока и прочие нарушения штатного режима работы — вот что нужно исключить с самого начала, чтобы техника успела себя полностью окупить и при этом принесла в дом желанные тепло и комфорт от использования.
рмнт.ру
Применение теплового насоса для охлаждения
Огромным достоинством тепловых насосов является то, что они способны не только отапливать дом, но и при необходимости охлаждать его. Наше короткое российское лето порою бывает очень жарким, и, когда ваше жилище буквально раскаляется, предложение превратить обогреватель в кондиционер будет очень кстати.
Техническое решение этого вопроса может быть интегрировано в тепловой насос изначально, на стадии изготовления, и практически у всех производителей имеются линейки насосов, умеющих кондиционировать помещение (режим Natural Cooling). Если ваш тепловой насос не обладает такими способностями, не все еще потеряно – работать на охлаждение может и обычный насос. Необходимое для этого дополнительное оборудование в виде гидравлической развязки будет смонтировано вне насоса. Оба варианта не требуют больших капиталовложений.
Нести генерируемый тепловым насосом холод непосредственно в помещение можно разными способами. Эта функция может быть возложена на холодные панели на стенах или потолке, охлаждающий теплый пол, радиаторы отопления с хорошим обдувом или же фанкойл – устройство, в чей корпус встроен обдуваемый вентилятором пластинчатый теплообменник.
Особенности трубопроводной обвязки
Помимо правильной установки самого циркуляционного насоса, необходимо правильно расположить ряд других элементов и выполнить технологические требования. А именно:
- во время потока теплоносителя, но перед насосом устанавливается сетчатый фильтр;
- запорный кран установлен с обеих сторон;
- Модели с высокой мощностью требуют вкладышей демпфирования вибрации (опционально для маломощных насосов);
- При наличии двух или более циркуляционных насосов каждый напорный патрубок оборудован обратным клапаном и аналогичным резервируемым устройством;
- Отсутствие давления и давления нагружения и скручивания на концах трубопровода.
Существует два способа установки устройств для эффективной циркуляции в системе:
- отдельное подразделение;
- прямо в систему отопления.
Второй вариант является наиболее предпочтительным. Существует два подхода к осуществлению. Во-первых, циркуляционный насос просто вставляется в линию подачи.
Вторая заключается в использовании U-образного элемента, прикрепленного в двух местах к главной трубе. В середине этого исполнения установлен циркуляционный насос. Данная реализация характеризуется наличием байпаса.
В случае частых отключений электроэнергии центральной системой эта конструкция обеспечивает работоспособность системы. Хотя с меньшей эффективностью.
Как сделать тепловой насос «воздух-воздух» своими руками
Высокие цены на приобретение и сервисное обслуживание тепловых насосов побуждают пользователей изготавливать устройства с нужными параметрами своими руками. Для этого надо обладать определенными навыками и знаниями, но для людей подготовленных такая задача не составляет значительных затруднений.
Порядок действий состоит из трех этапов:
- подготовка, приобретение всех материалов, деталей или готовых узлов конструкции
- сборка теплового насоса
- запуск, настройка
Создание рабочего чертежа
Первый этап требуется для того, чтобы обзавестись всеми необходимыми материалами, но основная задача — создание рабочего чертежа. Необходимо тщательно продумать конструкцию и способы соединения всех узлов и деталей, предусмотреть удобство обслуживания и ремонта, другие рабочие моменты. Опытные мастера рекомендуют приступать к работе только после прояснения всех неясных моментов, чтобы не действовать наобум.
Сборка насоса
Второй этап — собственно создание теплового насоса. Его конструкция состоит из двух теплообменников практически одинаковой конструкции, разница только в размерах змеевиков. Для создания змеевиков используется медная трубка, которую наматывают на трубу или любую оправку цилиндрической формы. Змеевики устанавливаются в кожухи, которые продуваются вентиляторами. Получается два теплообменника, действующих по принципу калорифера.
- Один из них (испаритель) обдувается наружным воздухом, отдающим тепловую энергию.
- Второй — конденсатор, по нему проходит горячий фреон.
При обдуве потоком воздуха создается теплый поток, поступающий в жилые помещения.
Между выходным патрубком испарителя и входным штуцером конденсатора устанавливается компрессор. Выход конденсатора и вход испарителя соединяются дросселем, обеспечивающим падение давления на испарителе. Если нет опыта создания холодильных систем, в этом вопросе следует обратиться к профессионалу.
Запуск
Третий этап состоит из пробного запуска, проверки работоспособности и настройки системы. Рекомендуется установить блок управления (подойдет блок от кондиционера), позволяющий регулировать работу системы во время эксплуатации. Все элементы теплового насоса следует спрятать в кожухи или корпуса, защищающие систему от механических повреждений и, в особенности, от обледенения.
Обслуживание
Обслуживание системы необходимо производить регулярно. Требуется очистка от пыли, осмотр соединений, в особенности — стыков трубок, фитингов и прочих элементов. Необходимо следить за состоянием вентиляторов, вовремя смазывать их и очищать лопасти от пыли, чтобы поток воздуха не уносил в жилое помещение мелкую взвесь из твердых частиц и пыли.
Распределение тепла по комнатам
В каждое помещение нужно свое количество тепла. Например, в угловые комнаты его всегда требуется больше, потому что у них две холодные стены. Задачу распределения мы решили при помощи задвижек.
В остальных местах подача регулируется клапанами на решетках. Они стоят не только в потолке, но и в полу
Для равномерного прогрева и комфорта это очень важно — все знают о том, что теплый воздух поднимается вверх. Аналогично устроен и забор воздуха для отвода из помещений — он производится и от потолка, и от пола. . О том, как отводится воздух из санузлов, уже упоминалось: на улицу через рекуператор, поэтому распространения запахов по дому не происходит.
О том, как отводится воздух из санузлов, уже упоминалось: на улицу через рекуператор, поэтому распространения запахов по дому не происходит.
Грунтовой тепловой насос: чем меньше мощность тем дешевле установка.
Стоимость инвестиций прямо пропорциональна тепловой мощности установки. Поэтому, несмотря на то, что коэффициент производительности насоса для грунтовых вод не уменьшается с приходом сильного мороза, стоит рассмотреть применение теплового насоса в бивалентной системе.
Проще всего оборудовать ее электрическим проточным нагревателем воды (как правило, предлагается в качестве дополнительного оборудования – для установки в корпусе теплового насоса). Затем определяется точка бивалентности и для нее определяется необходимая тепловая мощность насоса.
Если насос может отапливать дом, расположенный в III климатической зоне и принимается, что ниже температуры наружного воздуха -10 градусов по Цельсию может ее продвинуть электрический нагреватель, то его тепловая мощность может быть на 25% меньше от проектной тепловой нагрузки. На столько же меньше будет стоимость изготовления грунтового теплообменника.
В рассматриваемом примере вместо мощности 10,9 кВт, достаточно 8,2 кВт. А, в связи с этим, площадь горизонтального теплообменника может иметь 410 м2 вместо 545 м2 и глубина вертикального 164 м вместо 218 метров. Помимо более низкой цены, преимуществом является, следовательно, также меньше количество необходимого места.
Воздействие ВТН на окружающую среду.
Помимо финансовых преимуществ установки ВТН, модернизация климатической системы имеет ряд положительных экологических последствий.
Высокая эффективность преобразования означает, что вы будете использовать меньше топлива для обогрева или охлаждения вашего дома. Это значит, что на электростанциях вырабатывается меньше энергии из ископаемых видов топлива, таких как уголь и нефть, что снижает количество выбросов парниковых газов и других загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу.
Вы можете еще больше снизить углеродный след, если переведете все энергопотребление, с ископаемого топлива на солнечную энергию. Установка солнечных панелей на крыше позволяет питать систему ВТН (и весь ваш дом) бесплатной электроэнергией с нулевым уровнем выбросов СО2.
Тепловой насос воздух-воздух. Принцип действия
Тепловой насос – по своей сути тот же холодильник, только работающий в обратную сторону. Судите сами: принцип работы обеих устройств построен на физическом явлении, при котором любая испаряющаяся жидкость охлаждает поверхность, из которой она испаряется. Другими словами, испаряясь, жидкость отбирает часть тепла у поверхности испарения.
Именно так устроен холодильник: компрессор под высоким давлением нагнетает хладагент (жидкость) в испаритель (поверхность испарения). Там происходит отбор тепла из внешней среды (холодильная камера) за счет испарения теплоносителя. Сам хладагент при этом нагревается за счет этого тепла. Далее он отдает энергию теплообменнику (охлаждается в конденсаторе), возвращается в компрессор и все происходит сначала.
Тепловой насос работает аналогично. Только он отбирает тепло не из закрытой камеры, а из окружающей среды. Даже при отрицательной внешней температуре атмосферы, она имеет определенное количество тепла, относительно помещенного в нее предмета с еще меньшей температурой. Другими словами, если температура окружающей среды равняется -100 Со, то, установленный снаружи предмет с температурой -200 Со со временем нагреется ровно на 100 Со. Вот эти 10 градусов тепла и использует тепловой агрегат. Постоянно отбирая разницу в температуре у новых порций воздуха, воздушный тепловой насос создает температуру на выходе из устройства, достаточную для обогрева помещений. При этом агрегат использует электроэнергию только на обеспечение работы компрессора и схемы управления. Для нагрева помещения используется тепло атмосферы.
Этот принцип используется в тепловых насосах, а также в современных кондиционерах инверторного типа, которые охлаждают в жару, работая как холодильник, а в холод обогревают, работая как тепловой насос.
Подработка на стройплощадке в качестве разнорабочего. Продолжение истории.
Неделя 2
День 1
Начался день с чердака, на котором надо было утеплить новый сделанный потолок. Работа была невыносимая, так как не смотря на респиратор, пыль от “минваты” попадала – везде и всюду под рабочий комбинезон. Работа была не сложная, но дышать было очень трудно. Прошла уборка и перенос материала наверх. После, надо было разрезать по размеру рулоны, так как место было мало, а наступать на обшивку “потолка” – нельзя. Чтобы не было казусов и принято решение о нарезании кусков, а не раскатке его по пролету. Чтобы не провалиться со 2 по следующий пролет, между балками временно укладывались доски. На каждый пролет ложилась три слоя минваты + укомплектовка (утрамбовка по краям). Закончился день на уборке.
Расчёт для систем отопления, таблица
Главным показателем, который показывает мощность того или иного теплового прибора, является параметр КПТ (в англоязычной литературе он известен под аббревиатурой COP). КПТ — коэффициент преобразования тепла, который вычисляется путём деления общей мощности устройства на количество потребляемого электричества за единицу времени. Например, некий насос X потребляет 2 кВт/ч электрической энергии, а вырабатывает при этом 5 кВт/ч тепловой энергии — в таком случае значение КПТ = 5/2 = 2,5.
Коэффициент преобразования большинства устройств находится в пределах от 3 до 7, однако чем выше КПТ, тем дороже будет стоить прибор. Следует также помнить, что значение КПТ зависит от температуры окружающей среды — если она слишком низкая, то значение КПТ начнёт стремиться к 1 (фактически для нагрева теплоносителя используется только электричество, а внешнее тепло принимать участие в обогреве здания не будет).
Фото 4. Таблица с расчетом мощности теплового насоса типа воздух-вода от производителя Sapun.
Применение того или иного насоса должно быть оправдано с инженерной точки зрения. Для покупки прибора сперва производят расчёт теплопотерь здания. Для этого используется следующая формула: КТ = (ОЗ * МТП * КС)/860. Расшифровывается она так:
- Количество тепла (единицы измерения — кВт/ч).
- ОЗ — общий объем здания.
- МТП — максимальный температурный перепад. Для определения этого показателя следует отнять температуру в помещении от уличной температуры. Например, вы хотите, чтобы в помещении температура зимой составляла 20 °C, тогда как на улице она будет находиться рядом с отметкой —10 °C — в таком случае МТП = 20 — (-10) = 30.
- КС — специальный поправочный коэффициент, который учитывает тип стен. Для деревянных — показатель КС равен 3—4 единицам, для кирпичных стен — 2—3, для кирпичных в два слоя — 1—2, для кирпичных в 2 слоя с утеплителем — 0,5—1.
- Число 860 — поправочный коэффициент, на который делится итоговое значение, чтобы перевести килокалории в киловатт-часы.
Внимание! Эта формула — приблизительная, поскольку температурный режим здания сильно зависит от его конструктивных особенностей. Поэтому при покупке инженеры рекомендуют покупать отопительный насос «с запасом»
