Принцип работы теплового насоса
Принцип действия тепловых насосов основан на способности вещества (хладагента) поглощать или отдавать тепло при изменении агрегатного состояния. По своей сути такие насосы мало чем отличаются от холодильных установок. (Это странное, на первый взгляд, утверждение нисколько вас не удивит, если вы хоть раз дотрагивались до горячей задней стенки обычного бытового холодильника.)
Другими словами тепловой насос – это «холодильник наоборот». При этом «наоборот» не только устройство, но и результат. Если в случае холодильника тепло, отнимаемое у хранящихся внутри продуктов, выбрасывается впустую, то энергия, вырабатываемая тепловым насосом, приносит реальную пользу – тратится на целенаправленный обогрев дома.
Принцип работы теплового насоса
Разновидности тепловых насосов и систем
Тепловая энергия, расходуемая на отопление здания и систему горячего водоснабжения, является результатом преобразования энергии окружающей среды, осуществляемого с помощью теплового насоса. Насос концентрирует эту низкопотенциальную (низкотемпературную) энергию и передает ее системе отопления.
Осталось разобраться, что в данном случае подразумевается под энергией окружающей среды. Большинство тепловых насосов бытового назначения позволяют использовать тепло Солнца и внутреннее тепло Земли, накапливаемые верхними слоями земной коры и водой в течение всего года.
По типу конструкции первого контура теплообменника все тепловые насосы делятся на грунтовые, водяные и воздушные.
Грунтовые тепловые насосы
На самом деле это антифриз на основе этиленгликоля или пропиленгликоля, реже водного этанола. Трубы теплообменника могут быть уложены в грунте как горизонтальным (горизонтальный коллектор), так и вертикальным (геотермальный зонд) способом.
Геотермальный зонд – это теплообменник, трубы которого располагаются вертикально и погружены в грунт на глубину до 100-200 м. Количество устанавливаемых зондов зависит от требуемой мощности установки. Для обогрева дома, уже рассматриваемого нами выше в качестве примера, достаточно будет двух зондов длиной около 80 м, расположенных на расстоянии 5 м друг от друга.
Водяные тепловые насосы
Водяной тепловой насос «черпает» энергию грунтовых вод, которые прокачивает через свой испаритель. Подобная система отличается повышенной эффективностью и неплохой стабильностью: первая характеристика является результатом высокой теплоотдачи воды, вторая обусловлена постоянством температуры грунтовых вод.
Использование воды низкого качества приведет к тому, что оборудование быстро выйдет из строя, поскольку теплообменник попросту забьется. Наличие такого количества ограничений является причиной того, что подобные тепловые насосы, несмотря на всю их привлекательность, устанавливают нечасто (около 5% от всех реализованных проектов).
Воздушные тепловые насосы
Воздушные тепловые насосы: принцип работы, особенности, расчет затрат
Воздушный тепловой насос – это достаточно инновационный способ отопления жилых и офисных зданий и помещений, который сегодня активно используется в качестве альтернативы газовым, твердотопливным и электрическим котлам. В холодное время года насос вытягивает тепло из наружного воздуха, а летом, когда требуется охлаждение, напротив, выпускает его наружу.
Первый, наиболее распространенный, — это агрегат типа «воздух-воздух», вытягивающий тепло из воздуха и направляющий его в дом или из дома, в зависимости от времени года и температурных условий.
Таблица 1. Распределение воздушных насосов по ценовым сегментам
На рынке представлено достаточное количество типов воздушных тепловых насосов на любой вкус и кошелек. В таблице распределения марок по ценовым сегментам весьма условно приведены несколько основных типов оборудования. Как видно из Таблицы 1, цена тепловых насосов определяется не только мощностью как основной технической характеристикой, но и престижностью и авторитетностью марки производителя.
Встраиваемые насосы созданы для совместной работы с другими источниками тепла, например, с дизельными, газовыми или электрическими котлами. Бивалетный тип отличается от остальных тем, что в нем используется газовая или пропановая горелка для увеличения температуры в наружном теплообменнике на входе в дом, что позволяет этой системе работать в холодном климате.
Модернизация системы отопления с применением теплового насоса «воздух-вода»
Плюсы и минусы
Отопительная система с тепловым насосом имеет ряд позитивных достоинств, которые выражаются в следующих важных моментах:
- для вырабатывания тепловой энергии не требуется использование различных видов топлива;
- использование теплового насоса позволяет эффективно обогревать жилое помещение;
- срок эксплуатации составляет более 25 лет, что говорит о надежности использования этого вида отопительного оборудования;
- экологичность теплового насоса заключается в том, что не происходит абсолютно никаких выбросов в окружающую атмосферу;
- в теплое время года существует возможность использования этого устройства в качестве кондиционера;
- простота в управлении тепловым насосом;
- можно использовать в сочетании с другими устройствами возобновляемой энергии.
Тепловые насосы «воздух-вода» имеют один существенный недостаток – это достаточно высокая цена, которая не позволяет широко распространиться отоплению этого вида.
Поэтому очень важно произвести расчет мощности теплового насоса для отопления дома наперед, чтобы просчитать эффективность использования отопительной системы с теплонасосом.
Воздушные тепловые насосы: принцип работы, особенности, расчет затрат
Особенности монтажа
Поскольку отопительная система с тепловым насосом «воздух-вода» — достаточное сложное техническое устройство, то ее монтаж лучше всего доверить высококвалифицированным специалистам.
Если вы решили оборудовать систему своими руками, то необходимо, прежде всего, правильно рассчитать время на установку отопления с тепловым насосом.
Этапы каждого вида монтажных работ могут составлять:
- подготовительные работы ориентировочно будут длиться 1–2 недели;
- установка наружного блока теплового насоса – 3–7 дней;
- оборудование внутреннего блока и монтаж отопительной системы – 1–2 недели;
- запуск и отладка работы – 2–3 дня.
Стоит также помнить, что при установке теплового насоса следует знать особенности монтажа, к которым можно отнести следующие моменты:
Совет специалистов: при оборудовании отопления с тепловым насосом «воздух-вода» наиболее оптимальным вариантом обогрева будет являться теплый пол.
Мы рассмотрели все особенности и характеристики теплового насоса «воздух-вода». Исходя из всего вышесказанного, можно смело утверждать: такая отопительная система является экономичным и эффективным средством обогрева, которая в скором времени завоюет достаточное внимание.
Смотрите видео, в котором подробно показан принцип работы теплового насоса воздух-вода, а также отзывы владельца и специалистов:
