Виды тепловых насосов для отопления

Содержание:

Рабочий принцип тепловых насосов основан на получении тепла из грунта, окружающего воздуха, подземных вод, тепла морей, озер, для дальнейшей его передачи теплоносителю. Кроме этого, у насоса хорошие показатели экологии, большая экономичность, ведь используется бесплатное тепло окружающей среды. Хотя идея обогревать свой дом, получать горячую воду таким способом, не нова, но тепловые насосы для отопления на рынке стали внедрятся недавно.

тепловые насосы для отопленияСреди прочего, тепловые насосы используются и в геотермальном отоплении

Перенос энергии тепла с низкими показателями температуры и передача его потребителю, но уже высокой температуры, термодинамически напоминает работу холодильной машины, холодильника. Только вместо выработки холода, когда холод отбирается испарителем, а ненужное тепло отводится наружу, основной задачей теплового насоса является отбор тепла. Аппаратом, выделяющим тепло, является конденсатор, а испаритель утилизирует низко потенциальную теплоту.

Постоянный рост цен на энергию, газ, другие виды топлива, повышение требований к охране природы, экологии требуют поиска новых способов получения тепла, обогрева помещений. Для этого случая тепловой насос — оптимальный вариант, ведь только треть энергии на обогрев – это электричество, остальная часть получается из природных источников.

Если сравнивать показатели обогрева твердым топливом, жидким, даже газом, то тепловой насос для отопления дома экономичней в несколько раз. Средний показатель расходов по отоплению снижается в два, три раза, иногда — до шести раз.

Экономичность

В процессе работы потребляется электроэнергия. Разница между полученной тепловой энергией и затраченной на работу компрессора электроэнергией – это коэффициент трансформации, преобразования тепла, основной показатель эффективности оборудования.

Разница температуры конденсатора по отношению к испарителю всегда есть, но чем большее отличие показателей, тем меньше полезное действие. Поэтому отопление тепловым насосом должно больше использовать низко потенциального тепла, иметь больший его источник, чтобы не получилось сильного охлаждения.

Для этого все тепловые насосы имеют большую массу низкотемпературного источника, чем массу нагреваемую. Увеличение площади, количества объема теплообмена позволяет снизить разницу температуры источника тепла к рабочему холодному телу, соответственно, сократить затраты на электричество при отоплении, но требует увеличения габаритов, стоимости оборудования.

В развитых странах, где часто используется тепловой насос отопление широко распространено, их привязывают к общей городской системе массопереноса низко потенциального тепла. Так в Швеции почти полмиллиона домов отапливается теплонасосами, в Японии используется до трех миллионов установок.

Классификация тепловых насосов

тепловой насос отопление Конструкция теплового насоса позволяет использовать его в типичных для нашего климата условий: от – 30 °C до +35 °C

Наиболее распространены компрессионные, абсорбционные насосы. Компрессионный тип для переноса тепла использует механическую, электрическую энергию. Абсорбционный тип немного сложнее, но позволяет для передачи тепла использовать сам источник тепла, затраты электроэнергии, топлива уменьшаются. По источникам тепла насосы делятся на следующие типы:

  • Геотермальный, где тепло забирается из земли, наземных, подземных вод;
  • Воздушный тепловой насос, в своей работе использует тепло воздуха;
  • Тепловой насос, использующий вторичное тепло, например, тепло канализационных стоков, центрального отопления. Наиболее перспективно при обогреве промышленных объектов, при наличии источника тепла, подлежащего утилизации.

Тепловые насосы разделяются по видам теплоносителя входного/выходного контура, это грунт, вода, воздух. Допускается их сочетание.

Геотермальные тепловые насосы

Геотермальные системы бывают открытого и замкнутого типа.

Система открытого типа используют для отопления воду, проходящую через тепловой насос, при этом после прохождения по системе она попадает в землю. Вариант представляет интерес, если есть достаточное количество чистой воды, если ее использование не несет вреда окружающей среде, разрешено законодательством.

Замкнутые системы бывают трех типов:

Геотермальный горизонтального расположения. Коллектор расположен в траншеях на глубине не промерзания грунта, средняя глубина около полутора метров, его укладывают кольцами, извилисто, стараясь поместить на меньшей площади максимально больший контур. Метод применяется при наличии свободной земельной площади.

Геотермальный вертикального расположения. Расположение коллектора — в скважине, допустимая глубина – до 200 метров. Способ применяют при отсутствии свободного участка земли для горизонтального размещения, например, неровный, неоднородный ландшафт местности.

Геотермальный водный. Размещение коллектора происходит в водоеме, на глубине ниже промерзания, также укладывается кольцами. Ограничением служит минимальная глубина водоема, объемы воды.

Положительные, отрицательные моменты использования теплонасоса

Отопление тепловым насосом, кроме необходимости использовать доступные источники тепла, преследует экономичность. Так на передачу одного кВт/ч тепловой энергии в отопление затрачивается не более 0,35 кВт/ч. Применение теплового насоса допускается без дополнительной вентиляции, уровень пожарной безопасности высокий. У системы полностью замкнутые контуры, затраты на эксплуатацию минимальны, приходится платить только за электроэнергию, потребляемую оборудованием.

Дополнительное преимущество – это возможность кондиционирования летом, когда подключенные к коллектору системы «холодный потолок» и фэн-койлы позволяют понижать температуру в помещении.

Работой насоса управляет автоматика, поэтому степень надежности высокая, специальных навыков в эксплуатации не требуется, основные параметры, требования обслуживания и эксплуатации содержатся в инструкции. Размеры теплонасоса компактные, в общем, как у обычного холодильника.

Основным недостатком является большая стоимость оборудования, сложности при установке. Для окупаемости теплонасоса требуется несколько лет, срок эксплуатации до двадцати лет, после чего может потребоваться капитальный ремонт. Если теплонасос устанавливать на средства, взятые в кредит, то экономическая выгода снижается.

Скорее всего, массовое использование тепловых насосов в частном секторе произойдет после уменьшения затрат на покупку, установку оборудования, например, если при установке теплового насоса затраты будут соответствовать затратам на установку, подключение газового отопления.

Еще по теме: