какие бывают тепловые насосы ?

Принцип работы у всех видов тепловых насосов одинаков и схож с работой кондиционера , холодильника . Поскольку тепловой насос использует низко-потенциальное тепло то отличается лишь источник тепла. Источником тепла может быть :

земля    вода    воздух.

 

Грунт (земля) : 

Известно  , что даже зимой , в земле на глубине 1.5м (при наличии снежного покрова) и ниже сохраняется плюсовая температура  при достаточном задействованном объеме грунта можно отапливать помещение всю зиму , важно грамотно рассчитать грунтовый коллектор . Весной за счет дождей он быстро восстановится . Вариантов грунтового коллектора для теплового насоса масса , не будем все их описывать , лишь перечислим : Путем бурения скважин , кластерного бурения (скважины бурятся  кустами с одного места  под углом ).

 

Вода : 

Если поблизости есть водоем либо речка , или скважина на воду (в таком случае бурят вторую скважину для перелива воды обратно во вторую скважину) . Можно использовать тепло воды поскольку она всегда плюсовой температуры , вода из скважины имеет наибольшую температуру .

Воздух : 

Используется тепло окружающего воздуха . Поскольку в Тепловом насосе используется фреон он же хладон по свойствам это газ . Разновидностей хладонов великое множество. Рассмотрим только один из них , это R410a .

Этот хладон при атмосферном давлении и температуре -50гр переходит в фазу жидкости , т.е становится жидкостью . Выходит, что при повышении температуры жидкого хладона он начинает кипеть как вода в кипящем чайнике и превращаясь в пар интенсивно отбирает тепло из окружающего воздуха .

Температура при которой хладон переходит из жидкого состояния в газовое зависит от давления .  В Тепловом насосе хладон находится в замкнутом пространстве и к тому же давлением намного выше атмосферного , температура этого перехода выше чем  -50гр . К тому же отбор тепла с окружающего воздуха осуществляется путем воздушного теплообменника , который имеет ограниченный размер , соответственно используется не весь потенциал хладона . Также интенсивность испарения зависит от температуры , чем она ниже тем хуже хладон испаряется .

Но с уверенностью можно сказать, что даже в -35 современный инверторный Тепловой насос Воздух-вода будет отбирать  тепла больше чем потребляет компрессор который его прокачивает. И эффективность отбора – выработки тепла будет возрастать с ростом окружающей температуры .

тепловой насос "воздух-вода" 
Это современная отопительная установка извлекающая тепловую энергию из воздуха и передающая ее системе водяного отопления. 

 

На сегодняшний день, тепловой насос является достойной и современной альтернативой классическим источникам тепла.

Основные преимущества по сравнению с классическими источниками тепла (газгольдер, дизель, электричество или печное отопление):

 

  • стоимость установки и дальнейшей эксплуатации;

  • быстрый монтаж; (1-4 дня в зависимости от пожеланий клиента)

  • отсутствие необходимости долгих изнурительных согласований;

принцип работы

Принцип работы теплового насоса достаточно прост. Его суть сводится к переходу фреона из жидкого состояния в газообразное и наоборот . В работе учавствует важный узел  — компрессор. Тепловой насос сжимает превращенный в газ фреон с помощью компрессора. Таким образом тепловая низкопотенциальная энергия переносится в другую среду , в нагрев теплоносителя .

Температура наружного воздуха во время отопительного периода варьируется от -25 до +15. После того, как тепловой насос сделает свою работу (сжатие), температура теплоносителя на выходе гидромодуля будет уже около 40-50 °С. Следует заметить, что непосредственно сам воздух не подвергается сжатию. Сжимается посредник — фреон.

Он легко заберет тепло у наружного воздуха через испаритель (через фреоновый контур). Температура кипения  фреона R410 при атмосферном давлении -50°С), т.е.  фреон закипает и переходя в газообразное состояние , молекула газа отбирает тепло от тела с которого оно испарилось  . После газ всасывается и в последствии сжимается компрессором . В следствии сжатия газ нагревается и поступает в конденсатор  , где конденсируясь превращается обратно в жидкое состояние , при этом всю энергию поглощенную при испарении фреон отдает конденсатору плюс тепло выделяемое компрессором при работе . Конденсатор же представляет из себя теплообменник фреон-вода , он же и нагревает теплоноситель .

То есть принцип работы теплового насоса - это обратный цикл Карно, а когда тепловой насос работает на кондиционирование — сам цикл Карно.

 
 
что умеет тепловой насос ?
  • отапливать по выставленной температуре в доме, а так же есть возможность коррекции параметров с учетом погодо-компенсации;

  • в жаркий период времени возможность переключить на охлаждение, т.е использовать как кондиционер 

  • управление нагревом горячего водоснабжения (ГВС) вплоть до 70гр. цельсия, путем автоматического подключения встроенных тэнов. Такая температура требуется для обеззараживания бака косвенного нагрева и включается раз в неделю;

  • управление включением внешнего отопительного котла (к примеру дизельного котла) по запрограммированным параметрам;

  • 4 таймера с приоритетами, для запланированного включения режимов отопления/охлаждения/нагрева ГВС. (например при использовании ночного тарифа на эл. энергию);

  • Управление и мониторинг через Android приложение .

  • удобный WEB интерфейс для мониторинга, настройки, управления и ведения статистики температур за весь период эксплуатации теплового насоса. Отправка аварийных смс-сообщений на телефон;

  • возможность частичной либо полной “запитки” электро-энергией от «cолнечных батарей» без использования дорогостоящих аккумуляторных батарей.

достоинства и недостатки:

Грунт (земля) :

достоинство в том, что при грамотном расчете грунтового коллектора  с учетом постепенного выхолаживания способен даже в марте иметь плюсовую температуру . Недостатоквысокая итоговая стоимость включающая стоимость теплового насоса плюс работы по устройству горизонтального коллектора и монтажа.

 

Будь то Грунтовый коллектор или скважина очень важен грамотный расчет . Зачастую требуется даже переразмеренный объем захваченного грунта или длина скважины . Все это, влечет за собой серьезные финансовые траты. Иначе есть угроза замораживания грунта в минусовую сторону и серьезной потерей производительности самого теплового насоса.

Вода:

при использовании воды из переливной скважины, нужно использовать мощные циркуляционные насосы (которые потребляют немало электроэнергии), что бы поднять необходимый объем воды, но главный враг может прятаться в качестве самой воды и ее чистоте. Теплообменник Теплового насоса имеет маленькие каналы, по которым двигается вода. Возможны отложения на стенках. Бывает необходимо использовать механическую фильтрацию.

При использовании тепла из реки, озера, чистота и качества воды не важны, поскольку используется теплообмен между жидкостью циркулирующей в трубе уложенной по дну реки или озера система замкнута и с внешней водой контакта не имеет, требуется мощный циркуляционный насос, который будет прокачивать требуемый объем жидкости по трубе на дне.

воздух:

диапазон перепада температур во время отопительного периода может достигать гораздо больших величин чем колебания температуры грунта или воды в скважине, реке, озере.

 

К примеру конца Сентября  +15гр С ,  Январь – Февраль -35гр С .

При таких условиях производительность Теплового насоса Воздух-вода  будет также гулять в широких пределах . Современный Тепловой насос Воздух-вода способен работать вплоть до -30 -37гр С вырабатывая тепла больше чем потребляет его компрессор, но в разы  меньшей производительностью. В характеристиках, номинальная производительность Теплового насоса указывается при температуре окружающего воздуха +5гр С . При температуре воздуха -25гр С производительность наших насосов будет составлять 50-60% *от указанной ( при температуре подачи теплоносителя +35гр). Дальнейшее падение производительности с понижением температуры воздуха будет не столь значительным.

Например тепловой насос "воздух-вода" на 16квт при -25гр С будет выдавать 6-8квт в зависимости от модели. Соответственно при расчете это нужно учитывать. Если рассматривать Московский, Питерский регионы то морозы в -20гр С длятся недолго, за весь отопительный период к примеру в 7 месяцев могут длиться от 5 до 20 дней. Такие морозные дни как -35гр С могут либо вообще не наступить либо будут длиться 3 - 10 дней.  

Для таких случаев предусмотрен встроенный 3х ступенчатый эл. Котел в наших гидроблоках тепловых насосов.

По заданной программе в зависимости от уличной температуры контроллер гидроблока будет включать, выключать необходимые ступени для помощи тепловому насосу. Общее время работы эл. котла за весь отопительный период может быть очень малым около 5-7% . 

В большинстве случаев если тепло-потери вашего дома составляют 50-60вт\м и отопление происходит посредством грамотно сделанных теплых полов, то  достаточно выбрать модель помощнее. Тепловой насос будет перекрывать теплопотери вашего дома даже в морозы -28гр С . Тогда может получиться так, что эл. котел так ни разу и не включится.

*В зависимости от выбранной модели ТН.