Тепловые насосы — это устройства с более высоким КПД, чем котлы. Используя бесплатную энергию природы, они предлагают дешевое отопление дома и техническую воду. В жаркую погоду они могут охлаждать помещения. Пользователи тепловых насосов очень довольны ими, потому что они работают безупречно и полностью автоматически.
Высокая эффективность теплового насоса
Работа устройств основана на достижении максимально возможной эффективности перекачки тепла, определяемой коэффициентом COP = Q / Qe (Q — тепло, передаваемое в систему отопления, а Qe — потребляемая электроэнергия).
Эффективность перекачки тепла тем выше, чем меньше разница температур между верхним источником, который является приемником тепла в системе отопления, и нижним источником, то есть поставщиком тепла. В бытовых установках КПД теплового насоса обычно составляет 3-6, то есть устройство, потребляя 1 кВт\ч электроэнергии, передает 3-6 кВт\ч тепловой энергии в систему отопления.
Модели мощностью 7-10 кВт достаточно для хорошо утепленных домов площадью 150-200 м2 (тепловая нагрузка обычно составляет 50 Вт/м2).
Необходимая мощность насоса рассчитывается следующим образом:
Например: 180 м2 x 50 Вт/м2 = 9 кВт.
Дешевое отопление (или охлаждение) тепловым насосом
В правильно спроектированной системе отопления с тепловым насосом общее потребление электроэнергии невелико. В случае использования теплового насоса траты на отопление\охлаждение также включают стоимость электроэнергии, потребляемой циркуляционными насосами верхнего и нижнего источника и электрическими нагревателями, установленными внутри оборудования (такие энергоемкие нагреватели включаются время от времени, только при очень низкой температуре воздуха снаружи). В дополнение к основной функции отопления тепловой насос может охлаждать здание, что дешевле, чем традиционное кондиционирование воздуха.
Выбор системы
Прежде чем приступить к проектированию установки теплового насоса, необходимо прагматично решить все вопросы, связанные с выбором источника тепла:
- Земля
Наземные насосы эффективно работают даже в сильные морозы, поэтому в отличие от большинства воздушных насосов они могут быть единственным источником тепла в здании. Создание надлежащего источника заземления для теплового насоса, хотя и увеличивает расходы, но создает пользователям системы отопления стабильный источник тепловой энергии и фиксированные затраты на производство. - Воздух
Такие устройства дешевле и проще в установке, чем грунтовые насосы, так как не требуют дорогостоящей установки. Ни размер участка, ни природные условия окружающей среды (тип почвы, качество грунтовых или поверхностных вод) не имеют значения для системы отопления.
Однако воздушные насосы характеризуются более низким КПД по сравнению с остальными насосами, поскольку их эффективность зависит от температуры наружного воздуха. Когда температура воздуха в доме падает, мощность отопления и значение COP падают.
- Грунтовые и поверхностные воды Грунтовая вода отлично аккумулирует тепло, поэтому заслуженно считается лучшим донным источником по энергетике. К недостаткам этого источника тепла можно отнести то, что он часто содержит чрезмерное количество минеральных соединений, например железо и марганец. Если параметры воды плохие, это влияет на эффективность обогрева тепловым насосом. Существенным минусом воды как источника тепла можно считать случаи, когда эффективность подземных вод или сбросных колодцев внезапно снижается. Это связано с природными особенностями течения подземных вод, что трудно предсказать.
- Система двух скважин Требуется две скважины глубиной 6-15 м (лунки должны доходить до водоносного горизонта). Один колодец снабжает отопительную систему водой с температурой около 10°C, а другой — сбрасывает ее в землю после охлаждения тепловым насосом.
- Вертикальный коллектор В основном используется на небольших участках земли. Отверстия глубиной 30-50 м, вставляются П-образные трубы и система заливается антифризом. Благодаря стабильной температуре грунта на такой глубине тепловой насос работает эффективно, а стоимость выработки 1 кВт/ч тепла остается постоянной и недорогой. Минус – высокая стоимость бурения вертикальных зондов.
- Горизонтальный коллектор (плоский и спиральный)
Его установка является идеальным решением для больших участков земли с орошаемой и глинистой почвой (1 м2 почвы дает 30-40 Вт тепловой энергии, а песчаный и сухой грунт — всего 10-15 Вт). Плоский коллектор изготовлен из полиэтиленовых труб, проложенных ниже зоны промерзания грунта и через соответствующие интервалы (т.е. на глубине 1,5-2,0 м и через интервалы 1-1,5 м).
Если земля глинистая и влажная, площадь коллектора должна быть в полтора раза больше площади дома. Если земля песчаная и сухая, площадь ее поверхности необходимо увеличить до 5 раз. Спиральный коллектор требует укладки труб в траншеях с интервалом 3 м, что позволяет избежать удаления толстого слоя почвы.
- Теплоприемники (верхний источник)
Тепловой насос в сочетании с большим низкотемпературным ресивером тепла обеспечивает наивысший КПД. Именно по этой причине его чаще всего проектируют для низкотемпературных теплых полов с температурой воды 28-35°С. Панельное отопление по желанию может быть установлено в стенах или потолке.
Благодаря такой установке в более теплое полугодие можно охладить помещение. Если используются обогреватели, они должны быть достаточно большими и приспособленными для работы с водой с температурой около 50°C. Во многих домах верхний источник тепла имеет смешанную форму — теплый пол и радиаторы.
- Тепловой насос Источник тепла включает в себя тепловой насос мощностью 7-10 кВт, резервуар для горячей технической воды и наземный источник. Стоит добавить, что для данного типа отопительного прибора не потребуется дымоход или котельная. Технология теплового насоса удобна в тех местах, где нет доступа к газовой сети.