Автор статьи: Алексей Гавриленко, специалист компании Z500
Новые технологии стали постоянным и динамичным элементом нашего мира, это касается и способов обогрева и охлаждения наших домов. Одной из наиболее захватывающих инноваций в этой области являются тепловые насосы. Почему? Давайте разберемся, как тепловые насосы могут сэкономит ваши деньги и предоставить почти 100% энергонезависимость.
СОДЕРЖАНИЕ
Экономьте, не жертвуя комфортом: как работают тепловые насосы
Виды тепловых насосов: от воздушных до грунтовых
Зеленое будущее и энергонезависимость вашего дома
Экономьте, не жертвуя комфортом: как работают тепловые насосы
Тепловой насос работает по принципу холодильника, только как бы на изнанку. То есть, если холодильник выкачивает тепло из агрегата и передает его внешней среде, чтобы внутри было холодно, то тепловой насос выкачивает тепло из окружающей среды и передает ее дому. В двух словах — собираем тепло из окружающей среды, аккумулируем, передаем дому. Летом система работает наоборот, передавая дому холод.
Самое интересное, тепловой насос набирает энергию не у нагретых предметов, а из воды, грунта или воздуха, в зависимости от типа системы. Звучит пока что фантастически, НО — чем больше площадь и масса «предмета», у которого мы собираем тепло, тем большее количество энергии он сможет отдать. А значит, если этим предметом будет выступать земля, водоем или воздух — их потенциала вполне хватает, чтобы согреть или охладить целый дом.
Тепловой насос состоит из:
Коллекторных труб. Жидкость, протекающая в коллекторных трубах, как раз и вбирает в себя тепло окружающей среды (земли). Протяженность труб должна быть не меньше отапливаемой площади дома, поскольку чем больше площадь соприкосновения с грунтом, тем больше тепла мы сможем у него собрать. Поэтому трубы либо заглубляют глубоко в грунт, либо располагают в грунте на большой площади. Примите во внимание, что во втором случае этот грунт нельзя засаживать кустарниками и деревьями, нельзя и застраивать эту территорию.
Чтобы увеличить количество собираемого тепла, в качестве жидкости используют не воду, а т.н. «рассол» жидкость с наиболее высокими теплопоглощающими свойствами. Это же дает возможность собирать энергию даже, когда на улице мороз -10 градусов. Для разных моделей тепловых насосов минимально допустимая температура окружающей среды разная, она может составлять и -25°С. Из дома в окружающую среду эта жидкость попадает в максимально холодном состоянии.
Системы, которая аккумулирует собранное тепло и передает его дому. Это внутренний контур теплового насоса, заполненным составом – хладагент, компрессор, конденсатор, редукционный клапан. Давайте разберем подробнее, как это работает внутри.
Этап 1. В коллекторные трубы, на выходе из дома подается охлажденный «рассол». Проходя по всему трубопроводу он собирает тепло земли и передает внутреннему контуру теплового насоса в доме.
Этап 2. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом (например, фреоном). Хладагент, имея очень низкую температуру кипения (+3 °С), проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газ. Это происходит при низком давлении и низкой температуре. В газообразном состоянии хладагент достигает при этом температуры около + 8 °С. Т.е. то тепло которое антифриз собрал из окружающей среды должно быть достаточным для того, чтобы нагреть хладагент всего только до 8°С.
Этап 3. Из испарителя газообразный хладагент попадает, в компрессор (место, где он сжимается), при этом повышается его температура до +75 °С — +125 °С. Собственно, только на этом этапе и происходит основной расход энергии. Составляет он около 25% от того количества энергии, которую тепловой насос вырабатывает для обогрева. На 1 кВт фактически затраченной энергии вы получаете 3–8 кВт тепловой энергии.
Этап 4. Далее горячий хладагент поступает в конденсатор — второй теплообменник. В нем происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из трубопровода внутренней системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, при этом охлаждаясь и снова переходя в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к радиаторам внутри дома.
Этап 5. Хладагент проходит через редукционный клапан — давление при этом понижается, хладагент попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.
В холодное время года тепловые насосы используются для нагрева воздуха в помещении, а в теплое время года их вполне можно использовать для охлаждения дома. Принцип работы такого насоса при охлаждении помещения такой же, как и при отоплении. Только тепло в этом случае забирается из воздуха в помещении и отдается земле или водоему.
Виды тепловых насосов: от воздушных до грунтовых
Когда дело доходит до выбора теплового насоса для вашего дома, на первый план выходят стоимость, конкретные выгоды и особенности. Правильный выбор теплового насоса обеспечит эффективное и экономичное отопление вашего дома, соответствуя его размеру и особенностям местоположения.
Тепловой насос воздух-воздух
Воздушные тепловые насосы — это практичное и наиболее доступное решение. Тепловой насос воздух-воздух на самом деле представляет собой условно бытовой кондиционер, который способный работать даже при температуре до -25 градусов. Он идеально подходит для обогрева и кондиционирования воздуха в небольших домах.
Они легко устанавливаются и обслуживаются, и подходят для большинства климатических зон. Если площадь вашего дома не превышает 150 квадратных метров, нет необходимости инвестировать в высокопроизводительные системы отопления. Поскольку нет необходимости бурить скважины, установка воздушного теплового насоса позволит вам сократить срок окупаемости оборудования и также иметь значительные экономические выгоды в течение долгих лет.
- Бюджет: Доступные с точки зрения стоимости как при покупке, так и при установке.
- Эффективность: Подходят для большинства климатических зон и обеспечивают хорошую эффективность.
- Шум: Большинство имеют достаточно низкий уровень шума.
Тепловой насос вода-вода
Тепловой насос "вода-вода" использует грунтовые воды в качестве источника энергии. Однако важным условием для применения этого решения является наличие водоема поблизости от дома. При установке данного типа насоса проводится бурение скважин для извлечения низкопотенциального тепла из грунтовых вод. Важно отметить, что для проведения таких работ требуется получение соответствующего разрешения от специализированных органов.
- Бюджет: Требуют более значительных инвестиций на этапе установки, но обеспечивают долгосрочные экономические выгоды.
- Эффективность: Эффективность и долговечность системы "вода-вода" будут в значительной степени зависеть от качества грунтовых вод.
- Шум: Бесшумны, так как большинство компонентов находятся под землей.
Тепловой насос грунт-вода (геотермальные)
Геотермальные насосы считаются наиболее эффективным решением для обогрева помещений. Если ваш дом превышает 200 квадратных метров и расположен на участке с мягкой почвой, то установка геотермального насоса является наилучшим вариантом для вас. Важно, чтобы почва была мягкой, чтобы упростить процесс бурения скважин, в которых будут размещены геозонды.
Один из ключевых параметров, характеризующих эффективность геотермального насоса, — это среднегодовой коэффициент преобразования (СОР), который составляет 4.5. Это означает, что на каждый киловатт электроэнергии, затраченный на питание насоса, он будет генерировать 4.5 киловатт тепловой энергии.
Существуют два основных типа геоколлекторов: горизонтальные и вертикальные. Рекомендуется устанавливать вертикальные геоколлекторы.
Но почему не выбрать горизонтальный геоколлектор, ведь его установка обходится дешевле? Ответ прост: для размещения горизонтального коллектора потребуется значительная площадь участка, включая километры труб и много соток земли. Поэтому такой участок оказывается малопригодным для выращивания сельскохозяйственных культур, в отличие от вертикального геоколлектора.
- Бюджет: Требуют значительных инвестиций, но обеспечивают долгосрочные экономические выгоды.
- Эффективность: Имеют высокую эффективность и могут работать стабильно в разных климатических условиях.
- Шум: Могут быть более шумными из-за компрессора и вентиляторов.
Зеленое будущее и энергонезависимость вашего дома
Установка теплового насоса в частном доме не только обеспечивает комфортное экономичное отопление и кондиционирование воздуха, но и энергонезависимость вашего дома, повышая вашу экологическую ответственность.
Снижение выбросов углекислого газа. Тепловые насосы эффективно перерабатывают доступные источники тепла, такие как воздух, вода или грунт, в тепловую энергию. Это позволяет значительно снизить использование ископаемых топлив, таких как природный газ или нефть, которые являются основными источниками выбросов парниковых газов. |
Источник возобновляемой энергии. Тепловые насосы работают на основе тепла, извлекаемого из окружающей среды, что делает их источниками возобновляемой энергии. Это означает, что вы сокращаете зависимость от ограниченных источников энергии и способствуете вашей устойчивости в энергетическом секторе. |
Тепловые насосы извлекают больше энергии, чем потребляют. Установка теплового насоса делает ваш дом независимым от энергопоставщиков. |
Какой тепловой насос лучше?
Давайте коротко подведем итоги по каждому из типов тепловых насосов:
Грунтовые тепловые насосы наиболее подходят для использования в частных домах с большой площадью. Экономическая эффективность этой системы возрастает с увеличением площади помещений, что делает их особенно привлекательными для владельцев просторных жилых домов. Одной из важных особенностей грунтовых тепловых насосов является их способность работать в любом регионе, даже в самых холодных. Это объясняется тем, что источником тепла для них служит земля, которая имеет постоянную температуру в течение всего года.
Воздушные тепловые насосы находят широкое применение как в новостроящихся домах, так и при модернизации уже существующих систем отопления. Они подходят для домов площади до 150 м2. Наиболее оптимальное использование воздушных тепловых насосов наблюдается в регионах с умеренным климатом, где средняя температура воздуха в отопительный период остаются относительно высокой, максимум до -25°C. Для обеспечения эффективности работы воздушного теплового насоса часто используется бивалентная схема, при которой он работает в паре с дополнительным источником тепла, таким как электрокотел. В этой схеме тепловой насос функционирует до достижения определенной температуры (точки бивалентности), которая, например, может составлять -7...-11 °C. Когда наступают периоды с пиковой нагрузкой в течение нескольких дней в холодное время года, дополнительный нагреватель принимает на себя основную часть нагрузки. Такая комбинированная схема позволяет использовать только тепловой насос при более мягких погодных условиях, при этом включая дополнительный источник тепла в качестве резерва в более холодные периоды.
Водяные тепловые насосы представляют собой отличный источник тепла в зимний период и эффективный поглотитель тепла в жаркое лето. Более высокая температура грунтовой воды способствует увеличению эффективности работы насоса. Однако бесперебойная и эффективная работа водяных тепловых насосов фактически зависит от, по меньшей мере, двух факторов. Первым из них является качество воды, которое поступает в насос из впускного колодца. Важно, чтобы вода была чистой и не содержала загрязнений или примесей, так как это может повлиять на эффективность работы насоса и срок его службы. Вторым фактором является глубина уровня воды при прокачке. Идеальная глубина уровня воды составляет от 10 до 15 метров. Если уровень воды находится на более глубокой глубине, это может привести к увеличению потребляемой мощности насоса при эксплуатации или даже к необходимости регулярной промывки нагнетательной скважины.
Как видим, выбор теплового насоса зависит от ваших конкретных потребностей и бюджета. Если вы стремитесь сэкономить сейчас, воздушные тепловые насосы могут быть хорошим выбором для небольшого дома. Если же вас интересует долгосрочная эффективность и экологические преимущества, водяные или грунтовые тепловые насосы, в зависимости от условий участка, могут быть идеальным решением для вашего дома.
Подписывайтесь на наш ютуб канал, там мы выкладываем видеообзоры на наши проекты домов:
Была ли вам полезна наша статья? Есть ли что добавить? Пишите внизу в комментарии ваше мнение.
ПОПУЛЯРНЫЕ ВОПРОСЫ:
|
