Тепловые насосы

Тепловые насосы в Узбекистане пока не получили широкого распространения, но во всем мире уже давно используются. Это оборудование предназначено для отопления и кондиционирования помещений любой площади, так как мощность их может составлять от нескольких единиц до нескольких тысяч киловатт.

Давайте подробнее разберемся, что такое тепловой насос?

Тепловой насос – агрегат обеспечивающий передачу тепла от внешней среды в помещение зимой и наоборот из помещений во внешнюю среду летом.

Зимой при минусовых температурах в окружающей среде все равно есть некоторое количество тепла, ведь «абсолютный ноль» то есть температура, при которой в воздухе совсем не остается тепла наступает при -273 градусах. Так что понятие холод весьма субъективно и основано в основном на наших ощущениях.

Как известно тепло может передаваться только от более горячего объекта, холодному, тепловой насос как раз нарушает эту закономерность и отнимает тепло от «холодного» воздуха на улице и передает в теплый дом. При этом холодный воздух становиться еще холоднее, а температура в помещении выше.

В качестве источника тепла может использоваться уличный воздух, вода из рек, водоемов или грунта и земля.

Наиболее эффективными являются грунт и вода, так как да глубине более 1 метра их температура практически не изменяется круглый год.  

В этой статье мы рассмотрим:

Преимущества теплового насоса:

• Возможность работать и на тепло и на холод
• Низкий уровень шума
• Высокая производительность, особенно у тепловых насосов берущих тепло из воды или грунта. Воздушные тепловые насосы при сильно низких температурах окружающей среды немного теряют свою производительность. Но в условиях нашего климата это незначительно
• Низкое потребление энергии, так как тепловой насос использует энергию не для выработки тепла, а для его транспортировки с улицы. Так потребляя 1 кВт энергии, тепловой насос может передать от 3 до 6 кВт тепла.

Рассмотрим все три источника тепла для теплового насоса

Источник тепла - вода

Водяные тепловые насосы в свою очередь разделяются на 2 типа:

Водяной тепловой насос с закрытым контуром

Этот тепловой насос представляет собой сеть пластиковых или полиэтиленовых труб уложенных на дно водоема (если такой имеется поблизости). По этим трубам циркулирует теплоноситель (например, этиленгликоль) и собирая тепло от окружающей его воды переносит к тепловому насосу.

Такая система имеет множество преимуществ: отсутствие земельных работ, что снижает затраты на монтаж системы, низкое потребление энергии и для такого контура не нужна система фильтрации как в системах с открытым контуром.

Единственным недостатком этой системы является вероятность того что водоем замерзнет и значительно снизится его эффективность. Но опять же в условиях климата Узбекистана это не является проблемой. 

 
Водяной тепловой насос с открытым контуром

Открытый контур подразумевает наличие как минимум двух труб по одной вода из водоема или скважины поднимается к тепловому насосу и отдает тепло. По второму контуру холодная вода сливается обратно в водоем или грунтовые воды. Глубина скважин зависит от региона, но в среднем составляет около 40-50 метров.

Достоинствами такой системы является небольшое количество земли для монтажных работ (бурения скважин), постоянная температура на протяжении всего года (около 7-10°С).

Недостатки теплового насоса с открытым контуром

Высокие затраты на бурение, необходимость дополнительной установки фильтров, так как тепловой насос имеет высокие требования по качеству воды, к тому же уровень расположения грунтовых вод всегда разный.

Источник тепла - грунт

При использовании почвы в качестве низкопотенциального источника тепла, стабильность обеспечивается стабильная работа теплового насоса. Так как на глубине более 1-1,5 м, температура почни одинаковая круглый год и не промерзает даже в самые лютые морозы. Реализовать такую систему отопления и кондиционирования можно так же двумя способами.

Тепловой насос с горизонтальным грунтовым коллектором

Тепловые насосы с грунтовым коллектором отличается от агрегата с вертикальным коллектором только способом укладки пластиковых труб (смотреть на картинках). При реализации данного способа укладки прорывают траншеи или котлован глубиной 2-3 м. и туда укладываются пластиковые трубы с шагом 0,7-0,8 м.

Основными преимуществами такого метода являются:

• постоянство поступления тепла
• нет необходимости в установки фильтров для воды или дополнительных насосов как в системах со скважинами.

Недостаток заключается в том, что на глубине расположения труб снижается температура грунта, так как мы постоянно забираем тепло, в результате с 1м² поступает лишь 20 кВт тепла.

Вертикальный грунтовый коллектор

Для реализации такого типа контура буриться некоторое количество скважин глубиной 75-100 м. без обсадных труб. В эти скважины опускаются пластиковые трубы U-образной формы и заливаются цементно-песчанным раствором.

Эти U-образные трубы соединяются между собой, и по ним циркулирует этиленгликоль, собирая тепло с глубоких слоев грунта. При бкрении скважен их лучше располагать на расстоянии 7 метров друг от друга.

Преимущества горизонтального грунтового коллектора:

• Постоянное неуменьшаемое тепло
• Минимальные затраты на электроэнергию при эксплуатации так как с 1 метра скважины глубже 15м. может доставляться до 100 кВт тепла.
• А недостатком является необходимость обширных буровых работ и большая площадь для тепловых насосов большой мощности.

Источник тепла — воздух

Воздушный тепловой насос размещается на улице, за пределами здания. Тепло взятое у окружающей среды передается в помещение, затем охлажденный теплоноситель поступает к наружному блоку и весь процесс повторяется. Воздушный тепловой насос работает по примеру обычного кондиционера «зима-лето». По сути эти кондиционеры и работаю т на основе системы теплового насоса.

Преимуществом такого теплового насоса является его общедоступность и простота установки, никаких масштабных работ проводить не нужно.

При температуре воздуха ниже -15 °С сильно снижается производительность теплового насоса. Поэтому такие установки применяются в основном в межсезонье или в регионах с редкими отрицательными температурами.