Тепловые насосы

Основными элементами геотермальных систем отопления являются тепловые насосы, главные составляющие которых – испаритель, конденсатор, компрессор, терморегулятор и хладагент, циркулирующий по замкнутой системе.

Правильное объединение представленных элементов в единую систему, дает возможность выделять из окружающей среды (грунт, воздух или вода) низкопотенциальное тепло, с последующим превращением его в высокопотенциальное, необходимое для работы систем отопления и обеспечения горячей водой.

Принцип работы

Принцип работы любого теплового насоса имеет близкое сходство с работающим холодильником с той лишь разницей, что в холодильнике происходит отбор тепла с последующим его вытеснением на радиатор, тогда как тепловой насос отбирает тепло из окружающей среды и передает его отопительной системе.

Происходит это следующим образом:

  1. Осуществляется подача хладагента в испаритель, здесь испарение достигается путем резкого уменьшения давления
  2. При испарении к хладагенту переходит тепло стенок испарителя, поступающее из окружающей среды, затем хладагент, превращаясь в газ, поступает в компрессор
  3. Хладагент, находящийся в газообразном состоянии, после поступления в компрессор подвергается воздействию высокого давления. В результате этого обеспечивается нагрев хладагента до 120-125°С и дальнейшее перемещение в конденсатор, где происходит передача тепла теплоносителю. После «отдачи» тепла хладагент вновь переходит в жидкое состояние, и цикл повторяется до достижения заданной температуры
  4. Работа теплового насоса контролируется терморегулятором, размыкающим и замыкающим цепь, отвечающую за пуск или остановку компрессора

Схема работы теплового насоса

Принцип работы геотермального отопления

Суть работы геотермального отопления сводится к тому, что происходит отбор низкопотенциального тепла из окружающей среды, его превращение в высокопотенциальное тепло с последующей подачей в дом.

Для обеспечения работы теплового насоса требуется электроэнергия, правда, ее затраты в 3-4 раза ниже, чем получаемая тепловая энергия. КПД теплового насоса является максимальным и превосходит любые котлы отопления. Очевидна и эффективность его использования, проявляющаяся в значительной экономии денежных средств.

Правда, нужно учесть, что стоимость устройства геотермальной системы отопления является весьма высокой, а окупаемость наступает не ранее, чем через 15-20 лет эксплуатации.

Тепловые насосы можно классифицировать по нескольким типам, основными из которых является вид источника, который «отдает» низкопотенциальное тепло. По такому критерию тепловые насосы можно разделить на:

  • Грунтовые;
  • Воздушные;
  • Водяные;
  • Комбинированные.

Наиболее эффективными и стабильными считаются тепловые насосы, контур которых расположен в грунте. Однако это значительно удорожает проведение работ, выполнение которых невозможно без использования спецтехники.

Воздух-воздух

Суть работы тепловых насосов, работающих от воздушного источника, сходна с работой геотермальных насосов. Отличие состоит только лишь в том, что в качестве источника тепла выступает не грунт, а воздух. Подобные насосы можно подразделить на два типа систем – воздух-вода и воздух-воздух.

Тип системы определяется средой, используемой для распространения тепла в здании – вода либо воздух. Основным достоинством «воздушных» тепловых насосов, в сравнении с геотермальными, является куда меньшая их стоимость.

Это обусловлено отсутствием необходимости проведения сложных монтажных работ по установке подземного контура.
Тепловой насос, который работает по системе воздух-воздух, предназначается только для нагрева воздуха внутри помещения. Тепло извлекается из воздуха, который находится снаружи посредством испарительного блока, установленного на стене здания.

Тепловой насос воздух-воздух

Далее тепло переправляется в конденсатор, который помещается уже внутри помещения. Здесь тепло передается внутреннему воздуху, который после подогрева возвращается обратно в помещение. В случае необходимости отопления больших площадей используются различные системы распределения воздушных потоков.

Тепловые насосы типа воздух-воздух предназначены только для отопления. К достоинствам можно отнести высокую производительность и уровень теплоотдачи.

Основным недостатком является значительные колебания в производительности, зависящие от температуры наружных воздушных масс. В этом отношении геотермальные тепловые насосы являются гораздо более стабильными, так как температура грунта в месте укладки контура является практически неизменной.

Несмотря на нестабильную производительность, тепловые насосы системы воздух-воздух являются весьма популярными благодаря своим экологическим и эксплуатационным показателям.

Вода-вода

Конструкция тепловых насосов, работающих по принципу вода-вода, имеет близкое сходство с геотермальными насосами. Разница состоит лишь в том, что в качестве источника выступает не грунт, а вода (естественные и искусственные водоемы, грунтовые и сбросные воды).

Высокая среднегодовая эффективность объясняется высокой температурой теплоносителя в зимнее время. При устройстве теплообменника в виде спирали можно значительно снизить площадь установки. Как и любое отопительное оборудования тепловым насосам вода-вода присущи свои достоинства и недостатки.

Тепловой насос вода-вода

Отрицательные стороны:

  • Высокая стоимость теплового насоса;
  • Невозможность эффективного использования при значительном удалении от источника тепла;
  • Конкретные требования к возможностям подающего источника.

Перечисленные недостатки полностью перекрываются следующими достоинствами:

  • Минимальная площадь для установки контура;
  • Нет необходимости использовать спецоборудование;
  • Высокий уровень КПД;
  • Возможность организации не только отопления, но и горячего водоснабжения и пассивного охлаждения;
  • Бесперебойная работа;
  • Длительный срок эксплуатации;
  • Простота техобслуживания;
  • Минимальный расход электричества в пересчете на производительность.

Воздух-вода

По принципу работы тепловой насос воздух-вода сходен с эксплуатацией бытового кондиционера с той лишь разницей, что в результате их работы охлаждается не воздух, а теплоноситель (чаще всего это вода).

Тепловой насос воздух-вода

Тепловые насосы воздух-вода, в отличие от насосов системы воздух-воздух, способны организовать не только отопление, а также и горячее водоснабжение.

Единственный их недостаток состоит в том, что высокая производительность возможна только тогда, когда температура не опускается ниже -15°С. Поэтому стабильная работа тепловых насосов воздух-воздух, воздух-вода и высокая их производительность достижима только в соответствующих климатических условиях.

 
Поделитесь статьей с друзьями:

Публикации по теме:

 
Котел для отопления частного дома

Частное строительство – достаточно трудоемкий и многоэтапный... 

Открытая и закрытая системы отопления

Под гидравлической подразумевают отопительную систему,... 

Как выбрать циркуляционный насос

Принцип работы обычной системы отопления в небольшом доме... 

Система отопления двухэтажного дома

Чтобы в собственном доме всегда было тепло, потребуется...