Тепловий насос

Що таке тепловий насос?

Теплові насоси — це складні системи, які примножують теплову енергію, отриману з альтернативних джерел, а потім направляють її на опалення приміщень. В якості джерела тепла може бути земля, навколишнє повітря або грунтові води.

Теплонасоси використовуються не тільки у будинках, але й у різних технологічних процесах, промисловій сфері, будівництві. Вони також застосовуються для нагріву води, наприклад, у басейнах.

Чому теплові насоси — вигідна заміна газового та електричного опалення

Сонце та повітря є джерелами невичерпного низькотемпературного тепла. Така теплова енергія — безкоштовна та поновлювана.

Тепловий насос переносить або перекачує цю енергію з одного середовища в інше. Про принцип роботи теплового насоса — далі у статті.

Як працює тепловий насос для опалення будинку

У конструкції насосів задіяний контур з циркулюючим у ньому холодоагентом, на зразок того, як це реалізовано у холодильних агрегатах. Однак теплонасос працює інакше: пристрій забирає теплову енергію від навколишнього середовища, перетворюючи її в корисну для приміщення. Виходить своєрідний «холодильник навпаки».

Принцип дії теплонасоса

Розбираючись у тому, що таке тепловий насос і як він працює, важливо виділити 5 етапів:

1. Закипання фреону у випарнику.
2. Стиснення холодоагенту компресором.
3. Передача тепла конденсатора опалювальному контуру.
4. Проходження охолодженого сконденсованого холодоагенту через дросельний клапан.
5. Повернення охолодженого та рідкого фреону у теплообмінник випарника.

Призначення теплових насосів — опалення та охолодження. Додатковою функцією є нагрів води для використання у побуті або на виробництві. Це найбільш функціональне обладнання у порівнянні з будь-якими котлами або кондиціонерами.

Працює тепловий насос дуже економно, адже він витрачає енергію тільки на роботу компресора та циркуляційних насосів. Енергоефективність обладнання дуже висока. Коефіцієнт перетворення енергії досягає 4-6 і навіть вище. Це означає, що кожен використаний кіловат енергії перетворюється тепловими насосами в 3-5 кіловат тепла, що йдуть на обігрів будинку або на нагрів води.

Як приклад: газовий котел, з огляду на діючі тарифи на газ, у 2-3 рази дорожче в експлуатації, ніж тепловий насос. За обігрів будинку або нагрів води тепловим насосом потрібно платити значно менше, ніж при використанні електрокотла чи бойлера. Економія витрат на опалення може сягати 75-80%!

Звідки тепловий насос може отримувати тепло

Існує багато способів знизити витрати на опалення. Одним з найбільш ефективних є саме використання теплонасосів. Це обладнання може діставати теплову енергію з:

• підземних грунтових вод на глибині до 15-20 м;
• майданчиків ґрунту з глибиною укладання горизонтального колектора до 1,2-1,5 м;
• глибоких пробурених свердловин глибиною до 40-50 м;
• найближчої водойми.

Типи теплових насосів

Існують системи, що використовують тепло повітряного середовища, геотермальну теплову енергію або пристрої, які отримують гідротермальне тепло. Виділимо кілька основних типів теплонасосів.

Геотермальний (грунт-вода) тепловий насос: що це таке

Що таке теплові насоси геотермального типу? Це система, що черпає надлишки тепла з шару поверхневого ґрунту, глибинних свердловин або найближчої водойми. На глибині, що трохи нижче за шар, який промерзає, температура землі завжди вище нуля — до +5 … 10°C. За літній час земля накопичує досить тепла, щоб грунтовий тепловий насос зміг опалювати приміщення протягом усієї зими.

Для накопичення тепла укладається трубчастий пластиковий колектор або опускаються подвійні зонди, в яких циркулює теплоносій, стійкий до замерзання. Чим більше житлової площі, тим довші труби колектора або глибина зондів. Питома потужність тепла для різних грунтів може варіюватися від 8 до 32 Вт/м². Враховують також характеристики грунту та його шарів, що потребує геологічних вимірів.

Гідротермальні (вода-вода) теплові насоси: що це таке

Принцип роботи такого теплонасоса заснований на добуванні тепла з підземних вод. Температура води на глибині цілий рік тримається на позначці близько +10 °С. Слід зауважити, що обладнання досить складне при монтажі та в обслуговуванні.

Для монтажу такого обладнання потрібно провести аналіз глибини водного горизонту, а також кількості, якості та чистоти води. Його функціональні можливості та продуктивність не залежать від атмосферних умов або сезону. Коефіцієнт перетворення енергії для водяного насоса досягає 5, а в деяких випадках може бути ще вище.

Насос тепловий вода-вода — вигідний варіант тільки за умови правильного підбору та розрахунку обладнання, а також висококваліфікованого монтажу та пусконалагодження.

Зверніть увагу: ціна геотермального та водяного теплового насосу досить висока. Це обумовлено необхідністю проведення попередніх досліджень і дорогих монтажних робіт.

Аеротермальні (повітря-вода) теплові насоси: що це

Такий теплонасос відрізняється демократичною ціною та простий при встановленні. Він підходить для інтеграції у модернізовану систему опалення, а також легко встановлюється та швидко окупається при експлуатації у новому будинку. Оскільки його теплова продуктивність залежить від температури навколишнього середовища, повітряний тепловий насос вигідно використовувати в бівалентних схемах, з іншим резервним джерелом тепла.

Загальна потужність теплового насоса з резервним джерелом стає меншою, як і його вартість. При цьому така система теплових насосів відрізняється оптимальною енергоефективністю та економічністю.

Розрізняють моноблочну компоновку або комплект, що включає зовнішній та внутрішній блоки. Повітряний інверторний тепловий насос точно і економно відповідає на пріоритетні навантаження по теплу, гарячому водопостачанню або холоду. Коефіцієнт енергоефективності цих систем — до 5 і більше, вони здатні працювати навіть при температурі зовнішнього середовища до -25°C.

Це найбільш популярні теплові насоси для впровадження у помірному кліматі на більшості територій України. Таке обладнання швидко окупається та підходить для встановлення у новому будинку як у містах-мільйонниках, так і в регіонах.

Чудовим прикладом теплового насоса повітря-вода є серії Arctic Home Basic і Arctic Home Smart — високоефективне обладнання компанії Mycond.

Більше про теплові насоси бренду Mycond ви можете дізнатися тут.

Що таке тепловий насос повітря-повітря

Теплонасос, який використовує тепло вентиляційного або зовнішнього повітря, за схемою своєї роботи схожий на кондиціонер, який працює на «охолодження/обігрів». Однак його пріоритетом завжди залишається опалення.

Такі теплові насоси відрізняються чудовою енергоефективністю у будь-яку пору року. Крім цього, вони можуть бути обладнані комплектом для забезпечення гарячої води.

Переваги теплових насосів

Будь-який тепловий насос — це ефективне обладнання, що має безліч сильних сторін:

• Використовуються інноваційні технології для теплопостачання, кондиціонування та гарячого водопостачання (ГВП).
• Витрати на опалення та ГВП знижуються у кілька разів.
• Тепловий насос характеризується екологічною чистотою: немає викидів CO2, тому навколишнє середовище не забруднюється.
• Не потрібні нагляд, узгодження, постійний контроль за безпекою обладнання.
• Контроль мікроклімату здійснюється за допомогою спеціальних датчиків температури та вологи.

Як вибрати теплонасос: поради фахівця

Насоси теплові представлені безліччю моделей з різними характеристиками, тому для правильного вибору цього устаткування потрібно врахувати багато нюансів. У першу чергу такі:

• Розрахувати теплову потужність пристрою, яка повинна покрити будь-які тепловтрати будівлі, враховуючи й ті, що виникають у найбільш холодну пору року. При цьому треба розрахувати середню зимову температуру для вашого міста.
• Враховувати кліматичні умови регіону, якщо використовується насос повітря-повітря. Важливо правильно вибрати точку бівалентності — критичну позначку, коли система теплового насоса повинна перейти на резервний обігрівач.
• Передбачити, яка кількість тепла повинна подаватися обладнання протягом 1 години, щоб температура повітря у приміщенні відповідала заданому значенню.

Тут треба зауважити, що найкращим є точний розрахунок фахівцями. Слід врахувати розміри вікон, товщину та матеріал виготовлення стін, а безпосередньо для підрахунку потужності обладнання потрібно використовувати складні формули.

Економічні та ефективні теплові насоси

З правильно підібраним тепловим насосом ви можете забути про проблеми з опаленням приміщень і заощадити за рахунок використання теплової енергії з поновлюваних джерел. Однак тільки висококваліфіковані фахівці зможуть підібрати потрібне обладнання. При цьому професіонали будуть враховувати зв’язок з конкретною ділянкою приватного будинку, інженерні системи, планування будівлі та багато інших нюансів.

Від правильних розрахунків залежать вартість системи, її ефективність і надійність.

Для реалізації таких проектів необхідно звернутися до професіоналів, які допоможуть вам вибрати найкращий варіант, який підійде вам за потужністю та ціною.