+38 (044) 364 35 44 +38 (097) 827 44 54 info@comfortsellers.com.ua

Теплові насоси – екологічні та економні установки

 

Тепловий насос – універсальна система, яка об’єднує функції котла, гарячого водопостачання і кондиціонера.

Історія винаходу пристрої

Принцип роботи теплового насосу базується на зворотному циклі Карно. Історія їх виникнення почалася ще в 1834 році, коли Джекоб Перкінс побудував першу холодильну машину.
Концепція теплових насосів була розроблена на базі циклу Карно в 1852 році фізиком і інженером Вільямом Томпсоном (Лорд Кельвін). Надалі вона удосконалена австрійським інженером Петером Ріттером фон Риттингером, він спроектував і встановив перший тепловий насос.
А через сто років, у 1930-ті роки, винайшли перший повноцінний тепловий насос, який обігрівав приміщення і постачав мешканцям будинку гарячу воду. Дану функціональну установку вперше представили в Англії, а після – і в США.
Після цього почалося активне виробництво теплових насосів по всьому світу і з кожним роком воно набирає все більше обертів і швидко вдосконалюється. Потужну систему часто встановлюють як в приватних будинках, так і у великих офісних та промислових будівлях (“The Empire State Building” (Нью-Йорк, США)).

 

Принцип роботи теплового насоса

Принцип роботи теплового насоса практично нічим не відрізняється від звичайного холодильника. Тільки в якості «морозилки» використовується грунт, вода або повітря із зовнішнього середовища (в залежності від типу теплового насоса).

Насос має 4 ключові складові: випарник, конденсатор, компресор і дросельний клапан.
Цикл роботи насоса починається з того, що холодоагент проходить контур випарника, «відбираючи» у них невеликий потенціал теплової енергії. Далі, робоче тіло надходить в компресор (апарат, здатний стискати газоподібні речовини), де «капітал» примножується  внаслідок ще більш ефективного стискання.

 

На виході з компресора, фреон має максимальну енергію, яку він готовий віддати в контур опалення, проходячи через теплообмінник конденсатора. Віддавши максимально можливу кількість тепла, холодоагент, вже в рідкому стані проходить через дросельний (розширювальний) клапан, зменшуючи свій тепловий потенціал. Це вигідно, тому що чим більше буде різниця між робочим тілом і нагріваючим середовищем, тим ефективніше буде відбуватися теплообмін в контурі випарника (більший «стартовий капітал» і менше витрачається електричної енергії).

Види теплових насосів

Залежно від джерела відбору тепла, теплові насоси діляться на:

Тепловий насос “Грунт – Вода” (геотермальний насос)

Геотермальний тепловий насос – система центрального опалення або охолодження, яка функціонує за допомогою теплової енергії землі. Даний агрегат використовує геотермальну енергію землі, так як грунт здатний віддавати тепло незалежно від погодних умов, адже на глибині 5-7 метрів температура, практично, постійна протягом всього року (+ 7°C – + 12°C). Постійна температура грунту створює основу для високої ефективності перетворення низькопотенційного тепла для обігріву приміщень і гарячого водопостачання.

Переваги:

  • високий і стабільний ККД протягом року, так як температура грунту протягом року незмінна;
  • можливість річного охолодження;

Недоліки:

  • висока вартість обладнання і витрати на його установку;
  • при установці цих агрегатів потрібна значна площа для буріння свердловин або прокладки колекторів в грунт.

Слід зазначити, що грунтовий колектор може бути як горизонтальним, так і вертикальним.

Горизонтальний колектор геотермального теплового насоса розміщується в спеціально викопаних горизонтальних траншеях нижче глибини промерзання грунту (1,2 метра і вище). Найбільш часто ці пристрої використовуються для приватних будинків і для їх розміщення потрібна велика площа. Особливостями горизонтальних колекторів в теплових насосах є високі річні коефіцієнти ефективності та надійність, а також те, що площа земельних робіт залежить від потужності теплового насоса.

Вертикальний колектор геотермального теплового насоса розміщується вертикально в свердловини, глибиною до 200 метрів. Пристрої актуальні для установки на невеликих ділянках, де немає достатньої площі для розміщення горизонтальних колекторів. Кількість вертикальних зондів залежить від потужності теплового насоса.

Тепловий насос “Вода – Вода”

Теплові насоси вода-вода – ідеальне рішення для тих, хто живе поблизу зони знаходження водойм. Це можуть бути як поверхневі води (річки, озера), так і грунтові (свердловини). Установка даної системи легше, ніж “грунт-вода”, так як водяний колектор просто укладається на дні водойми. Довжина колектора залежить від потужності насоса.

Тому дуже важливо, щоб розмір водойми був достатнім для розміщення контура теплового насоса. Крім того, тепловий насос «вода-вода» має найбільш високий коефіцієнт ефективності, так як температура води на дні водойми практично не змінюється в залежності від сезону і завжди дорівнює плюсового значенням.

Використання теплового насоса “вода-вода” – не тільки відмінне і економічне рішення для обігріву приміщення будь-яких розмірів, але і хороший варіант для вирішення проблеми з гарячим водопостачанням.

Тепловий насос “Повітря – Вода”

Тепловий насос повітря-вода розрахований на цілорічне використання, він утилізує тепло зовнішнього повітря. Його особливістю є можливість працювати як на обігрів і підготовку гарячої води, так і на охолодження приміщення. Даний агрегат не може працювати самостійно, так як його продуктивність залежить від температури (чим вона нижча, тим менше тепла виробляє тепловий насос). Він може стати частиною вже існуючої системи опалення, значно підвищивши її продуктивність і відмінно доповнивши її.

Принцип роботи теплового насоса цього типу досить простий. Пристрій витягує тепло з зовнішніх повітряних мас і передає його воді. Істотною перевагою такого обладнання вважається невеликий рівень  шуму і відносно низька ціна, в порівнянні з іншим типами теплових насосів.

Тепловий насос “Повітря – Повітря”

Однією з найвагоміших переваг теплового насоса повітря-повітря є те, що для його монтажу потрібно найменше зусиль (в порівнянні з іншими видами теплових насосів). Цей тип може виробляти теплову енергію взимку, і холодну – влітку.

Важливо відзначити, що теплові насоси «повітря-повітря» можна застосовувати не тільки для опалення будинку, але і для охолодження.

Основними перевагами таких теплових насосів є їх висока економічність, безпека і зручність в експлуатації, а також низький рівень шуму при роботі.

Переваги теплових насосів

  • Ефективність. При температурі зовнішнього повітря + 7 ° C і нагріванні води в контурі опалення до + 35 ° C, COP (Coefficient of performance показує у скільки разів виробленої теплової енергії більше, ніж витраченої електричної) теплового насоса становить 4,3 – 4,8;
  • Універсальність використання. Агрегат здатний забезпечити комфорт в будь-який сезон. Взимку він використовується для нагріву приміщень, влітку – для охолодження;
  • Екологічність. Тепловий насос не виділяє шкідливих викидів в атмосферу або перегрітих газів;
  • Безпека. При використанні теплового насоса не використовується паливо, отже, немає відкритого вогню. Немає необхідності втручатися в роботу насоса і плюс до всього – захисна автоматика для аварійних випадків;
  • Простота у використанні. Теплові насоси, в основному, повністю автоматизовані, що позбавляє користувача від необхідності втручатися в роботу апарату;
  • Невибагливість до системи вентиляції. Тепловий насос не передбачає особливих вимог до системи вентиляції, на відміну від традиційних газових і, тим більше, твердопаливних котлів. А також не потребує частого обслуговування, завдяки замкнутому контуру холодоагенту;
  • Довговічність. Теплові насоси можуть працювати до 20 років без капітального ремонту;
  • Ергономічність. Внутрішні блоки теплових насосів займають вкрай мало місця в приміщенні в порівнянні з котлами. А сама габаритна частина даного агрегату – зовнішній блок, розміщується за межами приміщення.

Особливості теплових насосів

  • Обмежений низькотемпературний режим (у випадку з повітряними тепловими насосами). Теплові насоси в режимі опалення не можуть працювати при температурі зовнішнього середовища нижче -22°C.
  • Ефективність використання в тандемі з системою теплої підлоги в зв’язку з низькою температурою теплоносія (не вище + 35°C).
  • Непостійний показник ефективності (у випадку з повітряними тепловими насосами). Максимальне значення СОР досягається тільки при роботі в номінальному режимі (+ 7°C / + 35°C), при зниженні температури зовнішнього середовища він зменшується.
  • Складний монтаж геотермальних насосів. Підготовка до встановлення теплового насоса типу «грунт-вода» вимагає проведення земляних робіт, що тягне за собою додаткові витрати. Тим ні менш, насоси такого типу є найефективнішими і мають стабільне значення СОР. Так що, установку такого насоса можна сприймати як надійний депозит.