Тепловые насосы 

Смотреть видео

В последнее время источники альтернативной энергии становятся все более актуальными в современном мире. Именно поэтому, в силу постоянного удорожания энергоресурсов и повышения тарифов, в современных условиях энергосберегающие технологии получают все большее распространение.

Тепловой насос – это компактная отопительная установка, предназначенная для автономного обогрева дома, горячего водоснабжения и кондиционирования жилых и производственных помещений. Тепловые насосы экологически чистые системы, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а так же чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3 – 4 кВт тепловой энергии.

Тепловые насосы являются новым решением вопроса обоспечения теплом. Тепловой насос имеет большой срок службы до капитального ремонта (до 15 – 20 отопительных сезонов) и работает полностью в автономном режиме.

Отопление загородного дома и подготовка горячей воды тепловым насосом для семьи из трех человек в доме площадью 250 кв.м. потребует 5-7 кВт номинальной электроэнергии. В то время, как для электрокотла понадобится минимум 20 кВт.

Объекты обогрева ТН

• Бассейны;
• Дачи, коттеджи;
• Квартиры;
• Гостиницы, рестораны;
• Коттеджные городки;
• Офисно-торговые центры;
• Производственные помещения.

Тепловые насосы и отопление. Устройство теплонасоса.
Монтаж, управление и сервис тепловых насосов

Идея получения тепла и отопления помещений с помощью теплового насоса появилась почти век назад. Недорогие и необслуживаемых герметичные холодильные компрессоры, появившиеся в последние 10 лет, позволили сконструировать тепловые насосы - геотермальные системы отопления, затраты на построение которых соизмеримы с другими вариантами систем отопления.

Тепловые насосы и система геотермального отопления – состоит из трех контуров, которые связаны между собой теплообменниками:

- внешний геотермальный контур, отвечает за поступление низкотемпературного тепла из земли;

- фреоновый контур с компрессором и холодильная автоматика (собственно сам тепловой насос);

- система отбора тепла (система отопления).

При эксплуатации геотермального теплового насоса в качестве отопления дома Вам не потребуется строить отдельное помещение под котельную. Тепловые насосы устанавливаются в любом техническом помещении. Использование теплового насоса немногим отличается от эксплуатации стандартного электрокотла. Благодаря небольшому потребелению электрического тока, тепловой насос легко может быть запитан к резервным источникам электроснабжения (дизель-генератор, ветрогенератор).

Предложение — пример системы отопления дома тепловым насосом.

Рассмотрим систему отопления и снабжение горячей водой при помощи теплового насоса двухэтажного загородного дома площадью 130-150 м2.

Соблюдая современные требования к теплоизоляции дома, тепловая мощность составит 12 – 15 кВт. Потребление электричества составит 3.2-4 кВт. Теплонасос может изготовлен как в однофазном, так и трехфазном исполнении.

В общих чертах техническое построение системы отопления может выглядеть следующим образом:

 Горизонтальный геотермальный контур теплового насоса.

Длинна внешнего - геотермального контура для расчетных 12 кВт тепловой мощности в среднем будет составлять 400 м. Общая протяженность траншеи для укладки трубы будет равняться 200 м. Минимально допустимое расстояние между соседними трубами 0.8 м. Прокладка труб геотермального контура теплового насоса производится на глубине от 1.2 до 1.5 м. Методы укладки трубы контура теплонасоса показаны на рис. 2,3. Для снижения гидравлического сопротивления геотермального контура его разделяют на отдельные петли длинной по 200 м. Для проиводства тепловой мощности 15-16 кВт требуется внешний контур длиной 500-600 м.

Отдельные петли геотермального контура соединяют в коллекторе который устанавливается в доме, и соединяются с тепловым насосом.

Рис. 1. Стандартная укладка геотермального контура.

Рис. 2 Укладка геотермального контура спиралью.

Геотермальный контур в скважине.

Если доступная территория не позволяет выполнить горизонтальный геотермальный контур требуемого размера, то применют альтернативную укладку геотермального контура. Комбинированный контур состоит из скважин по 30-50 м в глубину и горизонтальных участков между ними. После монтажа труб в скважины (рис. 4) их заполняют бетонитом.

Рис. 3 Ввод петли геотермального контура в скважину.

Тепловой насос.

Тепловой насос (рис. 5)исполнен в шумоизолированном корпусе размером 1х0.5х1 м. В конструкции применяется современный спиральный компрессор, пластинчатые теплообменники и стандартная холодильная автоматика для поддержания требуемой температуры теплоносителя или погодозависимая автоматика на базе контроллера.

Рис. 4 Тепловой насос с открытыми для обслуживания дверцами.

Рис. 5. Котельная на базе теплового насоса с бойлером косвенного нагрева для ГВС.

Рис. 6 Стандартный щиток управления тепловым насосом.

В конструкцию теплового насоса входят циркуляционные насосы внешнего контура и системы отопления, а также автоматический воздухоотводчик (спускник воздуха) и предохранительные клапаны системы. Чтобы осуществить монтаж теплового насоса, в помещении не требуется специального оснащения.

При варианте установки теплового насоса в отдельном помещении с хорошей шумоизоляцией, в конструкции может применят недорогой поршневой компрессор (рис. 7).

Автоматика управления тепловым насосом может быть исполнена в двух вариантах:

• электронный термостат для поддержания заданной температуры теплоносителя;
• контроллер с погодозависимым управлением и дополнительными сервисными функциями (рис. 8).

Применение погодозависимого контроллера кроме стандартных функций управления системой отпления, позволяет дистанционно вести контроль за работой теплового насоса по проводной или WiFi сети через стандартный протокол MODBUS/RTU. Погодный контроллер поддерживает модемную связь, а также GSM-модемы. Работа в GSM-сетях производится как на уровне отправки и приема управляющих и информационных SMS сообщений, так и использование GSM-связи по протоколу CSD (MODBUS/RTU через GSM). Использование данных функций помогает подключить тепловые насосы к системам «умный дом» или осуществлять контроль за системой с мобильного телефона.

Управление геотермальными тепловыми насосами осуществляется при помощи интуитивного меню на русском языке, также ведется журнал событий и ошибок позволяющий обнаружить возможные неисправности и отслеживать некорректные действия пользователей.

В щит управления тепловым насосом входит монитор электросети, который автоматически отключает компрессор при возникновении проблем в электроснабжении, он же и возобновляет работу системы отопления при восстановлении оптимальных параметров.

Система отопления с помощью теплового насоса.

С тепловым насосом можно эксплуатировать любые системы отопления. Для повышения энергоэффективности рекомендуется использование и устройство системы отопления «теплый пол» (коэффициент энергоэффективности при этом достигает 4-5).

При укладке теплого пола используют полиэтиленновые трубы (PEX,PERT) диаметром 16 мм c антидиффузионным слоем. Методы укладки труб и расстояние между ними определяется проектом. Отопление типового дома будет примерно таким:

• на первом и втором этажах дома устанавливаются коллекторы теплого пола на 5-6 петель;
• коллекторы соединяются с тепловым насосом стояком из PPR или PEX труб;

Регулировка температурного режима в помещениях возможно реализовать по экономичному варианту с помощью 2 температурных датчиков (на 1 и 2 этаже) или в варианте - независимое регулирование температуры в каждом помещении.

Горячее водоснабжение.

Возможные варианты исполнения системы горячего водоснабженияв доме:

Применение обычного бойлера с электрическим ТЭНом. На вход и выход которого заводится циркуляционная петля от дополнительного теплообменника снятия перегрева, установленного в тепловом насосе. В зимний период, когда компрессор теплового насоса работает продолжительное время, фреон с выхода компрессора нагревает горячую воду до температур 65-70*С практически без использования электроТЭНа. В летний период используется электрический нагрев.

Используется бойлер косвенного нагрева (рис. 5). Переключение между режимом нагрева бойлера и отоплением осуществляется трехходовым клапаном, управляемым датчиком температуры бойлера. В данном варианте нагрев горячей воды от теплового насоса возможен и при отключенном отоплении.

Система охлаждения и кондиционирования.

Наличие внешнего контура теплового насоса позволяет устроить в отдельных помещениях систему пассивного кондиционирования и применять системы панельного охлаждения.

Потребление электричества данной системы охлаждения и кондиционирования определяет циркуляционный насос (130-180 Вт.) 

Геотермальное отопление