Статьи по теме
Воздушное отопление тепловым насосом. Что такое тепловой насос.
Тепловой насос – это современный отопительный агрегат, который способен забрать тепло от так называемых низкопотенциальных природных источников тепла (из глубины земли, природных водоемов и даже из окружающего воздуха) и использовать это тепло для нагрева воды или отопления дома. Кроме того, тепловой насос способен работать и в обратном направлении – т.е. забирать из природы не тепло, а холод (точнее, прохладу) и использовать ее соответственно для охлаждения дома, т.е. тепловой насос – это универсальное устройство, которое может работать и как отопитель, и как кондиционер.
Если не вникать глубоко в физику процесса и циклы Карно, то тепловой насос работает по тому же принципу, что холодильник или кондиционер – отбирает тепло в одном месте и переносит его в другое место, либо с улицы в дом (в режиме отопления), либо из дома на улицу (в режиме кондиционирования).
Главное достоинство тепловых насосов в том, что в качестве источников тепла они используют бесплатные природные источники, а по сути, либо солнечную энергию, которая нагревает землю, воду или воздух, либо энергию внутренних природных процессов в толще Земли, которые также прогревают и верхний слой почвы и воду в глубине природных водоемов. Например, даже в лютые морозы температура почвы на глубине 4-8 м от уровня земли редко опускается ниже 8..9 °С. При отоплении тепловым насосом не требуется платить за выработку тепла, требуется только заплатить за электроэнергию, нужную для переноса природного тепла с улицы в дом. Именно поэтому тепловые насосы очень эффективны с экономической точки зрения – они позволяют снизить затраты на отопление электричеством или другим дорогим видом топлива в несколько раз. Справедливости ради нужно сказать, что если для отопления используется магистральный газ (самый дешевый источник тепла), то применение теплового насоса будет экономически нецелесообразным – вы заплатите больше за электричество для работы насоса, чем сумеете сэкономить. Если же газ у вас сжиженный, то выгода может быть ощутимая.
Тепловой насос был придуман в середине XIX века, но для отопления его впервые применил Роберт Вебер в середине XX века, объединив тепловой насос и воздушное отопление в единую систему отопления в своем доме и получив таким образом систему воздушного отопления тепловым насосом. Однако массово тепловые насосы стали применять для отопления только с начала 70-хх годов прошлого века, после кратковременно резкого увеличения цен на привычные энергоносители. Тогда большинство развитых стран в Европе и Америке взяли курс на энергосберегающие и энергоэффективные технологии, которые позволяли экономить значительные средства на отоплении в общегосударственных масштабах и добиться большей энергонезависимости и энергобезопасности.
Воздушное отопление тепловым насосом. Виды тепловых насосов.
Существуют несколько типов тепловых насосов, различающихся как по стоимости, так и по своей эффективности.
Тепловые насосы “воздух”-“воздух”.
Наиболее дешевые тепловые насосы, использующие для отопления тепло уличного воздуха (тепловые насосы “воздух”-“воздух”). Так же, как и кондиционеры, они состоят из внутреннего и наружного блоков. У фирмы Goodman есть модельный ряд канальных кондиционеров с функциями теплового насоса. Однако эффективность таких насосов очень зависит от температуры уличного воздуха. Современные тепловые насосы “воздух”-“воздух” могут работать при температуре воздуха до -25 °С (самые современные, но и более дорогие модели – до -40 °С), но их КПД при этом падает до 150%. Обычно средний КПД теплового насоса “воздух”-“воздух” не превышает 220% за отопительный сезон. Более эффективно применение таких насосов и теплых и прибрежных климатических областях – например в Сочи или в Краснодарском крае. А в средних и тем более в северных районах нашей страны их применение менее эффективно. С другой стороны, тепловой насос может здорово выручить, если для отопления дома есть только электричество, но выделенной мощности недостаточно для отопления. В этом случае для отопления может хватить теплового насоса даже с небольшим КПД в 150%. Стоимость тепловых насосов “воздух”-“воздух” Goodman для отопления загородных домов находится в пределах 180 000…200 000 руб, стоимость более совершенных японских моделей – от 300 000…350 000 руб.
Тепловые насосы “воздух”-“земля”.
Гораздо более эффективны тепловые насосы, которые используют для отопления тепло земли, горных пород, или водоемов. Как уже было сказано, на глубине 4-8 м. температура обычно не опускается ниже +8…9 °С. Однако для работы такого теплового насоса (“воздух”-“земля”) его трубопровод должен быть либо помещен в глубоко пробуренную скважину (в земле либо в скальной породе), либо закопан на глубине несколько метров в землю на большой площади. Скважина может отдать 50..60 Вт тепла на каждый метр своей глубины, а если трубопровод закопан неглубоко, то он заберет всего 20…30 Вт тепла с каждого метра. Причем расстояние между петлями трубопровода должно быть не менее 0,8…1.0 м. Таким образом, для получения мощности в 10 кВт надо либо бурить скважину глубиной 170 м, либо закопать на небольшую глубину 350…450 м трубопровода. С учетом расстояния между петлями трубопровода для этого потребуется участок площадью 20 х 20 м. или 4 сотки. Также надо учитывать, что в месте расположения трубопровода теплового насоса земля будет промерзать сильнее, что зимой может привести к гибели растущих на этом участке деревьев и даже травы. Особенно если трубопровод был закопан слишком неглубоко. Разумеется, земляные работы на площади 4 сотки обойдутся недешево.
Тепловые насосы “воздух”-“вода”.
Примерно такую же эффективность имеют и тепловые насосы “воздух”-“вода”, у которых трубопровод не закапывается в землю, а размещается в глубине водоема. Вода может отдать около 30 Вт на каждый метр трубопровода, поэтому для мощности в 10 кВт потребуется утопить в озере или пруду 300 м трубопровода. Главная проблема тут – найти водоем, в котором зимой вода не промерзает до дна и с требуемой площадью (тоже около 4 соток).
Средний срок окупаемости тепловых насосов составляет 10..15 лет (5-10 лет для больших домов), а срок службы до капитального ремонта – 15..20 лет.
Наиболее эффективно использование тепловых насосов любого вида совместно с теплыми полами или воздушным отоплением. Причем, отопление теплыми полами – само по себе достаточно затратная вещь. Гораздо более оптимальным и эффективным с экономической точки зрения будет воздушное отопление тепловым насосом. А теплые полы при желании можно использовать по их прямому назначению – для подогрева только пола, а не всего дома.
Воздушное отопление тепловым насосом “воздух”-“воздух” – работа в режиме отопления зимой
Схема воздушного отопления тепловым насосом “воздух”-“воздух”, интегрированным в систему воздушного отопления Антарес Комфорт, приведена ниже:
Работает такое воздушное отопление тепловым насосом следующим образом:
Внешний блок теплового насоса “воздух”-“воздух” (11) забирает из уличного воздуха тепло и передает его хладагенту, который по трубопроводам (10) непрерывно циркулирует между тепловым насосом и внутренним блоком кондиционера (7), установленном внутри дома на агрегате воздушного отопления АВН (1). АВН с помощью вентилятора (8) прогоняет воздух через внутренний блок кондиционера, в котором воздух подогревается отдаваемым хладагентом теплом. Затем нагретый воздух по жесткому магистральному воздуховоду (2) и гибким шумоглушащим воздуховодам (1,12) подается в комнаты дома. Остывший воздух по обратным гибким шумоглушащим воздуховодам (5) забирается из комнат, смешивается с небольшим количеством свежего воздуха с улицы, подаваемым по специальному воздуховоду для вентиляции (13), очищается фильтром (9) и снова прогонятся через внутренний блок кондиционера (7). Этот цикл повторяется снова и снова. Работает такая система воздушного отопления тепловым насосом под управлением электронного программируемого термостата (3) и блока автоматики БА (4).
Для эксплуатации в условиях нашей зимы в тепловой насос (11) устанавливается так называемый зимний комплект оборудования, но, как уже было сказано выше, при температуре -25оС и ниже эффективность тепловых насосов “воздух”-“воздух” резко падает. Поэтому в условиях средней полосы России и севернее зимой мощности системы воздушного отопления тепловым насосом с большой долей вероятности не хватит для обогрева даже не очень большого дома и во время сильных морозов потребуется использование дополнительного нагревателя. Агрегат воздушного отопления АВН предусматривает установку дополнительного электрического нагревателя НЭ или водяного теплообменника НВ. При этом в межсезонье и во время теплых зим дом будет отапливаться тепловым насосом, а в холода будет дополнительно включаться электрический нагреватель НЭ или водяной теплообменник НВ (при наличии в доме водогрейного котла). При наличии в доме камина он также может использоваться в качестве дополнительного источника тепла (вместо дополнительных нагревателей НЭ или НВ). Камин нагреет воздух например в гостиной, а АВН своим вентилятором разнесет нагретый воздух по всему дому.
Воздушное отопление тепловым насосом “воздух”-“воздух” – работа в режиме кондиционирования летом.
Летом тепловой насос “воздух”-“воздух” может работать не как отопитель, а как кондиционер. Принцип работы в этом случае такой же, как при работе в режиме отопления, с той лишь разницей, что в режиме кондиционирования хладагент, который циркулирует по трубопроводам (10), во внутреннем блоке кондиционера (7) будет не нагревать, а охлаждать воздух, который по жесткому магистральному воздуховоду (2) и гибким шумоглушащим воздуховодам (1,12) подается в комнаты дома с помощью вентилятора (8). Таким образом система воздушного отопления тепловым насосом летом превращается в систему воздушного кондиционирования тепловым насосом.
Стоит заметить, что цена наружного блока кондиционера с функцией теплового насоса выше, чем цена обычного наружного блока кондиционера всего на 40 000…50 000 руб. , или на 20…30%. При этом тепловой насос не только обеспечит вас теплом зимой и прохладой летом, но и позволит сэкономить в случае отопления дома электричеством.
Воздушное отопление Антарес Комфорт способно работать также и с тепловыми насосами “воздух”-“земля” или “воздух”-“вода”.
Воздушное отопление тепловым насосом “воздух”-“земля” – работа в режиме отопления зимой
Воздушное отопление тепловым насосом “воздух”-“земля” работает точно так же, как и воздушное отопление тепловым насосом “воздух”-“воздух”, с той лишь разницей, что тепловой насос (14) размещается в доме, а снаружи в земле или скважинах располагаются только трубопроводы (11), которые забирают тепло в данном случае не из воздуха, а из земли. В остальном хладагент (10) точно также нагревает во внутреннем блоке кондиционера (7) воздух, который затем вентилятором (8) по воздуховодам (2,1,12) разносится по комнатам дома.
Трубопроводы теплового насоса (11) могут быть размещены и под самим домом – тогда они в меньшей степени будут влиять на приусадебные растения, поскольку будут забирать тепло только из-под дома, где оно все равно не используется.
Аналогично воздушному отоплению тепловым насосом “воздух”-“воздух”, воздушное отопление “воздух”-“земля” может летом работать в режиме кондиционирования.
Воздушное отопление тепловым насосом “воздух”-“земля” – работа в режиме кондиционирования летом.
В данном случае лишнее тепло из дома будет забираться землей, в которой закопаны трубопроводы (11).
Если вы хотите более подробно узнать о том, что такое воздушное отопление дома – посмотрите соответствующий раздел (воздушное отопление дома). А в разделе система воздушного отопления дома Антарес Комфорт подробно рассказано о нашей системе воздушного отопления, ее основных преимуществах и особенностях.
Купить воздушное отопление тепловым насосом Антарес Комфорт в Москве можно, либо позвонив в группу компаний Антарес, либо написав нам на электронную почту.