Срок службы теплового насоса для отопления

Содержание

Тепловой насос

Срок службы теплового насоса для отопления

Тепловые насосы — это компактные, экономичные и экологически чистые системы отопления, позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения зданий за счет использования тепловой энергии, рассеянной в окружающей среде.
Примерно 75% необходимого тепла тепловой насос берет из окружающей среды, оставшиеся 25% — это электроэнергия, необходимая для работы компрессора теплового насоса.

С ростом тарифов на газ и электроэнергию отопление тепловыми насосами или теплонасосами (ТН) становится одним из самых экономичных. По результатам исследования Мирового энергетического комитета (МИРЭК) через 10-15 лет до 75% отопления на Земле будет осуществляться тепловыми насосами. В Швеции уже сейчас 70% от отопления выполнено на ТН!

Тепловые насосы работают за счет электричества и переносят тепловую энергию окружающей среды к системе отопления. Коэффициент теплового преобразования при этом равняется 3-5, это означает, что на каждый 1 кВт затраченной эл.энергии мы получаем 3-5 кВт тепла.

Тепловой насос Земля-вода / воздух.

К этим типам относятся геотермальные тепловые насосы, в котором исключен теплообменник вода теплоноситель для обогрева или отопления воздуха в помещении, а есть теплообменник земля —теплоноситель по которой циркулирует теплоноситель с одной стороны, а с другой вода, рассол, проходящая через этот теплообменник и геотермальный зонд. Исключение промежуточного теплообменника улучшает энергоэффективность системы. Энергоэффективность данного теплового насоса к потреблённой электроэнергии составляет не 4,0 как указано в примере выше, а минимум 4,9.

Данный тепловой насос работает в зимнее время на отопление, летом на охлаждение. Установка кондиционеров для охлаждения не нужна. Вопрос горячего  водоснабжения решается с помощью другого источника. Срок работы данного теплового насоса до 35 лет.

Хороший тепловой насос является идеальным решением проблем отопления и кондиционирования, нагрева горячей воды и бассейна, охлаждения купели, и подобных теплотехнических задач здания.

Теплонасос имеет чрезвычайно большой срок службы, не наносит вреда окружающей среде, и полностью взрыво- пожаробезопасен.

Он существенно сокращает расходы: на отопление до 80 %, и на кондиционирование до 90%.

Скорее всего, тепловой насос не окупит себя в первый месяц, так как цена котельной с тепловым насосом «под ключ» относительно высока. Но уже за этот месяц затраты на отопление будут значительно ниже.

Сравнительные характеристики отопительных установок мощностью 10,8 кВт/час

Тепловой насос является идеальной инвестицией в будущее. Строящееся сегодня здание будет служить и нашему, и следующим поколениям. Все хотят быть уверены в том, что технология, которую они закупают сегодня, будет актуальна, и полезна, в течение многих десятилетий. Наши теплонасосы разработаны с учетом будущих требований.
Срок службы насосов колеблется от 20-25 лет в зависимости от условий её эксплуатации после чего необходимо произвести плановый капитальный ремонт.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗАГОРОДНЫХ ДОМОВ

В России исторически сложилось, что основными источниками теплоснабжения загородных домов являются:

  • Природный газ
  • Электроэнергия
  • Дизельное топливо
  • Сжиженный газ
  • Дрова
  • Пеллеты

Мы будем рассматривать именно эти ресурсы, за исключением дров. Это связано стем, что дровяные котлы очень плохо автоматизированы и, применительно к ним, невозможно говорить об энергоэффективной системе отопления.

Сравнительная таблица различных источников теплоснабжения (приведенные тарифы стоимости 1кВт*ч, действующие осенью 2012г.)

Тип источника теплоснабжения Плюсы Минусы Стоимость тепловой энергии за кВт*ч, руб.
Котел, работающий на газовом топливе Низкая стоимость газОтсутствуют неприятные запахиБесшумная работаБольшое количество предложений на рынк Низкий уровень доступностиВысокие затраты на подключениеДлительный срок ожидания подключения газаПостоянно растущие ценыНаличие дымохода в доме 0.57
Котел, работающий на дизельном топливе Нет необходимости ждать подключенияБольшое количество предложений на рынке Очень высокая стоимость дизельного топливаВысокий уровень шумаПостоянный неприятный запах дизельного топливаВ зимний период времени снег вокруг дома имеет желтый оттенокНаличие дымоходаНеобходимо отдельное помещение для котельнойНеобходима пристройка для хранения дизельного топливаВысокая стоимость обслуживания (необходима чистка 2 раз в год, замена фильтрующих элементов) 3.00
Котел, работающий на пеллетах Низкая стоимость котлаБесшумная работа  Высокая пожароопасностьНизкое качество пеллетНедолговечность пеллет (при длительном хранении отсыревают и рассыпаются)Необходима чистка котла 1 раз в месяцИз-за низкого качества пеллет, срок службы котла — 5-7 лет 1.65
Котел, работающий на сжиженном газе Нет необходимости ждать подключенияБольшое количество компаний, занимающихся монтажом газгольдеров Высокая стоимость сжиженного газаНизкая конкуренция среди поставщиков сжиженного газаВо многих регионах низкое качество сжиженного газаНеобходимо постоянное обслуживание 1.86
Электрокотел Самые низкие капитальные затратыНет необходимости ждать подключенияБольшое количество компаний, занимающихся монтажом электрокотлов Высокая стоимость электроэнергииПостоянно растущие тарифыНеобходима высокая электрическая мощность (на дом 150 м2 — порядка 9 кВт)  Как правило, устанавливаются без погодозависимой системы управления, что приводит к увеличению расхода электроэнергии на 30-50% в год 2.97
Воздушный тепловой насос Нет необходимости ждать подключенияВысокая эффективность по сравнению с электрокотломРасход электроэнергии в 3 раза ниже, чем при использовании электрокотла Отсутствуют модели, способные работать при температурах ниже минус 25ºСНеобходима высокая электрическая мощность (на дом 150 м2 — порядка 9 кВт) 0.98
Геотермальный тепловой насос Не нужна высокая электрическая мощность (на дом 150 м2необходимо порядка 4 кВт)Нет необходимости ждать подключения Высокие капитальные затраты на бурение 0.79

Как видно из таблицы, только природный газ и тепловые насосы имеют стоимость 1 кВт*ч тепловой энергии ниже психологической цены в 1 руб., при этом необходимо учитывать, что в данной таблице приведена стоимость 1 кВт*ч тепловой энергии без стоимости сервиса и амортизации оборудования.

Сравнительные характиристики

Источник: https://mig-energo.ru/engineering/texnologii/diod/geotermalnoe-otoplenie/teplovoj-nasos/

Расчет эффективности применения тепловых насосов

Срок службы теплового насоса для отопления

10 октября 2015

Источник: http://alternativenergy.ru/energiya/983-avtonomnoe-teplosnabzhenie-fermerskogo-hozyaystva.html

Россия является крупнейшим в мире экспортером энергоресурсов и занимает лидирующее положение по запасам традиционных топливно-энергетических ресурсов, однако большая часть территории страны находится вне систем централизованного энергоснабжения. Как показывают приводимые ниже результаты анализа, применение теплового насоса (ТН) поможет решить проблему теплоснабжения обособленных хозяйств.

Типы коллекторов тепловых насосов

Тепловые насосы используют бесплатные и возобновляемые источники энергии: низко потенциальную теплоту воздуха, грунта, подземных вод и открытых незамерзающих водоемов, данный факт делает возможным их применение в фермерских хозяйствах, удаленных от сетей централизованного теплоснабжения. Для исследования эффективности применения ТН на территории России было выбрано 11 регионов, расположенных в районе городов Пскова, Санкт-Петербурга, Астрахани, Сочи, Красноярска, Читы, Якутска, Салехарда, Петропавловск-Камчатский, Владивостока, Екатеринбурга.

Существует большое разнообразие тепловых установок, в качестве источника первичной теплоты у которых может служить воздух, грунт или водоем. Использование тепловых насосов с различными типами коллекторов накладывает своего рода ограничения на их использование.

При использовании теплового насоса воздух-вода в районах с температурой наружного воздуха в зимние месяцы ниже -20°С, необходимо устанавливать дублирующий источник теплоты на более холодные месяцы.

Проанализировав показатели температуры воздуха наиболее холодной пятидневки по выбранным городам, получили, что только в двух регионах (вблизи городов Сочи и Петропавловск-Камчатский) температура воздуха не опускается ниже -20°С, что делает возможным использование воздушного теплового насоса для покрытия потребности в теплоснабжении частного дома в этих городах.

Условия применения ТН в России

Тепловой насос с грунтовым коллектором можно применять только в случае, если температура грунта на уровне прокладки коллектора не опускается ниже 0°С (то есть нет перехода грунта в мерзлое состояние (промерзание)), даже в зимний период времени.

Так в 9 городах (Псков, Санкт-Петербург, Астрахань, Сочи, Салехард, Петропавловск-Камчатский, Владивосток, Красноярск, Екатеринбург) из 11 проанализированных есть возможность прокладывать горизонтальный грунтовый теплообменник на глубине 1,6 м, так как глубина промерзания почв расположена выше этой величины.

Россия – территория с наибольшим распространением вечной мерзлоты. В зоне многолетне-мерзлых грунтов находится более 60% территории страны; в основном это территория Средней и Восточной Сибири и северной части Дальнего Востока. На вечной мерзлоте стоят Магадан, Анадырь, Якутск, Мирный, Норильск, Игарка, Надым, Воркута, на границах с Читой также имеются острова вечной мерзлоты.

Город Якутск расположен в районе вечной мерзлоты, грунт промерзает на достаточно большую глубину, что делает невозможным использование тепловой системы с горизонтальным коллектором в районах с вечной мерзлой и, в частности, в Якутске.

Читинская область имеет часть территории в районе вечной мерзлоты, где глубина промерзания почвы превышает 3,2 метра, что делает также нецелесообразным применение установки с горизонтальным коллектором в Читинской области в качестве источника теплоты для обогрева помещении.

Читайте также  Тепловой насос для дачи

На Российском рынке представлены тепловые насосы зарубежных производителей, так как отечественный рынок теплонаносной техники только формируется. Наиболее дешевыми производителями ТН являются такие страны как Китай, Чехия и США.

Тепловые установки, производимые в Германии и Швеции, являются наиболее дорогими.

По проведенным расчетам, стоимость 1 кВт тепловой геотермальной установки у зарубежных производителей составляет 19 996 рублей, стоимость воздушной тепловой установки незначительно превышает данную сумму и составляет 20 505 рублей.

Результаты расчётов эффективности ТН

Сравнение затрат на установку геотермальных и воздушных коллекторов с учетом затрат на транспортировку, монтаж и наладочные работы показывает, что тепловой насос с вертикальным расположением грунтового контура является наиболее дорогостоящим — 102 279 руб.

на 1 кВт мощности оборудования, далее следует тепловой насос с горизонтальным расположением грунтового контура — 79 674 рублей.

Наиболее дешевой является воздушная теплоустановка с 44 383 рублей за 1 кВт, так как в качестве источника теплоты используется наружный воздух и не требуются дополнительные затраты на раскопку траншей, поэтому стоимость ТН снижается и определяется только ценой самого насоса и монтажных работ.

Срок окупаемости (СО) ТН прямо пропорционален капитальным затратам на его установку и обратно пропорционален экономии денежных средств, которая равна затратам на отопление. Тарифы на тепловую энергию в городах России сильно отличаются, так цена 1 Гкал энергии в Санкт-Петербурге составляет 1050 руб., а в г. Петропавловск-Камчатский — 3580 руб. (т.е тарифы разнятся в 3 раза).

Наименьший срок окупаемости по проведенным подсчетам просматривается в восточных регионах России, где затраты на централизованное теплоснабжение достаточно высоки.

Минимальный срок окупаемости в Петропавловск-Камчатском для геотермального насоса с горизонтальным контуром составляет 7 лет, для тепловой установки с вертикальным коллектором – 9 лет, далее следуют Якутск (СОвер. = 13 лет)) и Красноярск (СОгор. = 15 лет, СОвер. = 22 года).

Максимальный срок окупаемости тепловых установок в Санкт-Петербурге (СОгор. = 34 года, СОвер. = 47 лет) и Пскове (СОгор.= 33 года, СОвер. = 46 лет), Сочи (СОгор. = 31 год, СОвер. = 41 год).

Отопление с помощью воздушных тепловых насосов возможно только в двух городах из одиннадцати рассмотренных, а именно в Сочи и в Петропавловск-Камчатском, сроки окупаемости тепловых установок в этих городах составляют 10 лет и 2 года соответственно.

Срок службы теплового насоса ограничивается только сроком службы компрессора, как единственного устройства, содержащего движущиеся части, срок службы которых составляет 25 лет. По истечении этого срока компрессор должен быть заменен. Срок эксплуатации коллекторов достигает 50 лет.

В таблице ниже представлены расчеты денежных затрат (ДЗ) на теплоснабжение в течение 25 лет с использованием различных источников тепловой энергии: централизованного теплоснабжения (ДЗЦТС); электрического, твердотопливного и дизельного котла (ДЗЭК, ДЗТТ, ДЗДТ), воздушного теплового насоса (ДЗТН.

В), ТН с горизонтальным и вертикальным коллектором (ДЗТН.Г, ДЗТН.U).

У большинства из рассмотренных городов срок окупаемости тепловой установки меньше срока ее эксплуатации (25 лет). Это позволяет получить прибыль от 171 126 руб. (Астрахань, при использовании тепловой установки с горизонтальным коллектором) до 2 992 380 руб. (Петропавловск-Камчатский, при использовании воздушного теплового коллектора) за 25 лет использования ТН.

В климатических условиях Санкт-Петербурга и Пскова ни один из видов тепловых насосов не окупается. В данном случае следует рассмотреть варианты теплоснабжения с помощью других источников энергии. Из таблицы выше видно, что в Санкт-Петербурге тепловой насос с горизонтальным коллектором недоокупится на 285 653 руб. и на 720 706 руб.

с вертикальным коллектором.

При сравнении с другими источниками тепловой энергии получается, что использование ТН, даже если срок их окупаемости больше срока эксплуатации, является экономически выгоднее, так как затраты за 25 лет (недоокупаемость) при этом будут меньше затрат на теплоснабжение дома при использовании других установок за этот же период.

Результаты расчета эффективности применения тепловых насосов, выполненные с учетом температурных ограничений (температура наружного воздуха tн ⩾ -20 °C и температура грунта tг > 0°C) и срока эксплуатации тепловых насосов (25 лет), показывают целесообразность и эффективность их применения на территории России.

Е.А. Муравлева

Источник: https://altenergiya.ru/termal/effektivnost-primeneniya-teplovyx-nasosov.html

Тепловой насос для отопления дома: как выбрать

Срок службы теплового насоса для отопления

Мировой энергетический комитет составил прогноз использования источников тепла для обогрева зданий на 2020 год. В нем утверждается, что в развитых странах 75% домов будут получать горячее водоснабжение и отапливаться геотермальной энергией нашей планеты.

На сегодняшний день 40% всех новых домов Швейцарии оборудованы тепловыми насосами, а в Швеции этот показатель доведен до 90%. Россия и страны СНГ меньше внедряют тепловой насос для отопления дома, хотя первые энтузиасты уже пользуются этим методом, передавая свой опыт последователям.

Принципы работы

Для обогрева здания используется перенос энергии источника низкого потенциала (температуры) теплоносителем к потребителю. В технологическом процессе используется закон термодинамики, обеспечивающий выравнивание тепловых энергий двух систем с разными температурами: передача мощности горячего источника холодному потребителю.

При использовании тепла окружающей среды осуществляется повышение его температурного потенциала для обогрева и горячего водоснабжения.

Источником регенеративного тепла могут быть:

  • поверхность земли или ее объем;
  • водная среда (озеро, река);
  • воздушные массы.

Более популярны модели, забирающие энергию от земли, поверхность которой обогревается солнечными лучами и энергией внешнего и внутреннего ядра планеты. Они отмечаются:

  1. лучшим сочетанием потребительских качеств;
  2. эффективностью;
  3. ценой.

Схемы циркуляции теплоносителей

При работе теплового насоса (ТН) используется три замкнутых контура, по которым циркулируют различные жидкости/газы — теплоносители. Каждый из них выполняет свои функции.

Контур съема потенциала энергии источника

При заборе тепла воздуха используется искусственный обдув корпуса испарителя воздушными потоками от вентиляторов.

Замкнутый цикл жидкого теплоносителя для передачи тепла водной среды или земли осуществляется по трубопроводам, которые соединяют змеевик испарителя с коллектором, утопленным на дно водоема либо заглубленным в землю на расстояние, превышающее промерзание грунта в сильные холода.

В качестве теплоносителя применяются незамерзающие жидкости на основе разбавленных водных растворов спирта. Их принято называть «антифризы» или «рассолы». Они под влиянием более высокой температуры (≥+3ºС) поднимаются к испарителю, передают ему тепло, а после охлаждения (≈-3ºС) самотеком направляются назад к источнику энергии, обеспечивая непрерывную циркуляцию.

Внутренний контур

По нему циркулирует хладагент на основе фреона, «поднимая» тепло на более высокий уровень. Под действием температуры он последовательно переходит в газообразное и жидкостное состояние.

В состав внутреннего контура входят:

  • испаритель, забирающий энергию от рассолов и передающий ее фреону, который при этом закипает и становится разреженным газом;
  • компрессор, сжимающий газ до высокого давления. При этом резко увеличивается температура фреона;
  • конденсатор, в котором горячий газ передает свою энергию теплоносителю выходного контура, а сам остывает, переходя в жидкое состояние;
  • дроссель (расширительный клапан), редуцирующий фреон за счет перепада давления до состояния насыщенного пара для поступления в испаритель. При прохождении хладагента через узкое отверстие давление теплоносителя падает до начального значения.

Выходной контур

Здесь циркулирует вода. Она обогревается в змеевике конденсатора для использования в обычной жидкостной системе отопления. При этом способе ее температура достигает порядка 35ºС, что обусловливает ее применение в системе «Теплый пол» с длинными магистралями, позволяющими равномерно передавать генерируемую энергию всему объему помещения.

Использование только радиаторов отопления, создающих меньшие объемы теплообмена с пространством комнат, не так эффективно.

Конструктивное исполнение

Промышленность выпускает различные по эксплуатационным характеристикам модели, но они имеют в своем составе оборудование, выполняющее типовые задачи, описанные выше.

Как вариант конструктивного исполнения на рисунке представлен тепловой насос для отопления дома.

Здесь по входным трубопроводам принимается тепло от геотермальных источников, а по выходным — передается в систему обогрева дома.

Работа теплового насоса обеспечивается:

  • системой контроля параметров схемы и управления, включая дистанционные способы через интернет;
  • дополнительным оборудованием (узлы промывки и заполнения, расширительные баки, группы безопасности, насосные станции).

Грунтовые конструкции

Они используют три схемы устройства теплообменников для забора энергии от источника:

  1. поверхностное расположение;
  2. установка вертикальных грунтовых зондов;
  3. заглубление горизонтальных конструкций.

Первый метод наименее эффективен. Поэтому он редко применяется для отопления дома.

Установка зондов в скважинах

Этот способ наиболее эффективен. Он предусматривает создание скважин на глубины порядка 50÷150 метров и больше для размещения U-образного трубопровода из пластиковых материалов с диаметром от 25 до 40 мм.

Читайте также  Тепловой расцепитель это

Увеличение площади поперечного сечения трубы, как и углубление скважины, создает улучшенный теплосъем, но удорожает конструкцию.

Горизонтальные коллекторы

Бурение скважин для зондов стоит дорого. Поэтому часто выбирается этот способ, как более дешевый. Он позволяет обойтись рытьем траншей ниже глубины промерзания почвы.

В проекте горизонтального коллектора следует учитывать:

  1. теплопроводность грунта;
  2. среднюю влажность почвы;
  3. геометрию участка.

Они влияют на габариты и конфигурацию коллектора. Трубы могут укладываться:

  • петлями;
  • зигзагами;
  • змейкой;
  • плоскими геометрическими фигурами;
  • винтовыми спиралями.

Важно понимать, что площадь участка, отводимого под такой коллектор, обычно превышает габариты фундамента дома в 2÷3 раза. Это основной недостаток такого метода.

Водные коллекторы

Это наиболее экономичный способ, но он требует расположения около здания глубокого водоема. На его дне размещают и закрепляют грузами собранные трубопроводы. Для эффективной работы теплового насоса требуется просчитать минимальную глубину закладки коллектора и объем водоема, способного обеспечить теплосъем.

Габариты такой конструкции определяются проведением тепловых расчетов и могут достигать протяженности более 300 метров.

Рисунок ниже демонстрирует подготовку магистралей для сборки на льду весеннего озера. Он позволяет визуально оценить масштабы предстоящей работы.

Воздушный метод

Внешний или встроенный вентилятор нагнетает воздух с улицы прямо на испаритель с фреоном, как в кондиционере. При этом не требуется создавать громоздкие конструкции из труб и помещать их в грунт или водоем.

Тепловой насос для отопления дома, работающий по такому принципу, стоит дешевле, но использовать его рекомендуется в относительно теплом климате: морозный воздух не позволит работать системе.

Подобные устройства нашли широкое применение для обогрева воды в бассейнах или помещений, расположенных рядом с промышленными устройствами, постоянно участвующими в технологическом процессе и выделяющими в атмосферу тепло мощными системами охлаждения. В качестве примера можно привести силовые автотрансформаторы энергетики, дизельные станции, котельные.

Основные характеристики

При выборе модели ТН следует учитывать:

  • выходную тепловую мощность;
  • коэффициент трансформации тепловых насосов;
  • условный кпд;
  • годовую эффективность и издержки.

Выходная мощность

При создании нового проекта дома учитывают его потребности в тепле с учетом конструктивных особенностей материалов, создающих теплопотери через стены, окна, двери, потолок и пол помещений различных габаритов. Расчет учитывает создание комфорта при самых низких морозах в конкретной местности.

Потребляемая тепловая мощность здания выражается в кВт. Она должна покрываться вырабатываемой энергией теплового насоса.

Однако часто при расчетах делают упрощение, позволяющее экономить: длительность самых холодных дней в течение года не превышает нескольких недель. На этот период подключается дополнительный источник тепла, например, ТЭНы, подогревающие воду в котле.

Они работают только в критических ситуациях при морозах, а в остальное время отключены. Это позволяет использовать ТН с меньшими мощностями.

Возможности конструкций

Для справки. Модели выходной мощности 6÷11 кВт «рассольно-водяных» схем способны нагревать воду встроенных баков в относительно небольших постройках. Мощность в 17 кВт достаточна для поддержания температуры воды 65ºС у котла с емкостью 230÷440 литров.
Потребности в тепле средних по величине зданий покрывают мощности 22÷60 кВт.

Коэффициент трансформации тепловых насосов Ктр

Он определяет эффективность конструкции по безразмерной формуле:

Kтр=(Твых-Твх)/Твых

Величина «Т» обозначает температуру теплоносителей на выходе и входе в конструкцию.

Коэффициент преобразования энергии (ͼ)

Его рассчитывают для определения доли полезной мощности тепла по отношению к приложенной энергии на компрессор.

ͼ=0,5Т/(Т-То)=0,5(ΔТ+То)/ΔТ

Для этой формулы температура потребителя «Т» и источника «То» определяется в градусах Кельвина.

Величину ͼ можно определить по количеству затраченной энергии на работу компрессора «Рэл» и полученной полезной теплопроизводительности «Рн». В этом случае его называют «СОР» по сокращению от английского термина «Coefficient of perfomance».

ͼ=Рн/Рэл

Коэффициент ͼ — переменная величина, зависимая от перепада температур между источником и потребителем. Он обозначается цифрами от 1 до 7.

Условный КПД

Некоторые продавцы в рекламных целях «называют» показатель СОР термином КПД и заявляют, что он больше единицы и составляет 400 или 500%.

Это неверное утверждение: коэффициент полезного действия учитывает потери мощности при работе конечного устройства.
Для его определения надо выходную тепловую мощность разделить на приложенную с учетом энергии геотермальных источников. При таком расчете вечного двигателя не получится.

Годовая эффективность и издержки

Коэффициент СОР оценивает работу теплового насоса в определенный момент времени при конкретных условиях эксплуатации. Чтобы проанализировать работу ТН, введен показатель эффективности системы за год (β).

β=Qwp/WeІ

Здесь символ Qwp обозначает величину тепловой энергии, произведенной за год, а Wel — значение потребленного электричества установкой за то же время.

Показатель издержек Eq

Эта характеристика обратна показателю эффективности.

Eq=1/β

Для определения характеристик ТН используется специализированное программное обеспечение и заводские стенды.

Преимущества

Отопление дома тепловым насосом в сравнении с другими системами обладает:

  1. хорошими параметрами экологичности;
  2. большим сроком службы оборудования без технического обслуживания;
  3. возможностью простого переключения режима обогрева зимой на кондиционирование летом;
  4. высокой годовой эффективностью.

Недостатки

На стадии проекта и при эксплуатации приходится учитывать:

  1. сложность выполнения точных технических расчетов;
  2. высокую стоимость оборудования и монтажных работ;
  3. возможности образования «воздушных пробок» при нарушениях технологии укладки трубопроводов;
  4. ограниченную температуру воды на выходе из системы (≤+65ºС);
  5. строгую индивидуальность каждой конструкции для любого здания;
  6. потребность больших площадей для коллекторов с исключением строительства объектов на них.

Краткий перечень производителей

Современный тепловой насос для отопления дома выпускают такие компании, как:

  • Bosch — Германия;
  • Waterkotte — Германия;
  • WTT Group OY — Финляндия;
  • ClimateMaster — США;
  • ECONAR — США;
  • Dimplex — Ирландия;
  • FHP Manufacturing — США;
  • Gustrowr — Германия;
  • Heliotherm — Австрия;
  • IVT — Швеция;
  • LEBERG — Норвегия.

Вывод

Тепловой насос является перспективной системой отопления дома в ближайшем будущем. Его эксплуатационные характеристики преобладают над другими традиционными схемами обогрева.

Источник: https://buildip.ru/teplovoj-nasos-dlya-otopleniya-doma.html

Как выбрать тепловой насос для дома и избежать типичных ошибок при установке

Срок службы теплового насоса для отопления

Тепловые насосы работают наподобие кондиционеров. Иногда их энергетическая эффективность практически одинакова. При этом она превышает этот показатель у нагревательных приборов традиционной конструкции, например, электрических обогревателей. В статье рассказываем, как выбрать тепловой насос для загородного дома.

Все о тепловых насосах для загородного дома

Как устроен тепловой насос

Эффективность теплового насоса

Оборудование для теплового насоса

Возможные проблемы и ошибки

Как устроен тепловой насос

Тепловой насос переносит тепло одной среды в другую с помощью трёх взаимосвязанных тепловых контуров. В качестве первой среды используют атмосферный воздух, вода или грунт. В качестве второй — или теплоноситель, нагревающий радиаторы, или водяной тёплый пол, или воздух внутри помещения.

Типы тепловых насосов

  • воздух — воздух (этот тип и используется в бытовых кондиционерах); 
  • вода — воздух; 
  • земля — воздух; 
  • воздух — вода; 
  • вода — вода;
  • земля — вода.

Наибольшее распространение получили модели, в которых первой средой выступает воздух или земля, так как пригодные для использования водоёмы есть не везде. Второй средой является вода, из-за популярности водяного отопления.

По среде, выступающей в роли источника тепла, проложен контур из труб, по нему циркулирует теплоноситель. В процессе прохождения по нему теплоноситель приобретает такую же температуру, как и среда.

Затем он поступает на теплообменник испарителя, где нагревает до кипения жидкий фреон, находящийся во вторичной системе. Газообразный фреон переходит в компрессор, где при сжатии происходит его сильный нагрев до 55–75 °С.

Далее фреон попадает в конденсатор, где нагретый газ отдаёт тепло среде номер два, воздуху или жидкости-теплоносителю из системы отопления.

Эффективность теплового насоса

Коэффициент эффективности — отношение мощности обогрева к потребляемой мощности, грубо говоря — сколько киловатт тепловой мощности мы получим на каждый потребляемый киловатт электроэнергии. Для электрического ­обогревателя этот коэффициент примерно равен единице. А вот у кондиционеров и тепловых насосов он может быть 3,0-5,0 и выше. 

Помимо теплового насоса вам потребуется теплообменный контур, который может быть дороже самого устройства, если он прокладывается в земле. Воздушный контур будет стоить гораздо дешевле, но его применение в быту ограничивается, во-первых, из-за заметного шума, который производит вентилятор.

А во-вторых, низкая температура воздуха в сильный мороз резко снижает эффективность теплообмена. В сильный мороз потребуется устройство бивалентной системы отопления, в которой используется два источника тепла. Бивалентная система расширяет рабочий диапазон уличных температур.

Скажем, прибор работает до –20 °С, а при дальнейшем понижении включается дополнительный источник.

С земляным контуром таких проблем не возникает. Температура грунта ниже уровня промерзания не опускается ниже 0 °С. На глубине от 3-4 до 40-50 м она примерно равна среднегодовой температуре воздуха для данной местности, а при глубине ниже начинает постепенно повышаться. И работает грунтовой теплообменник практически бесшумно.

Практика показывает, что грунтовой отопительный комплекс окупается примерно за 20 лет. И это при современных ценах на электричество. В будущем, скорее всего, электричество будет расти в цене, а срок окупаемости, соответственно, сокращаться. Срок службы теплового насоса, заявленный производителями, обычно превышает 20 лет, а срок службы и вовсе доходит до 70–100 лет. Так что его использование, действительно, может быть экономически оправданно.

Читайте также  Системы отопления тепловые насосы

Оборудование для теплового насоса

Выбор отопительного оборудования обычно начинается с определения его требуемой мощности. Производится тепловой расчёт помещения, подсчёт теплопотерь, учитывается нужное количество горячей воды для ГВС. Этот расчёт поручать лучше специалисту, чтобы избежать ошибок. Примерный порядок цифр выдают программы-калькуляторы на сайтах компаний-производителей.

Далее можно выбирать тип устройства с учётом участка. Если в вашем распоряжении имеется достаточно большой водоём (несколько сотен кубических метров), то, возможно, он подойдёт для размещения системы. Последний напоминает змеевик из гибких полимерных труб, его аккуратно укладывают на дно и закрепляют там грузом.

Воздушные теплообменники  вполне годятся для ветреных южных регионов нашей страны или для бивалентных систем. Их можно размещать на удалении до 30 м от внутреннего блока. На деле их стремятся расположить как можно ближе к дому, так как длинные соединительные линии увеличивают потери и снижают полезную мощность. В идеале это глухая стена дома, подальше от окон спален.

Важный параметр — минимальная температура наружного воздуха в режиме нагрева. У специально адаптированных к морозам моделей она может составлять –25 °С.

Грунтовой коллектор может быть устроен несколькими способами. Например, в виде горизонтальной прокладки длинного (несколько сотен метров) трубопровода на плоскости с заглублением выше уровня промерзания (обычно 1,5–2,0 м). Трубопровод может быть уложен по периметру участка или змейкой, как трубопровод тёплого пола, но с гораздо большим шагом.

Общая занимаемая площадь участка земли составляет несколько соток, причём возможности дополнительного использования этой земли существенно ограниченны. На ней не получится разводить огород или сажать деревья. Поэтому многие домовладельцы считают горизонтальную прокладку коллектора нерациональной и предпочитают вертикальную, в виде нескольких скважин, разнесённых друг от друга на 5–10 м.

Или в виде одного «куста» скважин (скважины бурятся из одной точки на поверхности, но не вертикально, а под углом обычно не менее 30° по азимуту). Такой «вертикальный» подход позволяет сэкономить на площади, но удорожает строительство на 30-50 %.  

В силу технических особенностей тепловой насос лучше применять для загородного дома, в котором вы живете долго. Максимальной эффективности они достигают в сочетании с системами «тёплый пол», которые при этом инерционны.

Экономический эффект будет прямо пропорционален интенсивности использования. В отечественных условиях (Европейская часть России) наибольшее распространение получили варианты «рассол (земля) — вода» с вертикальными зондами.

Они обес­печивают возможность полного покрытия нагрузок по отоплению и ГВС практически независимо от климатических условий.

Возможные проблемы и ошибки

В последние годы количество компаний, занимающихся проектированием и установкой тепловых насосов, существенно увеличилось. Соответственно, возникает ряд проблем, когда отопительная система перестаёт работать или функционирует неэффективно. И тогда многие домовладельцы выясняют, что простой заменой оборудования не обойтись — придётся перепахивать весь участок, заново прокладывать сотни погонных метров трубы.

Все ошибки можно разделить на две большие группы:

  • ошибки, совершаемые на этапе проектирования узлов системы отопления;
  • халатное исполнение работы.

Неправильная система отопления будет либо недостаточно мощной, либо нестабильной по мощности основных узлов. В первом случае такой тепловой насос не подойдет для отопления загородного дома. Во втором случае, например, если неудачно подобран наружный контур, возникает опасность замораживания трубопровода.

Грунтовой теплообменник

Грунтовый теплообменник — один из ключевых элементов, с устройством которого чаще всего возникают проблемы. Он состоит из длинных (несколько сотен метров) нитей трубы, сложенной кольцами в траншеи или помещённой в одну или несколько скважин.

Основные ошибки в устройстве:

  1. Занижение проходных диаметров трубы.
  2. Неоправданная экономия на материалах и технологиях. Для грунтовых теплообменников повсеместно применяется полиэтилен, который хорошо переносит отрицательные температуры. А вот использование полипропилена — грубейшая ошибка. Для соединений отрезков трубопровода необходимо выбирать только соответствующие элементы, предназначенные для подземного монтажа, и надёжные технологии сварки.

  3. Применение дешёвых компрессионных фитингов, дающих течь через пару лет эксплуатации. Важно правильно тампонировать скважины, чтобы зонд имел хороший термический контакт с грунтом. Для этого скважины с установленным зондом заполняют смесью, теплопроводные характеристики которой не хуже, чем у грунта. Бентонит в данном случае не подходит, так как обладает изолирующими тепло свойствами. Рекомендуется заполнять скважины песком с небольшой примесью бентонита и цемента.

    А вот применение обломочных пород с острыми краями,например, щебня — следует исключить.

  4. Слишком близкое положение скважин или ниток трубопровода друг к другу. В результате ухудшается теплоотвод от трубопровода, и грунт может быть слишком сильно заморожен — тепловой насос перестанет работать.
  5. Размещение горизонтальных труб в грунте слишком глубокое, ниже уровня промерзания. Грунт может быть слишком сильно заморожен и не успеет прогреться за летний сезон.

  6. Размещение коллектора слишком близко к поверхности. При сильных морозах в конце зимы эффективность работы будет резко падать.
  7. Над коллектором возводятся какие-либо строения или сооружения, затрудняющие теплообмен. В этом месте может образоваться своеобразная «вечная мерзлота», ледяная линза, которая не успеет прогреться за летний сезон.

Грунтовый теплообменный контур почти не пригоден для ремонта.

Если возникает утечка теплоносителя из-за механического порыва трубы или её плохого качества, то нитку нужно глушить или менять. 

Скважины

Зачастую не учитывают взаимного влияния скважин. Стандартное расстояние — 10 м при глубине скважины более 60 м. Если они расположены на расстоянии менее 8–10 м друг от друга, то следует увеличивать глубину и количество скважин, чтобы обеспечить необходимый уровень отдачи энергии.

Контур укладывают на глубине 0,8– 1,4 м, поэтому не нужно использовать буровую технику. Но при этом он занимает достаточно большую площадь, что ограничивает возможность устройства декоративного газона, насыпных дорожек, грядок, посадкой кустарников.

Проектирование горизонтального контура

К ошибкам проектирования, помимо неадекватной длины, относится недостаточная глубина его укладки. При малой глубине окружающая среда слишком сильно влияет на температуру теплоносителя.

В результате к концу отопительного сезона может снижаться температура контура и падать эффективность работы оборудования. Из-за слишком большой глубины укладки грунт вокруг системы не успевает прогреться за лето.

Стоит упомянуть об одном из ошибочных мнений, что коллектор следует укладывать ниже глубины промерзания грунта.

Неправильная эксплуатация территории

Коллектор должен быть расположен так, чтобы получить как можно больше тепла из окружающей среды, максимизировать отдачу от нагрева грунта теплом солнца, дождевой воды.

Неправильная эксплуатация территории, под которой расположен горизонтальный коллектор, тоже приводит к сбоям в работе системы. Над коллектором нельзя возводить постройки, класть асфальт или тротуарную плитку.

Если геотермальный теплообменник окажется под «крышей», то может возникнуть ледяная линза, образованная замёрзшим устройством и грунтом вокруг него.

Ошибки в расчетах

Очень часто при расчётах указывают все величины без запаса. Например, если расчётный теплосъём для грунтового коллектора составляет 20-30 Вт с погонного метра, то при расчёте его принимают как 30 Вт. Соответственно, выбирают и «самое удобное» значение для расчёта. Аналогичные просчёты совершаются и при выборе теплового насоса.

Например, вместо модели мощностью 24 кВт устанавливают устройство мощностью 17 кВт. В результате прибор не справляется в пиковые нагрузки. Характерной ошибкой является использование методик расчёта, выполненных по европейским нормативам. Всё-таки зима у нас более холодная и продолжается дольше, чем, скажем, в Германии.

Для расчёта должны применяться нормативы, соответствующие климатическим особенностям региона строительства.

Неправильный монтаж узлов

Строители могут неправильно подойти к монтажу узлов системы отопления. При этом установка теплового насоса не представляет сложности, особенно если речь идёт о моделях последнего поколения. Многие зарубежные производители предлагают полностью собранные системы. Они представляют собой моноблок, который содержит все элементы, включая теплообменник «фреон-вода».

Монтаж оборудования заключается в его установке на твёрдом основании, подключении к электричеству и проводке труб от коллектора тёплого пола. Хотя и здесь иногда находится место для ошибок. Так, например, делают подпитку от водопровода к грунтовому теплообменнику, что категорически запрещено.

Типичные ошибки и способы их исправления также указаны в таблице.

Ошибка

Последствие Способ исправления

Недостаточная длина трубопровода первичного контура теплообменника

Замораживание теплоносителя в трубопроводе

Перекладка теплообменника или устройство дополнительного контура

Занижение диаметра трубы контура теплообменника

Недостаточная мощность системы

Перекладка теплообменника

Слишком близкое расположение скважин или ниток трубопровода теплообменника

Замораживание теплоносителя в трубопроводе

Перекладка теплообменника или устройство дополнительного контура либо скважины

Использование полипропиленовых труб, компрессионных фитингов

Утечка теплоносителя

Перекладка теплообменника

Устройство над горизонтально расположенным контуром сооружений, препятствующих доступу тепла с поверхности земли

Замораживание теплоносителя в трубопроводе

Демонтаж сооружений

Источник: https://www.ivd.ru/stroitelstvo-i-remont/otoplenie/kak-vybrat-teplovoj-nasos-dlya-doma-i-izbezhat-tipichnyh-oshibok-pri-ustanovke-23161