Каталог

  • 0
  • 0 0

    Немає товарів у кошику.

Види теплових насосів

У США понад 10% новобудов обладнані тепловими насосами різних типів, норвежці, у яких понад 98% теплової та електричної енергії виробляють від відновлюваних  джерел енергії, надають перевагу ТН “повітря-вода”, а шведи використовують води Балтійського моря як джерело низькопотенційного тепла для ТН типу “вода-вода”.

В Україні теплові насоси тільки набирають популярність, але щорічно їх кількість зростає в геометричній прогресії. Тому варто розібратися, якими бувають види ТН, щоб правильно обрати обладнання, виходячи із зовнішніх факторів і потреб конкретної споруди.

Первинне джерело енергії теплового насоса 

Суть роботи всіх теплових насосів полягає у переносі теплової енергії повітря, землі чи води в систему опалення (охолодження). 

“Повітря-вода”

Використання повітря як первинного джерела теплової енергії – найбільш простий та найменш трудо- і фінансово затратний спосіб опалення приміщень. за допомогою вентилятора повітря із навколишнього середовища надходить в зовнішній блок теплового насоса на теплообмінник відбору тепла. По цьому теплообміннику циркулює фреон, який направляється в компресор, стискається, надходить на теплообмінник конденсатора і передає теплову енергію в опалювальну систему. Тепловий насос “повітря-вода” ефективно працює при температурі повітря на вулиці до -20°С, а деякі моделі і при -30°С.

Агрегат в процесі роботи використовує електричну енергію із мережі: в середньому на 1 кВт електроенергії насос виробляє від 3 до 5 кВт теплової енергії. Обладнання можна встановлювати і в нових спорудах, і модернізувати застарілі системи опалення. Більшість моделей ТН влітку використовують для охолодження повітря в кімнатах. 

“Повітря-повітря”

Повітряно-повітряні насоси відбирають тепло з повітря на вулиці та передають його безпосередньо повітрю в приміщенні. Простота конструкції та ефективність роботи дозволяють використовувати агрегати “повітря-повітря” в різних типах приміщень для опалення, нагрівання води, а деякі моделі і для охолодження. 

“Вода-вода”

Вода – одне із можливих джерел тепла для ТН. З цією метою використовують ґрунтові води, наземні водойми, а також теплову енергію стічних та технічних вод. В кожному варіанті є переваги та недоліки, а також особливості облаштування системи:

  • Для отримання тепла від підземних вод необхідне буріння двох свердловин: верхня (за течією) потрібна для забору води в систему, а нижня для скидання.
  • Щоб використовувати тепло води у водоймі, по її дну укладають труби – зонд. Важливо, щоб глибина водойми була понад 3 метри, а температура на дні залишалася стабільною протягом року
  • Стічні води як джерело теплової енергії часто використовують у містах та на підприємствах. Для облаштування такої системи необхідне встановлення проміжного теплообмінника зі стійких до корозії матеріалів.  

Теплові насоси “вода-вода” вважаються найбільш ефективними, екологічними та економічно вигідними джерелами тепла для опалення та охолодження житлових, комерційних і промислових будівель. 

“Грунт-вода” 

оскільки температура грунту на глибині понад 2 метри залишається незмінною протягом усього року, низькопотенційне тепло землі часто використовують як джерело теплової енергії для теплових насосів. Існує кілька способів монтажу системи “грунт-вода”:

  • Вертикальні зонди: у свердловини глибиною 20-150 м вкладають труби. такий спосіб отримання теплової енергії землі найбільш дорогий через буріння глибоких свердловин і найбільш ефективний. Він вважається доцільним, якщо земельна ділянка має невелику площу або склад грунту не дає можливості прокласти горизонтальні труби. 
  • Горизонтальні колектори: спіралеподібні або змієподібні зонди укладають на глибину до 3 метрів (нижче рівня промерзання), площа залежить від теплопотреб приміщення, але через гідравлічний спротив загальна довжина контура не повинна перевищувати 150 м. 
  • Вертикально-горизонтальні: спіральні, кластерні (свердловини під певним кутом нахилу), “кошик”. Поєднують переваги двох видів зондів, укладають на глибину до 5 метрів.  

Усі види зондів виконують одну роль: відбирають низькопотенційне тепло грунту і передають його на випаровувач, в якому знаходиться охолоджений хладагент під низьким тиском. Нагрітий від теплоносія фреон, стискається компресором, що призводить до підвищення його температури. Стиснутий і розігрітий фреон надходить у конденсатор, де віддає тепло в контур опалювальної системи будівлі. Далі він проходить через дросель: охолоджується, тиск знижується і цикл починається спочатку. 

Незважаючи на необхідність значних капіталовкладень під час буріння та встановлення зондів, системи з ТН “грунт-вода” залишаються одними із найпопулярніших, оскільки обладнання відрізняється довговічністю, якість його роботи не залежить від температури навколишнього середовища. У первинному контурі системи як теплоносій використовують розсіл або воду. 

Вибір теплового насоса за типом первинного джерела енергії залежить від низки факторів: розміщення та технічних особливостей будівлі, умов навколишнього середовища, бюджету на встановлення обладнання. 

Конструктивні особливості теплових насосів

Робота усіх теплових насосів обумовлена принципом зворотного циклу Карно, але, залежно від первинного джерела тепла, обладнання відрізняється за конструкцією. Так, “повітряні” ТН бувають двох типів: 

  • Моноблок передбачає розташування усіх деталей агрегата в одному корпусі, відрізняється простотою встановлення, має заводське регулювання автоматики. До недоліків моноблоків зараховують низький рівень захисту від відключення електропостачання.
  • Спліт-система складається із зовнішнього та внутрішнього блоків, поєднаних між собою магістралями (трубками). Така конструкція забезпечує стійкість до короткочасних відключень електрики.

Теплові насоси “повітря-повітря” мають два вентилятори, які збільшують інтенсивність теплообміну і забезпечують передавання тепла від насоса у приміщення. 

ТН “повітря-вода” обладнані одним вентилятором, який передає теплову енергію на теплообмінник випаровувача. 

Геотермальні теплові насоси виготовляють у вигляді моноблоків: компресор, випаровувач, конденсатор, терморегулюючий дросель, циркуляційні насоси, з’єднувальні трубки і система керування розміщені в одному корпусі, до якого підключаються грунтовий контур та контур системи опалення будівлі. 

Конструктивно відрізняються теплові насоси для опалення та агрегати для опалення і гарячого водопостачання. Останні мають внутрішні блоки із вбудованим баком ГВП. Також ТН без бака ГВП можна додатково доукомплектувати резервуаром для нагрівання води контура гарячого водопостачання, який монтується окремо біля теплового насоса.  

Крім основної функції – нагрівання, деякі моделі теплових насосів мають також функцію охолодження. Реверсивні теплові насоси можуть працювати у двох напрямках:

  • Взимку вони відбирають теплову енергію із навколишнього середовища та передають її в опалювальний контур;
  • Влітку, працюючи на охолодження, система з тепловим насосом відбирає тепло з приміщення і скидає його в навколишнє середовище.

Важливу роль у функціонуванні насоса у двох напрямках відіграє система опалення будівлі. Більшість теплових насосів призначені для використання в низькотемпературних опалювальних системах, найпопулярнішою з яких вважається тепла підлога. Проте кондиціонування повітря в приміщенні за рахунок охолодження підлоги може бути некомфортним – її температура повинна бути в межах 16-19°С. З цією метою краще передбачити опалення та охолодження “теплими стінами” або фанкойлами – за принципом роботи схожі зі звичайними радіаторами, але мають у декілька разів більшу площу, що дає можливість якісно опалювати та охолоджувати приміщення в низькотемпературній системі з тепловим насосом. 

Конструктивні особливості обладнання і необхідний функціонал потрібно враховувати на етапі проектування системи опалення з ТН. 

Види теплових насосів за типом компресора

Компресор теплового насоса необхідний для стискання газоподібного хладагента, який надходить із випаровувача. Стискання забезпечує підвищення тиску і, як наслідок, температури хладагента. Компресори за способом керування поділяють на два типи:

  • Старт-стоп або робота в режимі “Вмикання-вимикання” регулюється автоматикою системи опалення і потребами в тепловій енергії. Такий принцип керування найбільш простий, бюджетний і надійний з огляду на відсутність додаткових деталей. Проте, під час запусків-вимикань компресор піддається великому зносу, витрата електроенергії зростає, досить часто, необхідно монтувати буферний резервуар в опалювальну систему або встановлювати програмне забезпечення, яке контролює кількість пусків. 
  • Інверторний: працює безперервно, при цьому швидкість обертання регулюється залежно від необхідної потужності, що забезпечує плавність та більшу ефективність роботи обладнання. Інвертор забезпечує низькі пускові струми і зменшує шумність роботи агрегата. 

Теплові насоси з інверторним типом керування компресором коштують дорожче, ніж обладнання з системою “стоп-старт”, проте вони забезпечують стабільнішу роботу та зменшують витрати електроенергії. Також деякі виробники виготовляють моделі ТН з двома окремими компресорними блоками (стоп/старт + інверторний) для більш збалансованого теплопостачання та зменшення пускових навантажень.

Для вибору виду теплового насоса за первинним джерелом енергії, конструктивними і функціональними особливостями, типом керування компресором, необхідно враховувати велику кількість факторів: теплопотреби, площу і технічні характеристики будівлі, розташування, площу ділянки, особливості грунту, кліматичні та погодні умови, бюджет на купівлю обладнання, модернізацію чи облаштування з нуля системи опалення. Щоб система з тепловим насосом працювала ефективно та забезпечувала будинок теплом, важливо, щоб усі роботи з розрахунку, встановлення і запуску проводили досвідчені фахівці.

Слайдер

Внутрішній блок теплового насосу "повітря-вода"

Слайдер

Грунтовий тепловий насос з інверторним компресором

Слайдер

Зовнішній блок теплового насосу "повітря-вода"

01 /