Эффективность и особенности эксплуатации теплового насоса грунт-вода, видео от пользователя

Содержание
  1. Тепловой насос
  2. Как работают тепловые насосы «земля-вода»
  3. Достоинства и недостатки
  4. Расчет мощности установки
  5. Топ-5 лучших насосов
  6. FHP (США)
  7. MECMASTER ENERGI AB (Швеция)
  8. Avenir Energie (Франция)
  9. Steinmann (Швейцария)
  10. Viessmann (ЕС, Китай) 
  11. Стоимость установки
  12. Как сделать тепловой насос «грунт-вода» своими руками
  13. Бурение скважины
  14. Расчеты и сделать рабочие чертежи
  15. Купить оборудование
  16. Сборка теплонасоса
  17. Подключение компрессора
  18. Система трубопроводов
  19. Принцип работы земляного теплового насоса. Виды коллектора
  20. Конструкция и принцип работы теплового насоса
  21. Виды коллектора грунт вода
  22. Преимущества и недостатки насосов грунт вода
  23. Отопление тепловым устройством грунт вода
  24. Теплоноситель для теплового насоса
  25. Геотермальные тепловые насосы
  26. Основные виды геотермальных (грунтовых) насосов
  27. Особенности теплонасосов грунт-вода
  28. Управление работой теплового насоса
  29. Преимущества теплонасосов типа «грунт-вода»
  30. Недостатки
  31. Виды геотермальных контуров
  32. Устройство вертикальных контуров: бурение скважин
  33. Устройство горизонтальных контуров: геополя
  34. Перспективы
  35. Особенности тепловых насосов вода/вода
  36. Существуют два основных вида систем:
  37. Системы с грунтовыми коллекторами и скважинами
  38. Системы со спиральными коллекторами и водоемами
  39. Преимущества
  40. Стоимость системы вода-вода
  41. Тепловые насосы: плюсы и минусы — грунтовых, водяных, воздушных
  42. Виды тепловых насосов
  43. Особенности работы
  44. Экономия от теплового насоса
  45. Плюсы и минусы
  46. Воздушный тепловой насос: плюсы и минусы
  47. Водяные тепловые насосы: за и против
  48. Плюсы и минусы тепловых насосов грунтового типа
  49. Система отопления на основе теплового насоса

Тепловой насос

Эффективность и особенности эксплуатации теплового насоса грунт-вода, видео от пользователя

Из всех разновидностей тепловых насосов, существующих на сегодняшний день, системы «грунт-вода» имеют наибольшую эффективность.

При этом, они самые дорогостоящие, требуют больших трудозатрат для создания, что существенно ограничивает популярность и распространение этих комплектов. Рассмотрим устройство систем «грунт-вода», их возможности и особенности эксплуатации.

 Работу теплового насоса «вода-вода» мы рассмотрели в этой статье, «воздух-вода» в этой и «воздух-воздух» здесь.

Исследования ученых показали, что на глубине около 1,5-2 м почва практически никогда не изменяет свою температуру, составляющую от 5°С, до 10°С и стабильно находящуюся в этих пределах. Это позволяет использовать ее в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для ТН.

Система, созданная на базе такого источника, не зависит от внешних факторов, в частности — от изменения климатических или погодных условий, понижения температуры и т. п.

Единственная сложность — способ отбора тепловой энергии.

Для этого используется обычная вода или (чаще) другой теплоноситель (антифриз, этиленгликоль), циркулирующий в трубах, погруженных тем или иным способом в грунт.

Основная проблема заключается в том, что для набора нужной температуры теплоноситель должен довольно длительное время находиться под землей, так как на выходе из испарителя он сильно охлаждается.

Вопрос решается увеличением протяженности трубопровода, чтобы за время транспортировки потока он успевал нагреться до температуры грунта.

Стабильность температуры почвы имеет очень положительное значение, так как появляется возможность отказаться от регулировки скорости циркуляции теплоносителя, настроив ее один раз при запуске системы в эксплуатацию.

Как работают тепловые насосы «земля-вода»

Конструкция ТН типа «грунт-вода» основана на обычном для подобного оборудования принципе действия холодильника (или, говоря более научным языком, на использовании цикла Карно).

Нагрев теплоносителя (воды) происходит благодаря значительному повышению температуры при сильном сжатии паров хладагента (фреона), после чего производится сброс давления и испарение.

При этом температура фреона сильно падает, и перед повторным циклом сжатия ее надо поднимать до рабочего значения.

Это происходит при помощи теплообмена с водой, циркулирующей под землей на глубине 30-50 см ниже уровня промерзания почвы. Устройство для такого получения тепловой энергии называется коллектором и представляет собой довольно обширный котлован глубиной 1,5-2 метра, в котором уложен трубопровод с теплоносителем и засыпан слоем грунта.

Другой вариант — вода циркулирует в скважине глубиной около 50-70 м, куда опущена петля из полиэтиленового трубопровода. Всего существует три типа подземных теплообменников:

  • вертикальный зонд (петля из трубы)
  • энергетическая свая (техническое сооружение или устройство, использующее способ зонда, но более эффективное и получающее большую тепловую мощность)
  • плоский коллектор

Все способы получения тепловой энергии грунта имеют свои достоинства и недостатки, о чем будет сказано позже.

Тепловой насос — это два теплообменника, работающие в параллельном режиме, соединенные между собой компрессором, повышающим давление на входе в конденсатор (теплообменник №1) и дросселем, сбрасывающим давление на входе в испаритель (теплообменник №2).

Конструктивно это два отделения, каждое из которых обеспечивает половинный цикл Карно.

Фреон, циркулирующий в системе по замкнутому циклу, отдает тепловую энергию в систему отопления и ГВС дома, восполняя ее теплом, отобранным от грунта теплоносителем из скважины или коллектора.

Оба отделения могут располагаться в одном корпусе, или быть установлены на расстоянии друг от друга, главное условие — стабильность работы и отсутствие потерь при следовании хладагента из одного теплообменника в другой.

Достоинства и недостатки

Достоинства систем «грунт-вода»:

  • стабильная и не зависящая ни от каких факторов температура источника тепловой энергии, обеспечивающая высокую эффективность комплекса
  • возможность использования систем в сложных климатических условиях, регионах с низкими зимними температурами
  • надежность и устойчивость работы системы
  • высокая долговечность грунтового теплообменника
  • универсальность работы системы — помимо отопления возможна организация ГВС дома

Существуют и недостатки:

  • высокая стоимость оборудования, большие трудозатраты на создание коллекторов или бурение скважин. В сочетании с общей дороговизной оборудования, такая система потребует финансовых вложений в 4-5 раз превышающих расходы на теплонасосы воздушного типа
  • большие объемы земляных работ, требующих либо больших площадей, либо бурения глубоких скважин. В обоих случаях вопрос упирается в административные проблемы, необходимость получения разрешений на использование земли и т.д.

Еще одна проблема — вымораживание участка земли, используемого под коллектор. Холодный фреон существенно охлаждает грунт, нарушая естественный температурный режим, что отрицательно сказывается на растениях. Вопрос решается погружением трубопроводов на большую глубину, но это автоматически увеличивает расходы.

Сложности с получением разрешений и большие трудозатраты являются причинами отказа большинства пользователей от идеи установить теплонасос «грунт-вода», хотя при наличии возможностей распространение этого типа ТН было бы гораздо шире.

Расчет мощности установки

Произвести полноценный расчет установки для неопытного человека, не имеющего специального образования — непосильная задача.

Даже профессионалы испытывают немалые затруднения при выполнении расчетов, так как в процессе принимают участие многие факторы, которые необходимо учесть.

Поэтому для предварительной оценки параметров теплового насоса надо либо обращаться к специалистам, что очень дорого (и надо их еще отыскать), либо использовать онлайн-калькулятор, способный заменить профессионалов совершенно бесплатно.

Можно также обойтись простыми прикидками.

Например, для подсчета площади, необходимой под коллектор, надо отапливаемую площадь умножить на 2 (для дома в 100 м2 площадь коллектора составит 100 × 2 = 200 м2).

Подсчитать примерную мощность теплового насоса можно, принимая 0,7 кВт на каждые 10 м2 площади (для дома площадью 100 м2 потребуется система мощностью 7 кВт).

По этим параметрам можно выбирать подходящее оборудование.

Топ-5 лучших насосов

Приобретение готового комплекта — дорогостоящее мероприятие. Стоимость теплового насоса относительно невысокой мощности начинается от 8000 долларов, а для крупных систем, сочетающих обогрев и ГВС, цена поднимется гораздо выше.

Подбор конкретной модели производится исходя из потребностей дома и возможностей владельца, поэтому рекомендовать какое-либо устройство нет смысла. Однако, обладая информацией о наиболее известных производителях, можно определиться в своих предпочтениях и ограничить выбор самыми лучшими фирмами.

Рассмотрим их подробнее:

FHP (США)

Надежное и экономичное оборудование от лидера среди производителей тепловых насосов.

MECMASTER ENERGI AB (Швеция)

Компания, создающая тепловое оборудование с 60-х годов прошлого века и имеющая собственные традиции, разработки и изобретения в этой сфере.

Avenir Energie (Франция)

Фирма, лидирующая среди подобных компаний и создающая широкий модельный ряд тепловых насосов.

Steinmann (Швейцария)

Традиционное европейское качество, полная сертификация всего оборудования и методик обогрева.

Viessmann (ЕС, Китай) 

Компания, делающая серьезные заявки на лидерство среди основных производителей тепловых насосов.

Перечисленные производители являются самыми заметными среди большого количества продавцов теплонасосов, полный перечень изготовителей подобного оборудования привести попросту невозможно.

Стоимость установки

Монтаж системы обойдется в сумму, начинающуюся от 2000 долларов.

Этот предел подтверждают все специалисты, причем, все варианты упираются в состав и качество грунта, наличие монолитных горных пород или водоносных горизонтов. Чем выше сложность земляных работ, тем больше придется заплатить за создание отопительной системы, поэтому большинство пользователей пытается решать вопрос самостоятельно, по мере своих возможностей.

Как сделать тепловой насос «грунт-вода» своими руками

Цены на готовое оборудование таковы, что для большинства пользователей приобретение попросту недоступно. Пойти на такие расходы может только очень обеспеченный человек, но решением вопроса вполне может стать самостоятельное изготовление теплонасоса.

В этом случае расходы упадут почти до нуля, но придется изрядно повозиться и побегать по инстанциям, чтобы получить разрешение на производство земляных работ. Если все вопросы административного порядка не являются проблемой, можно приступать к работам.

Бурение скважины

Создание коллектора или бурение скважины являются операциями, которые крайне сложно выполнить своими руками. Для этих работ приглашают специалистов с необходимой техникой.

Все действия выполняются согласно заранее рассчитанным параметрам, в готовую скважину или коллектор погружается трубопровод, производятся все остальные действия. В результате должны остаться лишь два конца трубы, выходящие из земли или скважины.

Впоследствии они будут присоединены к испарителю теплового насоса. После этого приступают к созданию контура с хладагентом.

Расчеты и сделать рабочие чертежи

Прежде всего, необходимо произвести расчеты и сделать рабочие чертежи. Предстоит большой объем работ, выполнять их наугад нецелесообразно. Создание проекта поможет тщательно продумать все рабочие моменты, позволит вовремя обнаружить ошибки и просчеты.

Купить оборудование

Вторым шагом станет приобретение всех элементов системы, которые изготовить самостоятельно нельзя. К ним можно отнести компрессор, блоки управления, насосы и прочие узлы системы.

Сборка теплонасоса

После этого приступают к непосредственному созданию теплонасоса. Для изготовления конденсатора потребуется бак из нержавейки объемом около 120 л.

Бак разрезается в продольном направлении, впоследствии половинки надо будет сварить между собой, поэтому резать надо максимально аккуратно.

Внутрь этого бака надо установить змеевик из медной трубки таким образом, чтобы жидкость, проходящая по ней, не могла смешиваться с содержимым бака.

Для изготовления змеевика трубку наматывают на отрезок трубы или иной предмет круглого сечения с подходящим диаметром. В верхней и нижней частях бака делаются по 2 отверстия для входа и выхода змеевика и теплоносителя из системы отопления дома.

Испаритель делается подобным образом, только объем бака надо брать меньше — около 80 л. Иногда вместо металлического бака используют пластиковые емкости, чтобы снизить образование конденсата на стенках.

Подключение компрессора

Для установки и подключения компрессора рекомендуется обратиться к специалисту по холодильным установкам. При создании фреонового контура надо учитывать разные мелочи и нюансы, которые известны только опытным мастерам.

Самостоятельное выполнение пайки контура грозит появлением неточностей и ошибок, которые впоследствии обязательно дадут о себе знать.

Кроме того, понадобится закачать в систему фреон, что также следует поручить опытному специалисту.

Система трубопроводов

Собранный контур присоединяется к системе трубопроводов со стороны испарителя и к системе отопления дома со стороны конденсатора. Эти работы довольно просты и доступны для самостоятельного выполнения.

Подключается блок управления системой, после чего собранный тепловой насос запускается, проверяется на работоспособность, при необходимости производится исправление ошибок и устранение всех обнаруженных изъянов.

Если никаких нареканий не имеется, то эксплуатация оборудования продолжается в рабочем режиме.

Источник: https://Energo.house/otoplenie/teplovoj-nasos-grunt-voda.html

Принцип работы земляного теплового насоса. Виды коллектора

Эффективность и особенности эксплуатации теплового насоса грунт-вода, видео от пользователя

Альтернативные источники энергии в наше время достаточно актуальны. Установка тепловых насосов частое явление сегодня, так как тарифы на газ и электроэнергию стали достаточно большими и люди стараются сократить свои растраты. Земляной тепловой насос (рис. 1) – это устройство, которое берет тепловую энергию из грунта и передает ее воде в системе отопления.

Следует отметить, что грунт является хорошим источником тепла, которое не иссекается, так как грунт вбирает солнечную энергию и тепло недр. Земля сохраняет стабильную температуру не зависимо от времени года и погодных условий. Например, на глубине 4 — 5 метров температурный режим может быть уже от 80С и до 120С.

Рис. 1 Схема работы насоса грунт-вода

Конструкция и принцип работы теплового насоса

Конструкция системы с тепловым насосом земля-вода:

  • Земляной зонд или коллектор;
  • Теплообменник, который транспортирует тепловую энергию к внутреннему контуру;
  • Компрессор;
  • Теплообменник, который передает тепловую энергию в систему отопления;
  • Система отопления и горячего водоснабжения внутри дома.

Система грунтового теплового насоса имеет в своей схеме 3 контура. Внешний контур находится в земле, собирая там тепловую энергию. Второй контур – это сам тепловой насос, теплоноситель попадает в испаритель, где температура поднимается. А третий контур – это уже непосредственно система отопления в доме, в которой циркулирует вода.

За 1 час циркулирует 2-3 м3 теплоносителя. Этот теплоноситель нагревается в земле на 5-70С. Земляной зонд теплового насоса грунт вода, то есть теплообменник, который закопан на определенную глубину, собирает тепловую энергию. И с помощью теплоносителя эта энергия переносится в тепловой насос, а именно в испаритель.

Теплоносителем может быть антифриз или смесь воды и пропиленгликоля или этиленгликоля. Часто в системе циркулирует фреон (хладагент) в жидком состоянии, который в испарителе сжимается и превращается в газ. Особенностью фреона является то, что он закипает при низкой температуре.

Когда он закипает, то расширяется и пары, которые образуются, попадают в конденсатор.

Далее это тепло попадает к другому теплообменнику, в котором циркулирует уже вода для системы отопления дома. После того как фреон остыл, он обратно преобразуется в жидкое состояние, и циркулирует в грунтовой теплообменник. Процесс начинается заново.

Внешний теплообменник устройства грунт вода выглядит как полиетиленовая тонкостенная труба, ее диаметр может быть 4 см. Приблизительный расчет длины змеевика, который закапывается, такой: 5 погонных метров трубы соответствует 1 м2 площади дома. Можно сделать вывод, что если площадь дома 150 м2, то длина змеевика должна быть 750 метров погонных.

Важно соблюдать все дистанции. Например, нужно укладывать теплообменник на 3 метра от дома или других построек. Глубина, на которую ложится труба, не должна быть меньше 1,4 м.

Виды коллектора грунт вода

Коллектор грунтового теплового насоса может быть двух видов (рис. 2):

  • Вертикальный;
  • Горизонтальный.

Рис. 2 Виды коллекторов для грунтовых насосов: вертикальный и
горизонтальный

Вертикальный коллектор – это длинный трубопровод, опущенный в скважину длина, которой составляет от 40 до 150 м. Этот вид теплообменника лучше горизонтальных тем, что на такой глубине температура больше.

Если скважина очень глубокая то теплообменник оснащается еще защитной обсадной трубой, а если глубина сравнительно не большая, то это не обязательно.

Но значительным недостатком такого способа размещения коллектора является высокая стоимость такой скважины.

Конечно, специалисты рекомендуют бурить скважину глубже. Но если техника или почва не позволяют, то можно сделать несколько скважин.

Например, можно сделать одну скважину глубиной 80 м, а можно 4 скважины по 20 м. Главное чтобы суммарный результат получился достаточным для отопления дома.

Может быть каменистая почва, с которой достаточно тяжело работать, в ней можно пробурить скважины не более 15-20 метров.

Горизонтальный коллектор (рис. 3) – этот вид грунтового коллектора для насоса грунт вода выглядит как трубопровод, который выложен в горизонтальном положении на определенную глубину, под слоем земли. Этот коллектор легко устанавливается.

Рис. 3 Внешний контур насоса грунт-вода

Площадь, на которую устанавливается коллектор земляного теплового насоса достаточно большая в отличие от вертикального варианта, на который нужен небольшой кусочек земли.

Как правило, горизонтальный теплообменник занимает от 25 до 50 м2, а может и больше, смотря какая отапливаемая площадь.

Негативным фактором этого варианта является то, что территория с этим коллектором может использоваться только под газон.

Зависимо от различных обстоятельств теплообменник может укладываться зигзагом, петлями, змейкой и т.д. Очень важно, какая теплопроводность у грунта, в который устанавливается теплообменник.

Это зависит от качества земли, например, если почва влажная, то теплопроводность больше, а если почва песчаная, то теплопроводность маленькая.

Если есть много петель в теплообменнике, то в комплектации обязательно должен быть циркуляционный насос.

Преимущества и недостатки насосов грунт вода

Тепловой насос грунт-вода имеют такие преимущества:

  • Автономность установки. Насос грунт вода не зависит от энергоносителей, для потребления этой тепловой энергии не нужны никакие разрешения и проекты.
  • Экологичность. Тепловые насосы это установки, от которых нет вредных выбросов в атмосферу, а также используется неиссякаемая энергия Земли.
  • Безопасность. Это отопление безопасно, так как максимальная температура здесь достигает 600С, а значит оборудование пожаробезопасно и взрывоопасно.
  • Универсальное оборудование. Грунтовой насос можно использовать совместно с газовым или другим котлом.
  • Небольшие затраты при эксплуатации грунтового насоса. Установке грунт вода не нужно никакое дополнительное обслуживание.

Недостатки земляных тепловых насосов:

  • Высокая стоимость. Сама по себе установка стоит достаточно дорого, а также, чтобы ее установить, нужны большие затраты. Работа спецтехники, установка теплообменника и т.д. это все дорогостоящие услуги. Это оборудование намного дороже котельного оборудования.
  • Срок эксплуатации грунтового насоса становит около 25 лет. С такой стоимостью это не так уж и много. После этого срока, как правило, нужен либо ремонт, либо бурение другой скважины.

Отопление тепловым устройством грунт вода

Квалифицированные специалисты рекомендуют при установке земляного теплового насоса обустроить в доме систему теплых полов. Так как особенностью этого отопления является то, что нужно большие радиаторы, а это не слишком красиво. Поэтому можно обустроить теплые полы и дополнительно небольшие радиаторы.

Дом должен быть подготовленным, то есть полностью утепленным. Так как чем лучше утеплен дом, тем меньше будет тепловых потерь. Также следует отметить, что температура при работе теплового насоса типа грунт-вода не достигает такого уровня, как при отоплении котельным оборудованием, а значит нужно предпринять все меры, чтобы тепло не выходило.

Если на участке где устанавливается змеевик, проходит водопроводная труба, то беспокоиться не стоит, так как никакого воздействия на нее грунтовый теплообменник не будет оказывать.

Конечно, цельной трубы для земляного коллектора такой длины не найти, по этому они будут устанавливаться бухтами, и между собой соединяться специальными муфтам (рис. 4) и, как правило, бухты длинной 100-200 м.

Рис. 4 Соединение труб муфтами в земляном коллекторе

Тепловой насос земля-вода питается от электрической сети 220В или 380В. Так как циркуляционный насос работает только от электричества. Грунтовое тепловое устройство потребляет электрической энергии в 4-5 раз меньше, чем вырабатывает тепловой энергии. Экономия очевидна. То есть на 1 кВт электроэнергии приходится 4-5 кВт тепловой энергии.

Теплоноситель для теплового насоса

Фреон – это вещество, которое относится к искусственным синтезированным газам. Этот газ используется не только в работе грунтового устройства грунт вода, но также в конструкции холодильников и кондиционеров. Когда фреон нагревается до +30С, он начинает закипать и переходит в газообразное состояние. В компрессоре он сжимается до 26 атмосфер.

Рис. 5 Вход труб внешнего контура в дом

Именно под воздействием такого давления температура этих газов поднимается до +600С, а иногда и до +750С. Но когда происходит теплоотдача воде в системе отопления, то теряется от 10 до 150°.

Отдав тепло, фреон остывает, показатель давления опускается до 4 атмосфер. Это так называемый эффект дросселирования.

Далее происходит полное охлаждение до 00С, и фреон переходит опять в жидкое состояние.

Источник: https://kotlomaniya.ru/teplovye-nasosy/zemlyanoy-teplovoy-nasos.html

Геотермальные тепловые насосы

Эффективность и особенности эксплуатации теплового насоса грунт-вода, видео от пользователя

admin    Дата: 14.06.2018

Геотермальные тепловые насосы работают на основании экологически чистой и безопасной технологии для отопления, охлаждения дома и горячего водоснабжения без вредных бактерий.

При этом, через буферные емкости, они могут объединяться в общую систему с традиционными видами теплотехнического оборудования.

В зависимости от конкретных условий объекта, служат как основным так и дополнительным источником тепловой энергии.

Тепловые насосы геотермального типа в своей работе используют хладагент, который испаряется при низких температурах в испарителе. Пары хладагента попадают в компрессор и нагреваются в процессе сжатия.

Этот процесс и производит то тепло, которое используется для отопления и нагрева горячей воды.

Основные виды геотермальных (грунтовых) насосов

Геотермальные теплонасосы бывают двух основных видов: грунт-вода и вода-вода.

С грунтовыми тепловыми насосами устанавливают системы вертикальных скважин с геотермальными зондами, а также, горизонтальные грунтовые коллекторы обеспечивают сбор геотермальной энергии для теплового насоса.

При использовании вертикальных скважин используют геозонды глубиной до 200 м.

В этих зондах циркулирует раствор незамерзающей жидкости, который поглощает геотермальную энергию из вмещающих пород и грунта. Используя пластинчатый теплообменник, эта энергии передается во фреоновый контур теплового насоса.

Преимущества системы геозондов – это надежность и долговечность с постоянным температурным режимом около +10 °C.

Система с горизонтальным коллектором располагается на глубине от 1,5 до 2-х метров от уровня земли, где циркулирующая незамерзающая жидкость собирает тепловую энергию, накапливающуюся от солнечного излучения или хозяйственной деятельности человека в верхних слоях грунта.

Для тепловых насосов вода – вода необходимо пробурить две вертикальные скважины до уровня грунтовых вод: одну – для забора теплой воды, другую – для сброса охлажденной.

Тепловые насосы надежно и долгие годы обеспечивают дома теплом зимой, освежающую прохладу летом, и постоянное наличие горячей воды. Источником тепла в этом случае служат возобновляемые природой ресурсы, поэтому за этим видом получения тепловой энергии будущее энергетики.

Особенности теплонасосов грунт-вода

Геотермальные тепловые насосы типа грунт – вода трансформируют низкопотенциальное тепло недр земли в тепловую энергию для отопления и нагрева воды для ГВС. Главные отличительные особенности грунтовых теплонасосов – наличие внешнего геотермального контура в виде полипропиленовой трубы, в которой в качестве теплоносителя циркулирует незамерзающий рассол – пропиленгликоль.

Принцип работы грунтовых теплонасосов  такой же, как и у других теплонасосных систем – преобразование возобновляемой тепловой энергии с низким потенциалом в тепло для отопления и горячего водоснабжения. Используя солнечное излучение, накопленное в грунте и излучение, идущее из недр земли, геотермальный тепловой насос позволяет экономить на отоплении и подогреве воды до 80% расходов.

Температура на глубине более 2 м круглый год остаётся постоянной – от +6 до +10 °C.

Чем глубже, тем выше постоянная температура. Поэтому эффективность теплового насоса «грунт / вода» не зависит от температуры окружающего воздуха – среднее значение коэффициента преобразования энергии 1:4. Поэтому наибольшее применение грунтовые тепловые насосы нашли в районах с суровой зимой, где температура воздуха держится на отметках ниже –10 °C более 3 недель в году.

Управление работой теплового насоса

Управление работой теплового насоса располагается внутри дома, в удобном и доступном месте. В качестве панели управления может выступать встроенный пульт управления на коробе контроллера (на фото ниже)

или отдельная сенсорная панель (как у шведского производителя оборудования – CTC).

Компания CTC, также, предлагает многофункциональные емкости, в которые помимо буферного аккумулирующего бака, наревательных тэнов и всевозможных опций для подключения нескольких источников тепла, встроена панель управления с цветным сенсорным экраном.

Управляющий модуль позволяет настроить желаемые параметры работы системы отопления в зависимости от температуры на улице и сезона.

Пример управления тепловым насосом на видео:

Преимущества теплонасосов типа «грунт-вода»

  1. Высокая и постоянная эффективность независимо от времени года.
  2. Высокая температура теплоносителя на подаче до +65 °С.
  3. Компактность внутреннего оборудования — в помещении занимаю мало места, до 2 кв.м.
  4. Не требуется текущее обслуживание.

Недостатки

  1. Высокая стоимость оборудования и монтажа — в два раза выше, чем у воздушных тепловых насосов.

    Обустройство скважин или горизонтального грунтового коллектора стоит столько же, сколько и основное оборудование.

  2. При неправильной установке или применения некачественных геозондов исправить ошибку нельзя – нужно устанавливать новый.
  3. Требуется свободная площадь возле дома для обустройства геоконтура.

Виды геотермальных контуров

  1. Вертикальные геоконтуры – геотермальные зонды, которые опущены в скважины, пробуренные на глубину от 40 до 200 м. Применяются в случаях, когда площадь участка ограничена.
  2. Наклонные скважины – частный случай вертикальных.

    Несколько наклонных зондов под углом сходятся в общий коллектор.

  3. Горизонтальные геоконтуры – геополя, где на глубину около 1,5 м укладываются пластиковые трубы, каждая длиной от 100 до 200 м.
  4. Спиральные коллектора – применяются при ограничениях на объекте по площади.

    Устанавливаются в грунт на глубину до 5 м спиралью в широкую яму.

Устройство вертикальных контуров: бурение скважин

Вертикальный контур теплообмена для теплового насоса принципиально состоит из геозонда U-образной формы, который погружается в скважину, и коллектора. Коллектор может располагаться снаружи здания в распределительном колодце или, если есть возможность, в самом доме.

Для обустройства вертикального грунтового теплообменника бурятся скважины. Глубина рассчитывается исходя из необходимой теплоподачи: 30÷50 Вт на 1 метр глубины. На 8 кВт тепловой мощности потребуется около 200 п.м общей глубины. Это может быть 4 по 50 метров или 3 по 66,6 м.

Чтобы отдельные контуры не перемораживали друг друга, минимальное расстояние между ними должно быть не менее 10% их глубины.

В скважину опускается пластиковая труба  диаметром 32 мм в собранном виде с зондом.

Если установлено несколько зондов, то они сводятся на общую распределительную гребёнку. Гребёнка устанавливается в распределительный колодец в яме возле дома или в самом доме.

Скважина тампонируется.

Зонд заполняется теплоносителем. После чего через сбросные воздушные клапаны из контура удаляется воздух.

Устройство горизонтальных контуров: геополя

Горизонтальный контур для грунтового теплонасоса также представляет собой пластиковую трубу, но наконечник зонда уже не нужен. Трубы длиной 100÷200 метров укладываются на глубину 1,5÷2,0 метра. Обязательно ниже уровня промерзания грунта. Глубже закапывать не стоит, так как солнечное излучение накапливается в верхних слоях грунта.

Общая протяжённость контура рассчитывается из соотношения примерно 20 Вт на каждый метр трубы. Т.е. Для 8 кВт мощности необходимо около 400 п.м длины теплообмена.

Соблюдается минимальное расстояние между параллельными участками трубы – не менее 1 м.

Отдельные трубы сводятся в один коллектор, расположенный в колодце или в самом доме.

Теплообменный контур укладывается с расчётом на десятилетия, поэтому на участке, где расположено геополе не рекомендуется высаживать деревья. Их развитая корневая система может со временем деформировать и повредить трубу.

Перспективы

Грунтовые тепловые насосы признаны как экологически чистые системы на возобновляемом источнике энергии. Они снижают расходы на отопление и ГВС в 4÷5 раз, не требуют сжигания органического топлива, сохраняют чистоту окружающей среды.

Кроме этого, грунтовые теплонасосы обеспечивают высокий уровень комфорта при отоплении на долгие десятки лет.

Вот почему можно с уверенностью говорить, что за тепловыми насосами будущее энергетики, которое доступно уже сегодня!

Особенности тепловых насосов вода/вода

Грунтовые тепловые насосы типа вода/вода для получения тепла используют энергию воды из грунта или водоема.

Вода не бывает холоднее 0 °С, а грунтовая среда имеет постоянную температуру около +10 °С. Это позволяет использовать эту же среду для охлаждения летом.

Существуют два основных вида систем:

  1. С грунтовым коллектором, проложенным в скважине до подземных грунтовых вод, расположенных на глубине до 50 м.
  2. Со спиральным коллектором, который размещен непосредственно на дне природного или технологического водоёма, удаленного до 100 м от объекта.

Системы с грунтовыми коллекторами и скважинами

Устанавливать тепловые насосы системы «вода – вода» можно не везде. Для функционирования таких теплонасосов нужно предварительно пробурить два типа скважин: для забора теплой воды и для сброса охлажденной.

 Бурить скважины имеет смысл только на тех участках, где есть грунтовые воды. Чтобы определить наличие подходящего водоносного горизонта под участком производят гидрогеологическую разведку. Дебит скважины должен покрывать расчетные потребности тепла.

Обязательно нужно рассчитать и определить место, куда будет сбрасываться отработанная жидкость.

В случае выполнения всех необходимых условий можно организовать отбор тепла перекачкой грунтовой воды через теплообменник системы.

Системы со спиральными коллекторами и водоемами

Если рядом доступен водоем или река, можно уложить коллектор на дно и таким образом использовать энергию водной среды. Наибольшую эффективность показывают тепловые насосы вода/вода, внешние контуры которых проложены в сбросовых водах технологических водоёмов, градирен.

Преимущества

  1. Для обустройства коллектора, расположенного в водоеме, не требуется бурение скважин.
  2. Для установки оборудования не требуются разрешения и согласования.
  3. Высокий COP водяных систем круглый год 1:4.
  4. Простое обслуживание при эксплуатации.

Стоимость системы вода-вода

Цена установки системы теплового насоса с наружным и внутренним водяными контурами в каждом случае будет индивидуальная. Много переменных, которые необходимо учесть: перечень оборудования и дополнительных материалов, расход материалов зависит от удаленности водоема и глубины скважин.

Срок окупаемости этого типа системы, как правило, составляет около 10 лет. Чем выше теплопотери дома, тем тепловой насос окупится скорее. Поэтому, для промышленных предприятий с высоким расходом тепловой энергии и наличием технологического тепла, теплонасосы этого типа подходят больше, чем любой другой вид отопления.

Тепловые насосы: плюсы и минусы — грунтовых, водяных, воздушных

Эффективность и особенности эксплуатации теплового насоса грунт-вода, видео от пользователя

Плюсы и минусы тепловых насосов – вот что интересует многих. Действительно, если вы решили организовать с помощью такого оборудования отопления дома и ГВС, необходимо знать всю правду о нем. В противном случае, велик риск обжечься.

Тепловые насосы набирают популярность благодаря экономичности и экологичности. Их часто используют для отопления дома, так как принцип работы теплового насоса позволяет получать больше тепла, чем потреблять электроэнергии. В этой публикации мы рассмотрим их позитивные и негативные стороны.

Виды тепловых насосов

В зависимости от среды, из которой черпается тепловая энергия, все тепловые насосы можно разделить на три категории:

  • Грунтовые (геотермальные) – получают тепло из земли и грунтовых вод;
  • Водяные – работают за счет тепла, накопленного в водоемах;
  • Воздушные – извлекают тепловую энергию из воздуха в окружающей среде.

Каждый вид можно разделить на отдельные типы, такие как грунт-вода, грунт-воздух, воздух-вода, воздух-воздух, вода-вода и вода-воздух. Из названия следует, откуда будет получать энергию и что будет нагревать тепловой насос.

Существуют более экзотические типы, такие как фреон-вода, лед-вода и абсорбционные. Но они не распространены, их не применяют для отопления жилья.

Особенности работы

В отличие от котлов, конвекторов и других типов нагревателей, тепловой насос не производит тепло. Он переносит его из одной среды в другую. К примеру, тепловой насос воздух-вода охлаждает воздух за пределами здания и нагревает воду в бойлере. Благодаря этому можно добиться эффективности более 100%.

Тепловой насос потребляет электроэнергию и генерирует тепло. Соотношение этих показателей характеризует его производительность. Но реальный КПД теплового насоса может существенно колебаться. Чем меньше температура на входе и выше на выходе, тем ниже эффективность.

Так выглядит график эффективности воздушного теплового насоса в зависимости от температуры воздуха. Некоторый разброс — это и есть зависимость КПД от того, насколько большой была разница температур.

Экономия от теплового насоса

Противники тепловых насосов часто говорят, что они имеют большой срок окупаемости, но при этом не учитывают трех фактов:

  1. Стоимость топлива постоянно дорожает, будь то уголь, дрова или газ;
  2. Цена подключения к газу часто гораздо выше, чем цена теплового насоса и его установки;
  3. Тепловой насос имеет большой срок эксплуатации.

То, что отапливать тепловым насосом выгоднее чем электричеством – это факт. Но насколько велика эта выгода? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Правда о тепловых насосах такова – в каждом конкретном случае не обойтись без расчетов. В некоторых случаях могут перевесить недостатки тепловых насосов, а в других – преимущества.

Чтобы просчитать нюансы нужно знать:

  1. Какое обслуживание нужно в процессе эксплуатации;
  2. Сколько лет в среднем работает выбранная модель;
  3. Какое количество теплоты потребуется для обогрева квадратного метра (а в некоторых случаях – кубического метра).

Если использовать твердое топливо или газ – стоит учитывать их стоимость и цену оборудования (газового котла, печи, камина и т.д.). Чтобы адекватно оценить минусы и плюсы тепловых насосов нельзя забывать о цене монтажа и подключения.

Практика показывает, что средняя экономия при использовании теплового насоса грунт-вода и использовании теплых полов составляет 400-700% по сравнению с электрическими теплыми полами. Некоторые модели позволяют сократить сезонные затраты на отопление в 10 раз.

Плюсы и минусы

Рассмотрим по отдельности три вида, которые чаще используют для отопления коттеджей, домов, дач и вообще любого частного жилья.

Воздушный тепловой насос: плюсы и минусы

Стоимость воздушных тепловых насосов ниже чем у других типов за счет простоты конструкции. По сути, это кондиционер, но имеющий высокую надежность, производительность и способный работать при экстремально низких и высоких температурах. Монтаж теплового насоса прост и не требует проведения сложных работ.

Чем холоднее на улице, тем ниже эффективность (КПД). При очень низких температурах (в зависимости от модели и производителя) перестает вырабатывать тепло. Есть модели, способные работать и при -35, но они слишком дороги.

Тепловой насос воздух-воздух, это тот же кондиционер. Но его стоимость выше, ведь он нормально функционирует при низких температурах. Например, средней руки кондиционер не будет эффективно работать на обогрев при 0 градусов, а тепловой насос сможет не только обогревать помещение, но и позволит сэкономить.

Еще одно отличие – воздушный теплонасос имеет большую производительность и лучший КПД, чем любой из кондиционеров.

Существуют модели тепловых насосов воздух-воздух, способные работать на охлаждение. Установка такой техники поможет сэкономить на кондиционере.

Внутренний блок воздушного теплового насоса очень похож на внутренний блок кондиционера.

Водяные тепловые насосы: за и против

Температура в водоеме стабильная на протяжении года, поэтому эффективность работы не зависит от погодных условий. Для отбора термальной энергии из озера, пруда или реки нужно укладывать трубопровод (поле), но это несложный процесс.

За счет погружаемого в воду поля и прокладки магистрали между ним и испарителем стоимость оборудования и монтажа удорожается. Чем дальше от теплового насоса находится водоем, тем выше энергопотери и ниже КПД.

И, конечно, основной минус – необходимо наличие водоема.

Не каждый водоем может быть использован в качестве источника тепла для теплового насоса вода-вода или вода-воздух. Если объем воды небольшой, то она будет переохлаждаться и на трубопроводах образуется наледь. Она будет своеобразной «шубой», которая не позволит эффективно получать тепло.

Идеальный вариант – устанавливать поле в проточной воде, тогда можно не беспокоиться о температуре. Но не у всех есть река рядом с домом или дачей.

Идеальное месть для установки водяного теплового насоса

Плюсы и минусы тепловых насосов грунтового типа

На уровне ниже 1-1,5 метра под поверхностью земли температура не меняется на протяжении года. Поэтому производительность оборудования не зависит от того, лето на дворе или зима. На глубине почва прогрета лучше, чем в водоемах зимой, поэтому КПД грунтовых тепловых насосов выше, чем водяных.

Для прокладки труб нужно бурить скважины, либо укладывать трубопровод горизонтально. Это существенно удорожает процесс монтажа по сравнению с водяными тепловыми насосами. Что касается стоимости оборудования – она сравнима с последними.

Большую опасность для грунтового теплового насоса представляет неправильный расчет мощности. Если потребление тепла из земли будет высоким, а площадь поля или глубина и количество скважин – небольшими, почва начнет промерзать. Так как в грунте содержится влага, она образует ледяной кокон и доступ тепла прекратится.

Процесс эксплуатации грунтовых установок отличается в каждом отдельном случае. Геотермальный тепловой имеет свои насос за и против в зависимости от многих факторов, таких как:

  • Тип установки теплообменника;
  • Мощность теплового насоса;
  • Необходимая температура теплоносителя или воды;
  • Требуемая тепловая мощность;
  • Сложность грунтов;
  • Близость грунтовых вод;
  • Климат региона.

Так происходит укладка горизонтального поля для грунтового теплового насоса.

Система отопления на основе теплового насоса

Произведенную тепловым насосом тепловую энергию можно использовать как угодно. Как правило, такое оборудование используют для нагрева воды, которая далее идет на нужды горячего водоснабжения (кухня, ванная, баня) и на отопление.

Практика показывает, что лучше использовать теплый пол, чем отопление с помощью радиаторов. Кроме того, что это мягкое тепло и не требует подогрева воды до высокой температуры, есть третья, и немаловажная с точки зрения экономии.

Чем ниже температура воды, которую нужно нагреть, тем выше КПД любого теплового насоса. Если для радиаторов вода должна быть прогрета до 50-55 градусов, то для теплых полов – 30-35 градусов. Даже если температура воды на входе составляет 1-2 градуса, то разница в КПД составит около 30%.

Нередко для обогрева помещений используют воздух. Это особенно эффективно в регионах, где температуры не опускаются ниже 0, а также если использовать тепловой насос в качестве дополнительного источника тепловой энергии.

Удобнее всего для этого использовать фанкойлы, но для их монтажа придется либо сооружать подвесной потолок, либо жертвовать эстетикой. В случае если есть приточная вентиляция, для подачи теплого воздуха можно использовать ее.

Так происходит установка фанкойлов под подвесные потолки.

Сейчас тепловые насосы не так широко распространены на территории СНГ, чем в других странах. У нас по-прежнему дешевы традиционные источники тепла, такие как уголь, газ и древесина. Но ситуация постоянно меняется и тепловые насосы все чаще используют для отопления домов и нежилых зданий.

В этой статье мы постарались подробно описать плюсы и минучы тепловых насосов разных типов. Надеемся, она была вам полезна. Не забудьте поделиться публикацией с друзьями!

Источник: https://VTeple.xyz/plyusyi-i-minusyi-teplovogo-nasosa/

Моя любимая дача
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: