Тепловой насос и отопительные системы

История теплового насоса

Системы отопления тепловым насосом сегодня не очень известны для населения. Но, не зная этого, мы используем тепловой насос каждый день, в кондиционерах и холодильниках. Но по сравнению с кондиционерами, геотермальный тепловой насос имеет больше энергоэффективности и мощности. Возможно, это и покажется странным, но принцип работы теплового насоса заключается в том что, наши дома нагреваются с помощью холодного воздуха, и охлаждаются при помощи горячего.

Тепловой насос — это устройство, которое почти 75 % тепловой энергии для отопления вашего дома берет от окружающей среды, в частности от земли.

Схема теплового насоса изображена в цикле Карно, которая была опубликована в 1824 г. в его диссертации. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием «умножитель тепла». Однако значительный прорыв в данном направлении произошел после 2000 г., потому что стали играть большую роль не только экономические, но и экологические аспекты. Все это подтолкнуло страны ЕС принять ряд законодательных актов, стимулирующих использование альтернативных источников энергии для отопления и подогрева воды.

Принцип работы теплового насоса и его эффективность

Для полного представления концепции работы теплового насоса рассмотрим теоретическую основу этого изобретения. Речь идет о геотермии. Ми сможем развеять миф о том, что земля холодная. С каждым углублением на 1000м, температура земли растет в среднем на 30º С и в своем ядре превышает 6500º С. Геотермальная энергия может использоваться по-разному. Например, высокотемпературная геотермальная энергия проявляется в виде горячей воды, и такая пара используется для производства электроэнергии; среднетемпературная геотермальная энергия проявляется в виде горячей воды и пара от 100 до 180º С тоже используется для выработки электрической энергии; геотермальная низкотемпературная энергия от 30 до 100ºС при меняется для отопления, технологических процессов; очень низкотемпературная геотермальная энергия от 30ºС и ниже используется в качестве холодного источника теплоты для тепловых насосов. В общем, исследования в области геотермии играют важную роль в геотермальном энергоснабжении. В результате назревает вывод, что концепция теплового насоса — это инновационная система отопления вашего дома.

Говоря о тепловых насосах в первую очередь нужно отметить их экономичность. Тепловые насосы работают с помощью электричества. На один киловатт использованной электрической энергии, тепловой насос вырабатывает 3-4 киловатта тепла. По сравнению с газовыми отопительными системами, электрический геотермальный тепловой насос выдает гораздо больше энергии.

Еще одно преимущество теплового насоса состоит в том, что наша Земля полна различных источников энергии, которые содержат в себе тепловую энергию. Тепловые насосы приспособлены к погодным изменениям, и потому они универсальны в добывании тепла, как при высокой, так и при минусовой температуре. Как уже указывалось, в качестве холодного источника теплоты для тепловых насосов можно использовать разные ресурсы (воздух, поверхностные воды, тепло земли). Выбор источника также зависит от различных факторов. Это и географическое расположение объекта, и затраты на установку, и желаемый срок окупаемости и т.д.

Воздух как основу добывания тепловой энергии можно использовать как наружный, так и воздух из внутренних помещений. Воздух на улице как источник тепла всегда доступен и не требует больших затрат для утилизации, к тому же на его использование нет необходимости получать специальное разрешение. Но при температуре ниже 5-6 °С производительность теплового насоса снижается, и тогда возникает вопрос о дополнительных системах извлекания тепла.

Поверхностные воды морей, озер и ручьев тоже могут использоваться в качестве источников теплоты. Однако в холодные месяца года температура источника снижается, что влечет за собой дополнительные расходы на другой источник тепла.

И наиболее потенциальным и выгодным источником теплоты на сегодня является земля. Поверхностные пласты земли нагреваются от солнца, а более глубокие слои от разогретых земных недр (т.е. с помощью геотермальной энергии). Также геотермальные тепловые насосы более экономичны в монтаже, долговечные и надежные.

Универсальность тепловых насосов сводится к их реверсивности, а значит, они работают как на отопление, так и на охлаждение помещений. А летом избыточное тепло можно использовать для подогрева бытовой воды.

Вкратце принцип работы теплового насоса сводится к следующим пунктам:

  1. По расположенной в земле трубе течет незамерзающая жидкость (хладагент), которая поступает к тепловому насосу. Хладагенты — это рабочее вещество, которое при кипении отнимает теплоту от конкретного объекта, затее после сжатия тепла передает её охлаждающей среде (с помощью конденсации).
  2. Тепловой насос охлаждает незамерзающую жидкость, таким образом, забирая её тепло. При таком процессе жидкость охлаждается в среднем на 5 °С;
  3. Незамерзающая жидкость возвращается по трубе (расположенной в земле), то есть циркулирует, и снова возобновляет свою температуру.
  4. Накапливаемое тепловым насосом тепло передается в систему отопления или на подогрев бытовой воды (в принципе такую тепловую энергию можно использовать и в других целях, например, для подогрева воды в бассейнах).

 Схема отопления тепловым насосом

Тепловой насос и отопительные системы

Очень важным отдельным пунктом есть подборка теплового насоса с различными отопительными системами. Наиболее эффективными являются низкотемпературные системы отопления. К таким системам относится система воздушного отопления, радиаторные системы отопления, система с использованием Фанкойлов, система отопления «теплый пол» (панельное отопление).

Системы воздушного отопления работают по схеме «воздух-воздух» (тепловой насос поставляет нагретый воздух в каналы внутреннего распределения воздуха) и «воздух-вода» (тепловой насос генерирует горячую воду, которая используется в централизованной системе микроклимата помещения).

Применение радиаторного отопления сводится к одному ограничению — для работы в низкотемпературном режиме, необходимо значительно увеличивать количество секций радиаторов, и они становятся очень громоздкими.

Системы с использованием Фанкойлов устанавливаются в учреждениях, магазинах, и других общественных заведениях. Кроме быстрого и равномерного прогрева помещений, недостаток заключается в высоком уровне шума.

Наиболее лучшим образом с тепловым насосом сочетается система отопления «теплый пол» (панельное отопление). Идеальное сочетание альтернативного геотермального теплового насоса и системы отопления «теплый пол» является наиболее выгодной схемой, и при монтаже не выносит больших затрат, также срок службы на такую систему отопления 10-15 лет службы. Такая система не требует громоздких установок в вашем доме или на территории вашего участка, так как все необходимое «спрятано» под землей. 

Водяной теплый пол — это экологически чистая система отопления. Водяной теплый пол сбережет вас от негативных электрических излучений, которые пагубно влияют на человеческий организм, это бесшумное устройство, которое принесет комфорт вашему дому. Сочетание теплого водяного пола Sanpol и теплового насоса — качественный европейский выбор.

Продукция Sanpol уже хорошо известна в Украине. Мы не только сами производим все необходимые материалы для системы отопления «теплый пол», но и являемся официальными дистрибьюторами многих европейских компаний (Uponor, ICMA). У нас вы можете приобрести такие комплектующие для теплого водяного пола:

Компания Sanpol Украина предлагает вам высококачественные и надежные комплектующие для теплого водяного пола, квалифицированную помощь при монтаже, профессиональный просчет для системы отопления.

Подписка на рассылку