Стройся!!! Строительство, проекты домов Инженерные системы загородного дома   
Поиск Проекты домов Дом, участок, сад Стройка, отделка, ремонт Инж. системы Интерьер, дизайн Статьи Форум, блоги Объявления



Тепловой насос

Мы рассмотрели на предыдущих страницах способы отопления жилища с помощью теплогенераторов, работающих на энергии газа, жидкого или твердого топлива, а также с помощью электроотопления.

Однако есть еще один источник тепла, не очень широко используемый, хотя и почти даровой. Почти — потому что потратиться нужно только на его доставку.

Речь идет о так называемом тепловом насосе. Это устройство забирает природное тепло из незамерзающих слоев грунта или грунтовой воды и отдает его теплоносителю, циркулирующему в системе отопления.

Работа теплового насоса напоминает действие холодильного аппарата, который отнимает тепло из хранящихся в холодильнике продуктов и выбрасывает его наружу (поэтому решетка теплообменника сзади холодильника всегда горячая).

У нас в стране тепловые насосы пока еще в новинку, тогда как в США или Японии они производятся миллионными тиражами. Тепловой насос поглощает из окружающей среды низкопотенциальное тепло с температурой плюс 4—6 градусов (и выше) и передает его в систему теплоснабжения в виде нагретой (до 40—70 °С) воды или горячего воздуха. Тепло можно получать не только от природных, но и от техногенных источников (промышленные сбросы, очистные сооружения и т. д.).

Переносит его хладагент, способный испаряться уже при тех низких температурах, которые присущи источнику тепла (4—6°С).

Посмотрим, как работает тепловой насос (рис. 108). Как и обычный компрессионный холодильник, он содержит циркуляционный контур, в который входят испаритель, компрессор, конденсатор и испарительный клапан. Жидкий хладагент поступает в испаритель, расположенный в зоне действия источника тепла (теплоотдатчика), нагревается этим теплом и испаряется. Пары отсасываются компрессором. Здесь при повышении давления происходит рост температуры пара. В конденсаторе пары конденсируются (превращаются в жидкость), отдавая тепло через теплообменник в систему теплоснабжения, то есть нагревая воду циркуляционного отопительного контура.

Принцип действия теплового насоса
Рис. 108. Принцип действия теплового насоса: 1 — испаритель; 2 — испарительный клапан; 3 — компрессор; 4 — конденсатор (теплообменник).

Жидкий хладагент поступает снова в испарительный клапан, где приобретает исходное давление и температуру.

Электроэнергия тратится лишь на перемещение хладагента компрессором. Поэтому устройство в целом более чем экономично: на 1 кВт затраченной электроэнергии вы получаете до 4 кВт тепла.

Важной особенностью теплового насоса является его абсолютная экологическая чистота.

Современные конструкции тепловых насосов оборудованы микропроцессором, управляющим работой насоса и поддерживающим заданный режим. Размеры установки невелики — в плане не более 0,5 м2.

Эффективность теплового насоса обратно пропорциональна температуре в системе отопления — чем она ниже, тем выше эффективность теплового насоса. Этому условию лучше всего удовлетворяют системы распределения тепла через пол и стены, ведь по действующим нормам температура теплоносителя в таких системах отопления не должна превышать 35 °С. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить равномерный прогрев помещения тепловым излучением. Но есть и установки на основе тепловых насосов, которые способны осуществлять отопление загородного дома и через систему труб и радиаторов, поддерживая в системе отопления температуру 55-70 °С. КПД таких установок несколько ниже.

Установка с тепловым насосом фирмы Siemens
Рис. 109. Установка с тепловым насосом фирмы Siemens.

Схема отопления жилого дома установкой с тепловым насосом
Рис.110. Схема отопления жилого дома установкой с тепловым насосом (Thermia): 1 — испаритель теплового насоса; 2 — насосная установка; 3 — трубы обогрева пола; 4 — душ; 5 — забор уличного воздуха; стрелками показана подача подогретого воздуха в помещение.

На рис. 109, 110 показаны насосная установка Siemens и схема обогрева дома с помощью теплового насоса (фирма Thermia).

Как видно из рисунка, тепловой насос обслуживает теплые полы на первом этаже, подогрев воздуха и воды для душа на втором этаже.

Рассмотрим источник тепла для теплового насоса:

  • наружный воздух;
  • грунтовые воды;
  • тепло грунта ниже глубины промерзания.

Грунтовая вода является идеальным источником энергии для теплового насоса — в течение всего года она имеет постоянную температуру +8 — 10 °С. Вполне подходят и незамерзающие зимой озера и реки, ведь температура в них не бывает ниже +4—8 °С. Прекрасным источником энергии оказывается и земля, забор тепла из нее осуществляется тремя способами: через уложенный ниже глубины промерзания плоскостной коллектор, при этом площадь укладки должна быть в 1,5—2 раза больше отапливаемой площади; через компактный коллектор, представляющий собой спиралевидную конструкцию, позволяющую существенно сократить необходимую для теплозабора площадь, или через глубинный зонд, который опускается в скважину глубиной 100 м. В тех случаях, когда источниками тепла для теплового насоса являются вода или земля, его работа не зависит от температуры наружного воздуха.

Исторически один из самых распространенных видов тепловых насосов — воздухо-воздушный. Это очень удобная и экономичная дополнительная система отопления.

Такой тепловой насос способен забирать тепловую энергию у наружного воздуха с температурой до — 15 °С и подавать нагретый воздух для отопления дома.

Срок службы теплового насоса до капитального ремонта составляет 10—15 отопительных сезонов, в первую очередь из-за компрессора, срок службы которого и составляет примерно 15 лет и который можно легко и дешево заменить. А срок эксплуатации земляного коллектора, например, зависит от уровня кислотности почвы и может достигать 50—100 лет при нормальных условиях и приблизительно 30 лет при повышенной кислотности почв. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы и не требует специальных навыков. Срок окупаемости оборудования, по оценкам специалистов, не превышает 2—3 отопительных сезонов.

Существуют тепловые насосы, рассчитанные только на отопление и подготовку горячей воды для бытовых целей. Эта группа тепловых насосов является прямым конкурентом современных отопительных котлов.

Имеются также комплексные системы, обеспечивающие отопление и охлаждение помещений и снабжение их горячей водой. Наконец, существуют тепловые насосы, используемые исключительно для горячего водоснабжения. Многие модели представляют собой водонагревательную систему накопительного типа с бойлером на 300—500 л, в котором вода нагревается до температуры 50°С, что достаточно для горячего водоснабжения семьи из 5—6 человек. На случай потребности в более горячей воде в такие бойлеры дополнительно устанавливаются электронагревательные элементы, нагревающие воду до 65 °С.

Кроме того, нужно отметить, что наряду с установками на базе тепловых насосов, способными полностью покрывать годичную потребность в отоплении и охлаждении, есть и группа установок, рассчитанная на охлаждение помещений, а вот по теплу они покрывают лишь часть потребности. Недостаток вырабатываемого ими тепла компенсируется дополнительными источниками отопления — газовыми или жидкотопливными котлами.

Итак, использование тепловых насосов вместо традиционных источников тепла дает существенную экономию, так как их эксплуатация не требует закупки, транспортировки и хранения топлива. Применение теплового насоса может быть до 2,5 раз выгоднее самой эффективной газовой котельной, при этом они совместимы практически с любой циркуляционной отопительной системой.

К ОГЛАВЛЕНИЮ


---

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:




© 2000 - 2010 Oleg V. Mukhin.Ru™


Проект J-234-1D