Тепловий насос: історія, типи, особливості

Автор запису
17 лют 2016
13 хв читання
2 коментарі
5 / 5

Тепловий насос – універсальна система, яка об'єднує функції котла, гарячого водопостачання і кондиціонера.

Історія винаходу пристрою

Що таке тепловий насос, який тепловий насос краще і як працює тепловий насос - розберемось у даній статті. Принцип роботи теплового насоса базується на зворотному циклі Карно. Історія їх виникнення почалася ще в 1834 році, коли Джекоб Перкінс побудував першу холодильну машину.

Концепція теплових насосів була розроблена на базі циклу Карно в 1852 році фізиком і інженером Вільямом Томпсоном (Лорд Кельвін). Надалі вона удосконалена австрійським інженером Петером Ріттером фон Риттингером, він спроектував і встановив перший тепловий насос.

А через сто років, у 1930-ті роки, винайшли перший повноцінний тепловий насос, який обігрівав приміщення і постачав мешканцям будинку гарячу воду. Дану функціональну установку вперше представили в Англії, а після – і в США.

Після цього почалося активне виробництво теплових насосів по всьому світу і з кожним роком вона набирає все більше обертів і швидко вдосконалюється. Потужну систему часто встановлюють як в приватних будинках, так і у великих офісних та промислових будівлях ("The Empire State Building" (Нью-Йорк, США)).

Переваги теплових насосів

  • Ефективність. При температурі зовнішнього повітря + 7 ° C і нагріванні води в контурі опалення до + 35 ° C, COP (Coefficient of performance показує у скільки разів виробленої теплової енергії більше, ніж витраченої електричної) теплового насоса (наприклад, повітря-вода Viessmann Vitocal-100S ) становить 4,8;
  • Універсальність використання. Агрегат здатний забезпечити комфорт в будь-який сезон. Взимку він використовується для нагріву приміщень, влітку - для охолодження;
  • Екологічність. Тепловий насос не виділяє шкідливих викидів в атмосферу або перегрітих газів;
  • Безпека. При використанні теплового насоса не використовується паливо, отже, немає відкритого вогню. Немає необхідності втручатися в роботу насоса і плюс до всього - захисна автоматика для аварійних випадків;
  • Простота у використанні. Теплові насоси, в основному, повністю автоматизовані, що позбавляє користувача від необхідності втручатися в роботу апарату;
  • Невибагливість до системи вентиляції. Теплонасос не передбачає особливих вимог до системи вентиляції, на відміну від традиційних газових і, тим більше, твердопаливних котлів. Тепловий насос не потребує частого обслуговування, завдяки замкнутому контуру холодоагенту;
  • Довговічність. Теплові насоси можуть працювати до 20 років без капітального ремонту;
  • Ергономічність. Внутрішні блоки теплових насосів займають вкрай мало місця в приміщенні в порівнянні з котлами. А сама габаритна частина даного агрегату - зовнішній блок, розміщується за межами приміщення.
Графік кордонів робочого діапазону теплового насосу

Особливості теплових насосів

  • Обмежений низькотемпературний режим (у випадку з повітряними тепловими насосами). Теплові насоси в режимі опалення не можуть працювати при температурі зовнішнього середовища нижче -22°C.
  • Ефективність використання в тандемі з системою теплої підлоги в зв'язку з низькою температурою теплоносія (не вище + 35°C).
  • Непостійний показник ефективності (у випадку з повітряними тепловими насосами). Максимальне значення СОР досягається тільки при роботі в номінальному режимі (+ 7°C / + 35°C), при зниженні температури зовнішнього середовища він зменшується.
  • Складний монтаж геотермальних насосів. Підготовка до встановлення теплового насоса типу «грунт-вода» вимагає проведення земляних робіт, що тягне за собою додаткові витрати. Тим ні менш, насоси такого типу є найефективнішими і мають стабільне значення СОР. Так що, установку такого насоса можна сприймати як надійний депозит.

Види теплових насосів

Залежно від джерела відбору тепла, теплові насоси діляться на:

Тепловий насос "Грунт - Вода" (геотермальний насос)

Геотермальний тепловий насос - система центрального опалення або охолодження, яка функціонує за допомогою теплової енергії землі. Даний агрегат використовує геотермальну енергію землі, так як грунт здатний віддавати тепло незалежно від погодних умов, адже на глибині 5-7 метрів температура, практично, постійна протягом всього року (+ 7°C - + 12°C). Постійна температура грунту створює основу для високої ефективності перетворення низько потенційного тепла для обігріву приміщень і гарячого водопостачання.

Отже, давайте виділимо основні переваги та недоліки теплових насосів «грунт-вода».

Переваги:

  • високий і стабільний ККД протягом року, так як температура грунту протягом року незмінна;
  • можливість річного охолодження;

Недоліки:

  • висока вартість обладнання і витрати на його установку;
  • при установці цих агрегатів потрібна значна площа для буріння свердловин або прокладки колекторів в грунт.

Слід зазначити, що грунтовий колектор може бути як горизонтальним, так і вертикальним.

Підберіть собі тепловий насос

Горизонтальний колектор геотермального теплового насоса розміщується в спеціально викопаних горизонтальних траншеях нижче глибини промерзання грунту (1,2 метра і вище). Найбільш часто ці пристрої використовуються для приватних будинків і для їх розміщення потрібна велика площа. Особливостями горизонтальних колекторів в теплових насосах є високі річні коефіцієнти ефективності та надійність, а також те, що площа земельних робіт залежить від потужності теплового насоса.

Вертикальний колектор геотермального теплового насоса розміщується вертикально в свердловини, глибиною до 200 метрів. Пристрої актуальні для установки на невеликих ділянках, де немає достатньої площі для розміщення горизонтальних колекторів. Кількість вертикальних зондів залежить від потужності теплового насоса.

Тепловий насос "Вода - Вода"

Теплові насоси вода-вода - ідеальне рішення для тих, хто живе поблизу зони знаходження водойм. Це можуть бути як поверхневі води (річки, озера), так і грунтові (свердловини). Установка даної системи легше, ніж "грунт-вода", так як водяний колектор просто укладається на дні водойми. Довжина колектора залежить від потужності насоса. Тому дуже важливо, щоб розмір водойми був достатнім для розміщення контура теплового насоса. Крім того, тепловий насос «вода-вода» має найбільш високий коефіцієнт ефективності, так як температура води на дні водойми практично не змінюється в залежності від сезону і завжди дорівнює плюсового значенням.

Використання теплового насоса "вода-вода" - не тільки відмінне і економічне рішення для обігріву приміщення будь-яких розмірів, але і хороший варіант для вирішення проблеми з гарячим водопостачанням.

Тепловий насос "Повітря - Вода"

Тепловий насос повітря-вода розрахований на цілорічне використання, він утилізує тепло зовнішнього повітря.

Принцип роботи теплового насоса

Його особливістю є можливість працювати як на обігрів і підготовку гарячої води, так і на охолодження приміщення. Даний агрегат не може працювати самостійно, так як його продуктивність залежить від температури (чим вона нижча, тим менше тепла виробляє тепловий насос). Він може стати частиною вже існуючої системи опалення, значно підвищивши її продуктивність і відмінно доповнивши її.

Принцип роботи теплового насоса цього типу досить простий. Пристрій витягує тепло з зовнішніх повітряних мас і передає його воді. Істотною перевагою такого обладнання вважається невеликий рівень видаваного шуму і низька ціна, в порівнянні з іншим типами теплового насоса.

Тепловий насос для басейну - чудове рішення, так як може забезпечити як нагрів води, так і опалення приміщення.

Товари зі статті

Тепловий насос "Повітря - Повітря"

Принцип роботи теплового насоса

Однією з найвагоміших переваг теплового насоса повітря-повітря є те, що для його монтажу потрібно найменше зусиль (в порівнянні з іншими видами теплових насосів).

Цей тип може виробляти теплову енергію взимку, і холодну - влітку. Важливо відзначити, що теплові насоси «повітря-повітря» можна застосовувати не тільки для опалення будинку, але і для охолодження. Основними достоїнствами таких теплових насосів є їх висока економічність, безпеку і зручність в експлуатації, а також низький рівень шуму при роботі.

Принцип роботи теплового насоса

Все геніальне просто. Принцип роботи теплового насоса практично нічим не відрізняється від звичайного холодильника. Тільки в якості «морозилки» використовується грунт, вода або повітря із зовнішнього середовища (в залежності від типу теплового насоса). Лорд Кельвін вперше презентував практичну систему «умножителя тепла» в 1852 р, реалізовану за циклом Карно. Насос має 4 ключові складові: випарник, конденсатор, компресор і дросельний клапан.

Цикл роботи насоса починається з того, що холодоагент проходить контур випарника, «відбираючи» у них невеликий потенціал теплової енергії. Далі, робоче тіло надходить компресор (апарат, здатний стискати газоподібні речовини), де «капітал» примножується в слідстві ще більш ефективного стискання.

Принцип роботи теплового насоса

На виході з компресора, фреон має максимальну енергію, яку він готовий віддати в контур опалення, проходячи через теплообмінник конденсатора. Віддавши максимально можливу кількість тепла, холодоагент, вже в рідкому, стані проходить через дросельний (розширювальний) клапан, зменшуючи свій тепловий потенціал ще більше. Це вигідно, тому що чим більше буде різниця між робочим тілом і нагревающей середовищем, тим ефективніше буде відбуватися теплообмін в контурі випарника (більше «стартовий капітал» і менше витрачається електричної енергії).

Економічність роботи теплового насоса за прикладом Viessmann Vitocal-100 S

В умовах українського клімату теплові насоси не можуть забезпечити належний рівень відшкодування тепловтрат на протязі всього року. Тому, теплові насоси рекомендується встановлювати спільно з додатковими піковими джерелами тепла, які його «прикриють» і забезпечать вас теплом в найхолодніший період. Незважаючи на те, що вартість монтажу зростає, економічність такої системи все одно залишається на рекордному рівні.

Підводимо підсумки

Тепловий насос для опалення будинку - дуже корисний і економічно-доцільний пристрій, який допоможе значно знизити споживання традиційних джерел енергії. Варто зазначити, що для коректного і правильного функціонування даного обладнання потрібне проєктування опалення і установка систем опалення у виконанні фахівців.

Звернувшись в компанію Альтер Ейр, ви отримаєте вичерпну консультацію від наших співробітників, які не тільки допоможуть підібрати необхідне обладнання, але і забезпечать його правильну установку і пуско-наладку. Можна також ознайомитися з типовими рішеннями по цим впровадження цих систем. Дізнатися докладніше про теплових насосах можна за телефонами 0800330828.

Хочете стати нашим партнером?

Залиште свої контакти і наш співробітник зв'яжеться з Вами найближчим часом


Відгуки і питання
  • 5 / 5

    Михаил Петрович

    Спасибо за информацию. Долго сомневались, но вы нас "добили", особенно понравился видео - обзор. Все четко и по существу. Ничего лишнего, все по теме.

  • 5 / 5

    Ольга

    Статья соответствует названию - все описано четко и доступным языком. Понятно будет даже для новичков в этой области.