Тепловой насос воздух вода

Расчет мощности теплового насоса для дома: принцип действия оборудования и конкретные примеры вычислений

Все чаще мы задумываемся об альтернативных методах получения энергии. Наша планета не бездонная и количество ресурсов с каждым годом становится все меньше.

Вдобавок к этому, цены на энергоресурсы растут, а у нас совершенно нет уверенности в компаниях, поставляющих газ, тепло или свет.

Поэтому рано или поздно каждый задумывается над запасным вариантом, который полностью или частично защитит его от неприятных сюрпризов.

В этой статье мы рассмотрим один из альтернативных видов обогрева — тепловой насос для отопления дома. Это оборудование, которое преобразует бесплатные источники энергии природы в необходимые нам киловатты тепла.

Как работает теплонасос

Современный теплонасос очень похож на банальный холодильник

Что же такое геотермальный насос или, другими словами, теплонасос? Это оборудование, способное перенести тепло от источника к потребителю. Рассмотрим принцип его действия на примере первой практической реализации идеи.

Принцип работы геотермальных насосов стал известен еще в 50-х годах XIX века. На практике эти принципы реализовали только в середине прошлого века.

Однажды, экспериментатор по фамилии Вебер, разбирался с морозилкой и случайно прикоснулся к обжигающей трубе конденсатора. Ему пришла в голову идея, почему тепло уходит в никуда и не приносит никакой пользы? Недолго думая, он удлинил трубу и уложил ее в бак для подогрева воды.

Горячей воды, получившейся в результате этого, стало столько, что он не знал куда ее девать. Нужно было идти дальше — как обогреть с помощью этой нехитрой системы воздух? Решение оказалось очень простым и от этого не менее гениальным.

Горячая вода прогоняется по спирали через змеевик, а затем вентилятором теплый воздух раздувается по дому. Все гениальное — просто! Вебер был человеком размеренным, и со временем ему пришла мысль, как обойтись без морозильной камеры. Надо извлекать тепло из земли!

Закопав трубы из меди и накачав их фреоном (тот же газ, который используется в холодильниках) он стал получать тепловую энергию уже из недр. Думаем, что на таком примере каждый поймет принцип работы теплового насоса.

Также предлагаем вам прочитать о чудо печи на солярке в следующей статье: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/chudo-pech-na-solyarke.html

Основные разновидности

Системы отбора тепла. (Для увеличения нажмите)

  • воздух-воздух — это, по сути своей, обычный кондиционер;
  • воздух-вода — добавляем к кондиционеру теплообменник и мы уже греем воду;
  • земля-вода — закапываем коллектор из труб в землю, а на выходе подогреваем воду;
  • вода-вода — трубы размещаются в открытом или подземном водоеме и отдают тепло системе обогрева здания.

(С подробной классификацией тепловых насосов для отопления Вы можете ознакомиться в этой статье).

КПД и СОР

Здесь наглядно показано что ¾ части энергии мы получаем из бесплатных источников. (Для увеличения нажмите)

Для начала определимся в терминах:

  • КПД — коэффициент полезного действия, т.е. сколько полезной энергии получается в процентном соотношении от энергии, затраченной на действие системы;
  • СОР — коэффициент эффективности трансформации (англ. — coefficient of performance).

Как сделать пеллетный котел своими руками, читайте в этой статье: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pelletnyj-kotel-svoimi-rukami.html

Такой показатель, как КПД, часто используют в рекламных целях: «КПД нашего насоса 500%!». Вроде и правду говорят — на 1 кВт потраченной энергии (для полноценной работы всех систем и агрегатов) произвели 5 кВт тепловой энергии.

Однако помните, что КПД не бывает выше 100% (этот показатель рассчитывается для замкнутых систем), поэтому логичнее будет использовать показатель COP (применяется для расчетов открытых систем), который показывает коэффициент преобразования использованной энергии в полезную.

Обычно COP измеряется в цифрах от 1 до 7. Чем выше цифра тем более эффективный теплонасос. В примере, приведенном выше (с КПД 500%), COP равняется 5.

Формула для подсчета

Пути потери тепла в доме

Тепловой насос способен полностью справиться с отоплением помещений.

Чтобы выбрать подходящий вам агрегат, следует рассчитать его необходимую мощность.

В первую очередь нужно понимать баланс тепла в здании. Для этих расчетов можно воспользоваться услугами специалистов, онлайн-калькулятором или самостоятельно с помощью несложной формулы:

R=(k x V x T)/860, в которой:

R — потребляемая мощность помещения (кВт/час);
k — средний коэффициент потерь тепла зданием: например, равно 1 — отлично утепленное здание, а 4 — барак из досок;
V — суммарный объем всего отапливаемого помещения, в куб.м.;
T — максимальный перепад температуры между улицей и внутри помещения.
860 — значение, необходимое для перевода получившихся ккал в кВт.

В случае с геотермальным тепловым насосом типа «вода-вода» нужно еще рассчитать необходимую длину контура, который будет находиться в водоеме. Здесь расчет еще проще.

Известно, что 1 метр коллектора дает примерно 30 Вт. Другими словами 1 кВт мощности насоса требует 22 метра труб. Зная требуемую мощность насоса, мы без труда рассчитаем сколько нам нужно труб для изготовления контура.

Расчет на примере системы вода-вода

Рассчитаем для примера дом со следующими исходными данными:

  • отапливаемая площадь 300 кв.м.;
  • высота потолков 2,8 м;
  • здание хорошо утеплено;
  • минимальная температура зимой на улице -25 градусов;
  • комфортная температура в помещении +22 градуса.

В первую очередь высчитываем отапливаемый объем помещения:
300 кв.м. х 2,8 м = 840 куб.м.

Затем вычисляем значение «Т»: 22 — (-25) = 45 градусов.

Подставляем эти данные в формулу:
R=(1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 кВт/час

Мы получили требуемую мощность теплового насоса в 44 кВт/час. Без труда определяем, что для его функционирования нам потребуется коллектор общей длиной не менее 968 метров.

Вас также может заинтересовать статья о том, как сделать печь капельницу на солярке своими руками: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Т.о. для хорошо утепленного помещения площадью 300 кв.м. подойдет насос с мощностью не менее 44 кВт. Как и везде, лучше сделать запас по мощности хотя бы в 10%. Следовательно, приобретать лучше агрегат на 48-49 кВт.

Рано или поздно мы все придем к использованию альтернативной энергетики и можно сделать первый шаг уже сегодня. Используя тепловые насосы, вы уменьшите свои затраты на отопление, станете независимым от поставщиков газа или угля, сохраните экологию родной планеты.

С помощью этой статьи сможете рассчитать параметры геотермального оборудования, которые подойдут вашему помещению. Но не забывайте, что лучше всего справятся со своей задачей профессионалы. Да и у вас всегда будет с кого спросить, в случае неправильной работы системы.

Смотрите видео, в котором специалист подробно объясняет принципы расчета мощности теплового насоса для отопления дома:

Устройство теплового насоса воздух-вода, виды, эффективность, выбор

AkbInfo.ru информационный сайт об аккумуляторах Newsmaker 26 января 2017, Четверг в 15:05:21 0 комментариев

В Европе и США уже давно нашли применение альтернативным источникам энергии. В ряде случаев они хорошо заменяют газ, а также твердотопливные материалы. В частности, получили широкое распространение «тепловые насосы», которые извлекают энергию из воды, воздуха и земли. Все эти установки имеют свою специфику и особенности, которые влияют на эффективность их работы. Специалисты отмечают, что тепловой насос воздух-вода отличается простым монтажом и эксплуатацией. Кроме того, он имеет длительный срок службы и высокую надёжность. Многие люди выбирают тепловые насосы воздух-вода для использования в загородном доме или на даче. В этом материале речь пойдёт о принципе работы, эксплуатации, монтаже, а также о выборе теплового насоса «воздух-вода».

Принцип работы теплового насоса воздух-вода

Тепловой насос представляет собой разновидность оборудования для отопления помещения, которое берёт рассеянное тепло из окружающего воздуха и концентрирует его в тепловую энергию. Эта энергия идёт на нагрев воды, которая далее используется для обогрева помещения. Принцип работы теплового насоса типа воздух-вода подобен работе кондиционера, но используется обратный цикл Карно. В современном климатическом оборудовании используется подобный принцип. Кондиционеры, предназначенные для охлаждения помещения, могут работать на нагрев до тех пор, пока температура ОС не опустится ниже минус пяти по Цельсию.

Принцип работы теплового насоса воздух-вода

От климатического оборудования теплонасосы воздух-вода отличаются улучшенными параметрами. Они могут работать на обогрев помещения, пока температура воздуха за бортом не снизится до 15─25 градусов мороза.

В состав установки входит контур, где идёт циркуляция фреона, а также компрессор, испаритель и конденсатор. В испарителе фреон переводится в газообразное состояние с поглощением тепла из ОС. В компрессоре под высоким давлением газ разогревается 120─125 градусов и попадает в конденсатор. Там он превращается в жидкость, тепло которой используется для нагрева воды в контуре отопления.

Этот принцип работы практически одинаков для всех типов тепловых насосов. Различия только в том, какая среда используется для извлечения тепла. Это может быть вода, земля, воздух и прочие источники. Температура на улице оказывает существенное влияние на производительность теплонасосов. Поэтому использование тепловых насосов воздух-вода возможно на юге России и в средней полосе. На севере, где долгое время держатся морозы, их использование проблематично.

Теплоноситель, в роли которого выступает вода, с помощью фреона нагревается примерно до 55─65 градусов. Температуры вполне достаточно для того, чтобы организовать горячее водоснабжение, систему отопления, тёплый пол. Принцип действия основан на использовании низкопотенциальной тепловой энергии. Именно это ограничивает использование теплового насоса факторов окружающей среды. Оптимальный режим работы находится до минус 10 градусов Цельсия. Если температура «за бортом» снижается, то эффективность установки воздух-вода сильно снижается.

Внешний блок теплового насоса

Для устранения этой проблемы специалисты разработали схему функционирования системы воздух-вода вместе с прочими источниками тепла. Здесь схема работы следующая. Когда температура на улице понижается, то насос начинает работать с нарастающей нагрузкой. При росте нагрузки до определённого предельного значения, к работе подключается дополнительный источник тепла. Это может быть электрический или газовый котёл. Когда температура за окном возрастает и тепловой насос справляется с нагрузкой, котёл автоматически отключается. Как говорят специалисты, в роли резервного лучше использовать электрический котёл.

В любом случае, установка насоса воздух-вода нецелесообразна в северных широтах, где длительное время стоят сильные морозы.

Расчёт мощности

Перед тем как купить тепловой насос или изготовить его самостоятельно, следует провести примерный расчёт мощности. Ведь если мощность будет недостаточна для площади вашего дома, то обогрев будет проводиться не в полной мере. Если выбрать излишне мощный насос, то – это приведёт к ненужным затратам.

Специалисты, которые занимаются производством и установкой тепловых насосов воздух-вода для вычисления мощности используют специальное программное обеспечение. Они позволяют рассчитать различные элементы такой системы вплоть до площади змеевика. Те, кто делает тепловой насос своими руками, применяют специальные калькуляторы. Они имеются на сайтах по строительной тематике и отоплению. В таки калькуляторах используются вводные данные о площади дома, регионе, высоте потолков, а также состоянии теплоизоляции в доме.

В результате подсчётов выводится расчётная мощность теплового насоса типа воздух-вода или другой разновидности. Если здание хорошо утеплено и имеет небольшую площадь, мощность теплового насоса нужна будет меньше. Так, что теплоизоляцию специалисты рекомендуют делать до того, как покупать тепловой насос.

Ниже можно посмотреть таблицу примерной зависимости мощности теплового насоса в зависимости от площади обогреваемого помещения.

Площадь помещения, кв. м. 100 150 200 250 300 350
Мощность, кВт 5 8 12 16 21 28

Особенности монтажа и эксплуатации

Тепловой насос воздух-вода и оборудование для отопления, связанное с ним, является сложным техническим устройством. Поэтому заказ и монтаж следует заказывать в специализированных организациях. За самостоятельную установку стоит браться только в том случае, если вы чётко представляете себе, что нужно делать.

Монтаж теплового насоса обычно включает в себя следующие этапы:

  • подготовительные работы;
  • монтаж наружного блока;
  • Установка внутреннего блока и системы отопления дома;
  • Пуско-наладочные работы.

Следует также отметить некоторые особенности при монтаже теплового насоса. Они справедливы, как для установок воздух-вода, так и для других.

  • Внешний блок устанавливается рядом со зданием (2─10 метров);
  • Над внешним блоком следует сделать навес для защиты от пыли, дождя и снега;
  • Кроме того, он должен быть расположен на расстоянии от источников огня;
  • Сама установка должна монтироваться на металлическую основу;
  • Соединения в контуре теплового насоса, где циркулирует фреон, должны быть завальцованы;
  • Монтаж в целом должен проводиться с расчётом того, что температура теплоносителя не будет высокой.

Ряд экспертов говорят о том, что в случае использования насоса типа воздух-вода в системе отопления, оптимальный вид обогрева помещения – это тёплые полы.

Тепловая установка воздух-вода

Стоит также сказать о некоторых важных моментах при эксплуатации тепловых насосов. Их работа регулируется в автоматическом режиме и не требует постоянного наблюдения. Но хотя бы раз в год следует проводить осмотр на предмет неисправных элементов системы для выявления различных неполадок. Это позволит избежать крупного ремонта и больших затрат.

Вот некоторые моменты, на которые следует обращать внимание при эксплуатации теплового насоса воздух-вода:

  • Проверка фильтров. Их своевременная чистка и замена;
  • Контроль температуры масла в компрессоре. Масло должно быть тёплым;
  • Чистка мусора из внешнего теплообменника;
  • Чистка датчиков температуры;
  • Проверка целостности проводки;
  • Осмотр труб, шлангов, а также их соединений на предмет повреждений и протечек;
  • При необходимости нужно смазывать движущиеся части вентилятора и двигателя;
  • Перед запуском насоса нужно включить компрессор и оставить его на несколько часов, чтобы разогрелось масло. Если запускать на холодном масле, то сокращается срок его службы.

Выбор: цены и производители

Проблему отопления жилых и производственных помещений можно решить правильным выбором теплового насоса воздух-вода. Что же нужно учесть и не ошибиться при выборе. Первое, над чем следует подумать после расчёта мощности, это конструкция корпуса. Производители предлагают два варианта.

Низкотемпературный моноблочный тепловой насос

Есть низкотемпературные моноблочные тепловые насосы. При этом в помещении не ставится никакой дополнительной установки. Все элементы теплового насоса располагаются снаружи здания или в подсобном помещении, а в дом или производственное помещение проходит только трубопровод с теплоносителем.

Второй вариант исполнения – это всем известные сплит-системы. Чаще всего такой вариант применяется в бытовых помещениях. Внешний блок стоит на улице, а к нему идёт магистраль от накопителя. Фреон греет конденсатор и жидкости, которая циркулирует в контуре отопления, передаётся тепло.

По функциональности и назначению выпускаемые модели тепловых насосов также можно поделить на 2 группы. Одни установки воздух-вода предназначены только для отопления, а другие могут помимо обогрева обеспечивать горячее водоснабжение. По температуре окружающего воздуха установки воздух-вода, как правило, работают в интервале от плюс 45 до минус 15 С. Отдельные модели могут работать на обогрев температуре на улице минус 25─32 С. От температуры окружающей среды напрямую зависит эффективность тепловых насосов воздух-вода.

Тепловой насос воздух-вода Viessmann

За последние 10─15 лет на рынке появилось много моделей различных тепловых насосов. Выпуском этой продукции занимаются производители из Германии, Японии, Китая, России и других стран. Их продукция имеет близкую конструкцию, но часто отличается по эффективности.

Можно назвать следующие известные компании на этом рынке:

  • Stiebel Eltron (Германия). Модели имеют высокий спрос на российском рынке. Среди плюсов стоит отметить большой широкий ассортимент моделей, развитую функциональность, возможность индивидуального изготовления. В целом тепловые насосы Stiebel Eltron отличаются экономичностью и высоким коэффициентом СОР;
  • Фирма выпускает установки воздух-вода высокой производительности. Они находят применение для обогрева бытовых и промышленных объектов. Все модели адаптированы для использования в российских условиях. Большинство предлагаемых тепловых насосов Buderus рассчитаны на обогрев помещений площадью более 500 квадратных метров;
  • Компания уже несколько десятков лет выпускает тепловые насосы. Модельный ряд постоянно меняется, учитываются пожелания владельцев тепловых установок, постоянно осваиваются новые технологии. Viessmann часто используют в своей продукции инновационную автоматику. С её помощью, установка воздух-вода обеспечивает полностью автоматический обогрев помещения в зависимости от погодных условий;
  • Heliotherm (Австрия). Фирма выпускает модели тепловых насосов с лучшими показателями СОР. В России компания имеет своё представительство. Благодаря этому обеспечиваются гарантийные обязательства, установка и поддержка оборудования.

Стоимость современных тепловых насосов лежит в интервале от 160 тысяч до 1,2 миллиона рублей. Стоимость может меняться в зависимости от того, какой производитель. Китайцы выпускают модели, которые стоят дешевле, но у них ниже СОР и срок службы. Часто используется практика, когда монтаж тепловых насосов воздух-вода включается в цену оборудования. Многие компании предлагают бесплатно расчёт проекта. Есть также примеры, когда предлагаются услуги по дальнейшему обслуживанию установок.

Целесообразность установки теплового насоса воздух-вода

Эффективность использования отопительных установок воздух-вода определяется коэффициентом СОР. С его помощью сравниваются затраты на электричество при выработке тепла (в нашем случае тепловым насосом). Основной расход электричества идёт на питание компрессора, нагнетающего давление. Величина СОР показывает, сколько тепловой энергии было получено при расходовании определённого количества электроэнергии. К примеру, СОР равен 5. Это означает, что тепловой насос воздух-вода, расходуя 1 киловатт электроэнергии, вырабатывает 3 киловатта тепла.

Но при оценке эффективности работы установок воздух-вода следует учитывать ещё один важный фактор, без которого оценка будет неверной. Это зависимость от температуры окружающей среды. При понижении температуры воздуха на улице эффективность работы сильно снижается. Поэтому эффективность одного и того же насоса на севере и в средней полосе России будет существенно отличаться. Эта зависимость от температуры ОС и является основным минусом установок типа воздух-вода.

Поэтому перед приобретением такого оборудования стоит ознакомиться с отзывами о его работе у людей в вашей климатической зоне. А ещё лучше посмотреть всё своими глазами, если есть такая возможность.
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *