Кожна людина бажає отримувати тепло і не платити за нього. В останні роки зростає популярність такого засобу як тепловий насос для опалення будинку. Цей апарат сприяє зниженню витрат на енергоспоживання. Енергоефективність насоса сприяє поширенню технології експлуатації засобу у світі.
Схема роботи
Принцип дії пристрою заснований на використанні джерел тепла, що знаходяться природних умовах природи. Ресурсами енергії можуть виступати:
- Повітря;
- Водойма;
- Грунт;
- Грунтові води.
Робота теплового насоса здійснюється спільно з опалювальною системою. Вона передбачає наявність трьох контурів. Один з них припадає на механізм насоса. Тепло з зовнішнього середовища бере теплоносій з властивістю незамерзання. Він здійснює цикл по зовнішньому контуру.
Теплові насоси містять такі складові:
- Випарник;
- Компресор;
- Капіляр;
- Конденсатор;
- Холодоагент;
- Елемент для регулювання температури.
Принцип дії системи передбачає потрапляння теплоносія в випаровуючий елемент пристрою, де відбувається віддача тепла (4-7°С). Це називається рекуперація. Там же теплоносій починає кипіти, змінюючи рідкий стан на газоподібне. Процес зміни фази здійснюється в компресорі. Потім газоподібна фаза надходить у конденсатор, де теплота віддається повітрю приміщення будинків або теплоносія у внутрішньому контурі.
Після цього температура хладагента знижується, впливаючи на зміну стану до рідкого. У такому стані він переходить у капілярне елемент редукційного типу. У ньому відбувається зниження тиску. Потім холодоагент переміщається в випарний блок. В кінці цикл замикається.
Теплові насоси оснащені датчиками і контролерами для регулювання температури. Досягнення необхідної температури увазі нагрівання приміщення до заданого значення. Після цього компресор відключається. У разі зменшення температури відбувається спрацьовування датчика, який відповідає за включення компресора. У підсумку насосу подається команда знову почати роботу.
При наявності рекуператора в системі відбувається уловлювання виведеного повітря за допомогою перекрестноточного теплообмінника. У ньому відбувається віддача деякого тепла знову входить повітрю. Далі система з рекуперацією працює за таким же принципом відбору тепла.
Переваги і недоліки
Експлуатація теплового насоса припускає наявність наступних позитивних моментів:
- Висока ефективність при низьких економічних витратах – споживання електроенергії мінімально, а тепло підводиться безоплатно.
- Широке застосування незалежно від місцевості – відсутність лінії передач не впливає на роботу компресора, так як може бути встановлений дизельний привід. Теплову енергію можна отримати на будь-якій місцевості.
- Екологічно чистий експлуатація – продукти горіння при роботі виключені. Менше використання енергії електростанцій певним чином знижує їх шкідливі викиди. Застосовується хладагент насоса не містить хлорпроїзводних вуглецевих сполук і безпечний стосовно озону.
- Циркуляційні насоси можуть працювати в двох режимах (подача тепла, охолодження) – в літній час можливо проводити охолодження приміщення, використавши при цьому теплоту приміщення для інших цілей.
- Безпека умов використання – теплові насоси не припускають вчинення небезпечних кроків при роботі через відсутність відкритого полум’я, виділень, невеликий температури носія.
- Автоматизований процес роботи сприяє збільшенню часу для виконання інших робіт для дому.
Таким чином, можливе використання даного пристрою в багатьох сферах господарства.
Геотермальний тепловий насос характеризується такими недоліками:
- Потрібна велика сума коштів на початковому етапі – насос і сама геотермальна система відрізняються високою вартістю.
- На територіях з низькими зимовими температурами (нижче 15°С) потрібно підключення додаткової системи опалення.
Доцільно використовувати геотермальні насоси на стадії будівництва, так багато системи вимагають певної планування.
Типи насосів
Широке поширення у всьому світі механізму подачі тепла методом геотермального надходження зумовило появу безлічі різновидів пристроїв. Типи теплових насосів класифікуються за різними характеристиками. Стосовно до використовуваної основі тепла геотермальний тепловий насос поділяється на такі групи:
- Грунт-вода – передбачається вживання ґрунтових контурів закритого виду або геотермальні зонди з глибоким проникненням. Принцип роботи опалення при таких умовах – водяний.
- Вода-вода – знаходять застосування відкриті свердловини і установки відведення грунтової води. Принцип функціонування грунтується на відсутності циклу зовнішнього контуру. Водяний вид опалення.
- Вода-повітря – теплового насосу потрібні зовнішні контури водяного характеру. Подача тепла здійснюється в повітряний механізм опалення.
- Повітря-повітря – використовується теплота, розсіяна в повітрі зовнішнього середовища. Мається на увазі вживання інверторного теплового насоса спільно з механізмом опалення повітряного виду.
При відповіді на питання – як працює тепловий насос щодо окремої категорії – є одна відповідь. Геотермальний тепловий насос функціонує за одним принципом, забираючи тепло вибраного джерела.
Насоси з рекуператорами дозволяють вживати тепло повітря, що знаходиться всередині приміщення. Вони працюють за схемою повітря-повітря.
Вибір насоса
Безліч типів установок іноді вводить в глухий кут придбання пристрою. Як вибрати тепловий насос? Підбирати слід виходячи з теплотехнічних розрахунків, що передбачають певну потужність пристрою. Сама потужність виходить з таких умов:
- Територія облаштування;
- Площа для подачі тепла;
- Величина тепловтрат;
- Вигляд будівлі і застосовувані матеріали;
- Характеристики системи вентиляції;
- Число осіб, що проживають у будинку;
- Робочий режим експлуатації.
Підібрати установку подачі тепла для добре утепленого будинку легше, так як вартість установки буде нижче. Якщо присутній механізована система вентиляції, то вибираємо насос, беручи до уваги значні тепловтрати.
Також варто правильно підібрати ресурс, який послужить базою тепла. Від цього залежить ціна на розташування зовнішнього контуру. Якщо в якості ресурсу вибрано грунт, то варто задуматися про самостійне виконання деяких робіт.
Пристрій з механізмом рекуперації дозволяє взяти тепло нагрітого повітря і направити його в огріває систему і нагрівання води.
Інверторний тепловий насос у системі повітря-повітря не вимагає великого капіталовкладення, так як не потрібно витрат на облаштування зовнішнього контуру.
Тепловий насос для гвп спочатку підбираємо з урахуванням обсягу бака і числом людей, що знаходяться в будинку. Гаряче водопостачання розраховується з умовою забезпечення зручності при користуванні водою. Ще необхідно врахувати кліматичні умови та індивідуальні властивості приміщення, де буде працювати установка.
Тепловий насос для басейну вибирається щодо тепловтрат об’єкта. При цьому враховується місце розташування, обсяг, початкова та оптимальна температура в басейні, обігрів повітря, тип системи кондиціонування. На думку деяких фахівців, тепловий насос для басейну повинен мати потужність на 30% більше, ніж величина втрат теплоти.
Для басейнів, що знаходяться в закритому приміщенні, рекомендується вибирати тепловий насос з рекуператором. Так як вологість більша, і ефективність системи збільшується. У літній сезон інверторна система рекуператорів переводиться в охолоджуючий порядок, і може бути спрямована на охолодження повітря приміщення.
Виготовлення насоса своїми руками
Тепловий насос своїми руками дозволяє заощадити кошти. Після вибору джерела енергії слід провести розрахунки для визначення потужності установки. Рекомендовані величини потужності стосовно до утеплення будинку:
- Неякісно утеплений будинок – 70 Вт/м2;
- Використання сучасних утеплювальних матеріалів – 45 Вт/м2;
- При утепленні використовувалися спеціальні технології – 25 Вт/м2.
У разі необхідності слід поліпшити термоізоляцію, а також рекомендується закупити основне і допоміжне обладнання. До основного обладнання належать складові насоса. В якості допоміжних засобів використовуються кронштейни, болгарка, бак з нержавіючого матеріалу та пластику, рейки, мідні труби, металопластикові труби.
Схема монтажу циркуляційного насоса:
- Установка компресора;
- Облаштування конденсатора з використанням бака з нержавіючого матеріалу. Усередині бака розміщується змійовик для переміщення антифризу. Все виконується за допомогою розрізу бака і наступним зварюванням. В кінці необхідно зробити отвори. Мінімальний обсяг -120 літрів.
- Розміщення теплообмінника, яким служить мідна труба з сантехнічними переходами на кінцях.
- Установка випарника, який виготовляється з пластикового бака і мідного змійовика.
- Придбання терморегулюючого вентиля, сумісного з конструкцією.
- Закачування фреону і остаточна зварювання елементів.
Тепловий насос своїми руками передбачає виконання таких умов:
- Потужність випарника і компресора повинна бути з запасом мінімум 20%;
- Фреон вибирати марки R-422;
- З’єднувати елементи необхідно герметично;
- Дотримувати чистоту каналів, по яких буде переміщатися фреон.
Таким чином, насос циркуляційного типу, виготовлений своїми силами, дозволяє використовувати енергію навколишнього води, повітря і ґрунту.
Якщо в будинку є тепловий насос і принцип роботи відповідає всім вимогам, то можна отримати основний чи допоміжний засіб опалення. Причому окупиться дана установка в короткі терміни.
