- Как работает тепловой насос? Расскажите в 2-х словах.
- Как работает тепловой насос? Расскажите в 2-х словах.
- Как работает тепловой насос? Расскажите чуть подробнее.
- Что такое КПЭ (коэффициент преобразования энергии) теплового насоса ?
- Какой КПЭ (коэффициент преобразования энергии) имеет тепловой насос ?
- Почему тепловой насос лучше использовать с теплым полом, а не с конвекторами и фанкойлами?
- Какую температуру горячей воды (водоснабжение) выдает тепловой насос ?
- Как шумит тепловой насос? Как близко можно его располагать к спальне ?
- Зачем используется пиковый электродогреватель?
- Что такое внешний контур теплового насоса? Какие внешние контуры бывают ?
- Как работает пассивное охлаждение (кондиционирование)?
- Как работает активное охлаждение (кондиционирование)?
Тепловой насос забирает теплоту из окружающей среды (например, из грунта) и используя электрическую энергию передает теплоту системе отопления (например, водяной теплый пол). Если все правильно спроектировано, то на 1 кВт*час затраченной электроэнергии теплонасосная установка выдает в систему отопления 4,0 - 4,5 кВт*час тепла. Подобным образом работает обыкновенный бытовой холодильник, он потребляет электрическую энергию, берет теплоту из морозильной камеры и выбрасывает ее на свой конденсатор (горячая решетка сзади холодильника).
Соответственно основное преимущество теплового насоса по сравнению с другими источниками тепла в том, что он использует бесплатную теплоту окружающей среды.- Как работает тепловой насос? Расскажите подробнее.
- Что такое КПЭ (коэффициент преобразования энергии) теплового насоса ?Тепловой насос состоит из 3-х контуров: наружный (первичный), внутренний и отопительный (вторичный).
Основой теплового насоса является его внутренний контур, заполненный хладогеном (смесь жидкости и газа) и имеющий горячую и холодную половину (см. рис. ниже). Разница температур в контуре поддерживается за счет работы компрессора. Компрессор сжимает хладоген, и он нагревается, половина контура становится горячей, потом хладоген проходит через редукционный клапан и расширяясь, хладоген охлаждается, охлаждая вторую половину контура. Далее цикл повторяется. Таким образом получаются две половины контура с существенной разницей температур, например 60 градусов.
Если мы прикладываем к холодной половине внутреннего контура внешний контур теплового насоса, например грунтовый контур со средней температурой 0 С°, а к горячей половине внутреннего контура приложим вторичный контур, например систему отопления "водяной теплый пол" со средней температурой 40 градусов (см.рис. ниже), то первичный контур будет отдавать теплоту холодной половине внутреннего контура, а вторичный контур будет забирать теплоту от горячей половины внутреннего контура. Таким образом тепловой насос забирает энергию из первичного контура и передает ее вторичному. При этом количество затраченной электроэнергии существенно меньше , чем количество переданной теплоты.
Более подробное описание тепловых насосов, с математическими выкладками и конструктивными особенностями вы можете найти в разделе документы нашего сайта.
Отметим важные для нас следствия :
- Электроэнергия в тепловом насосе расходуется на работу компрессора внутреннего контура, поэтому в целях уменьшения электропотребления мы должны уменьшать разницу температур внутреннего контура, и соответственно повышать температуру первичного (внешнего) контура, понижать температуру вторичного (система отопления) контура.
- При разнице температур внешнего и отопительного контура 35 градусов, 1 кВт*час электроэнергии преобразуется в 4,0-4,5 кВт тепла, а при разнице температур контуров 50 градусов из 1 кВт*час электроэнергии получится 2,9-3,4 кВт*час тепла.
- Нет смысла увеличивать температуру отопительного контура более 50 °С, т.к. резко падает эффективность теплового насоса при повышении температуры системы отопления.
- Лучшая эффективность теплового насоса достигается при применении совместно с системой отопления "водяной теплый пол", только эта система может работать при температуре подачи 35-45 °С.
- Грунтовый внешний контур существенно эффективнее воздушного внешнего контура, т.к. имеет постоянную температуру около 0 °С круглый год, в отличие от воздушного контура, температура которого резко снижается в зимний период.
- При приготовлении горячей воды в целях экономии нужно стремиться сделать ее температуру наиболее близкой к температуре использования воды. Т.е. если семье комфортна горячая вода с температурой 45 °С, то нужно настроить тепловой насос на приготовление горячей воды 45 °С, не выше.
- Какой КПЭ (коэффициент преобразования энергии) имеет тепловой насос ?Коэффициент преобразования энергии (КПЭ) - одна из самых важных характеристик теплонасосной установки, показывает, сколько тепла выдает установка на единицу потребленной электроэнергии. Очень сильно зависит от инженерных систем, присоединенных к тепловому насосу. При правильном использвании теплонасосной установки в целях отопления и горячего водоснабжения КПЭ получается 4,0...4,4 , т.е. на 1 кВт*час электроэнергии выдается 4,0...4,4 кВт*час тепла.
- Почему тепловой насос лучше использовать с водяным теплым полом, а не с конвекторами, радиаторами или фанкойлами?Коэффициент преобразования электрической энергии (КПЭ) зависит прежде всего от разницы температур внешнего контура и системы отопления. Чаще всего встречаются грунтовые и воздушные внешние контуры, поэтому для этих двух типов контуров мы можем построить график зависимости КПЭ от температуры подачи системы отопления.
- График построен с учетом температуры внешнего воздуха в диапазоне -10°С...-5°С.
- Данный график построен с учетом расхода электроэнергии теплонасосной установки целиком, включая потребление насосами внешнего контура и насосами системы отопления.
- Для частных коттеджей с грунтовым внешним контуром и водяными теплыми полами чаще всего КПЭ составляет 4,0 ... 4,4.
- Для частных коттеджей с воздушным внешним контуром и водяными теплыми полами КПЭ получается в интервале 2,5 ... 3,2. При этом если температура воздуха снижается ниже -10°С, то коэффициент КПЭ резко снижается и при температуре -20 °С воздушный тепловой насос выключается.
- При применении низкотемпературной радиаторной системы и фанкойлов КПЭ снижается до 2,5...3,0.
- Очень эффективно использовать тепловые насосы для разогрева бассейнов и поддержания их при постоянной температуре. Т.к. температура бассейна 29-31 °С, то КПЭ может достигать 6,0...7,0.
Все дело в температуре подачи системы отопления. Для водяного теплого пола рабочая температура лежит в интервале 35-45 °С, а низкотемпературные радиаторы и фанкойлы требуют 50-55 °С. Поэтому КПЭ (коэффициент преобразования энергии) получается около 4,0 и 2,5 соответственно.- Какую температуру горячей воды (водоснабжение) выдает тепловой насос ?
Для приготовления Горячей воды (ГВС) в теплонасосной установке установлен специальный теплообменник, стоящий 1-м после компрессора, что позволяет ему снимать самую высокую температуру. Поэтому вне зависимости от температурного режима системы отопления, котельная на базе теплового насоса имеет возможность выдавать горячую воду до 55 °С. Однако не рекомендуется тепловой насос настраивать на максимальную температуру ГВС, ее рекомендуется уменьшить до минимально комфортной, в целях повышения эффективности работы теплового насоса.- Как шумит тепловой насос? Как близко к спальне можно его располагать ?
Тепловой насос представляет собой разновидность холодильной машины, поэтому шум его работы больше всего напоминает шум обыкновенного холодильника. Тепловой насос обычно устанавливливается вне помещений с постоянным пребыванием людей, дополнительной звукоизоляции не требуется.- Зачем используется пиковый электродогреватель?
Пиковый электродогреватель устанавливается как резервная мощность, и включается только в моменты самых больших нагрузок на систему отопления (несколько дней в году). Таким образом исчезает потребность установки избыточно мощных компрессоров и появляется дополнительная надежность.- Что такое внешний контур теплового насоса? Какие внешние контуры бывают?
Основная задача теплового насоса - перекачивать теплоту из окружающей среды в систему отопления. Поэтому требуется создавать конструкции, которые собирают теплоту из окружающей среды. Существуют следующие типы внешних контуров в порядке эффективности вложений:- Как работает пассивное охлаждение (кондиционирование)?
1. Водяной внешний контур теплового насоса.На дно водоема укладывается полиэтиленовая труба, закрепляется грузами. Длина трубопроводов делается из расчета 30-40м на 1 кВт мощности теплового насоса.
Плюсы:
- Минимальная стоимость внешнего контура.
- «Высокая» температура источника теплоты.
- Возможность сбрасывать теплоту от системы кондиционирования в водоем.
Минусы:
- может потребоваться создание специальных конструкций для проведения труб под ледовую кромку.
- Водоем должен быть или достаточного размера, или проточный.
2. Горизонтальный земляной внешний контур теплового насоса.На глубину промерзания грунта с шагом 1,0-1,2 м закладывается трубопровод из расчета 40 м на 1 кВт мощности теплового насоса.
Плюсы:
- Не требует наличие близлежащего водоема.
- Имеет среднюю стоимость реализации.
- Ремонтопригодность.
Минусы:
- Требует наличие значительной площади обустройства.
- На территории горизонтального земляного контура нельзя высаживать высокие деревья и делать строения с фундаментом.
- не годится для сброса теплоты от системы кондиционирования.
3.Вертикальный земляной контур теплового насоса (скважина).В необсадную скважину диаметром 130 мм опускается петля полиэтиленовой трубы с грузом на конце. Суммарная длина скважин делается из расчета 10-30м на 1 кВт мощности теплового насоса. Рекомендуемая длина одной скважины 50...90м. Обычно делается некоторый "средний" вариант между горизонтальным и вертикальным земляным контуром, т.е. подводы трубопроводов к скважине обустраиваются по правилам горизонтального земляного контура, и они тоже участвуют в сборе теплоты из грунта, это сокращает объемы буровых работ.
Плюсы:
- возможность оборудования практически в любом месте.
- Возможен сброс теплоты от системы кондиционирования.
Минусы:
- Самая высокая стоимость реализации.
- Не подлежит ремонту.
4. Переливные скважины.На расстоянии 10-50 метров друг от друга делаются 2 скважины, из одной берутся грунтовые воды, пропускают через тепловой насос и выливают во 2-ю скважину.
Плюсы:
- Невысокая стоимость реализации.
- Возможен сброс теплоты от системы кондиционирования.
Минусы:
- Значительный расход электроэнергии на перелив воды из одной скважины в другую.
- Основная сложность – непредсказуемость скважины по выдаче грунтовых вод.
- Необходимость обустройства специального теплообменника для передачи теплоты от нефильтрованных грунтовых вод.
5. Воздушный наружный контур теплового насоса.Устанавливается воздушный теплообменник с принудительной циркуляцией наружного воздуха, очень похожий на внешние блоки системы кондиционирования. Для регулярного сброса инея с поверхности воздушного теплообменника тепловой насос должен иметь специальную систему разморозки наружного контура.
Плюсы:
- Низкая стоимость установки.
- Возможно использование совместно с системой кондиционирования.
Минусы:
- По причине того, что теплота берется из среды более холодной, чем грунт, коэффициент преобразования энергии теплового насоса существенно меньше, чем у тепловых насосов с грунтовым внешним контуром.
- Из-за того, что при температуре воздуха менее -10°С резко падает КПД теплового насоса, а также из-за отключения системы при температуре воздуха менее -20°С получается, что на территории России использование сильно ограничено. Практически реализация получается только или в самых южных районах, или как источник тепла дополнительный к основному, или источник тепла на лето, весну и осень.
При использовании вертикального внешнего контура (скважины) появляется возможность не только брать из нее теплоту зимой, но и наоборот , летом отдавать теплоту от системы кондиционирования в скважину. Получается, что скважина может зимой отапливать здание, а летом охлаждать. Пассивное охлаждение - это инженерное решение, при котором контур скважины соединен с системой кондиционирования через теплообменник. Система кондиционирования отдает теплоту скважине без участия теплового насоса.- Как работает активное охлаждение (кондиционирование)?
Дальнейшее развитие пассивной системы охлаждения - активная система охлаждения. В ней теплонасосная установка имеет 2 режима работы: "зима" и "лето". В режиме "зима" тепловой насос работает по обычной схеме, берет теплоту из скважины и отдает ее системе отопления. При включении активного охлаждения (режим "лето") тепловой насос подключают между скважиной и системой кондиционирования, и заставляют его работать в обратную сторону. Т.е. заставляют брать теплоту из системы кондиционирования и отдавать ее скважине.