Устройство тепловых насосов вода-вода и их эффективность
Тепловой насос вода-вода представляет собой механизм, собирающий низкопотенциальную энергию подземных и грунтовых вод, и преобразующий её в тепло. Работа этой схемы основывается на том, что температура подземных и грунтовых вод постоянно находится на одном уровне. Эффективность установки достаточно высокая, но и цена немаленькая. В то же время есть немало примеров, когда тепловые насосы типа вода-вода собираются людьми самостоятельно. Это позволяет существенно сэкономить. Тепловые насосы этого типа наилучшим образом подходят для отопления дома среди прочих низкопотенциальных возобновляемых источников энергии. Они имеют самый высокий КПД и производительность. Подобные установки могут применяться для обогрева как частного дома, так промышленных помещений круглый год. Насос называется вода-вода, поскольку его конструкция предусматривает передачу тепла от подземных или грунтовых вод жидкому теплоносителю.
Содержание статьи
Принцип работы теплового насоса вода-вода
Тепловой насос типа вода-вода имеет в основе своей работы преобразование низкопотенциальной энергии воды в тепло. Помимо основных элементов системы, отвечающих за преобразование энергии, есть ещё дополнительное оборудование, обеспечивающее обогрев помещений.
Принцип работы теплового насоса вода-вода
Давайте рассмотрим основные этапы работы теплового насоса вода-вода. На дне водоёма находится первичный теплообменник. Этот контур расположен на глубине не менее 3 метров. На таком уровне вода сохраняет положительную температуру и не замерзает даже зимой. Во время циркуляции хладагент нагревается до температуры воды (около 6─8 градусов) и подаётся в контур теплового насоса. Есть разновидность таких систем, в которых используется скважина. При такой схеме вода берётся из одной скважины, а возвращается скважину, находящуюся неподалёку. Антифриз здесь не используется, а через теплообменник перекачивается вода и отдаёт тепловую энергии при непосредственном контакте.
В тепловом насосе вода-вода имеются две основных зоны, испаритель и конденсатор. В испарителе хладагент переходит в газообразное состояние и поглощает низкопотенциальную энергию воды. Далее он в виде газа поступает в компрессор. В нём низкопотенциальная энергия переходит в тепло, с помощью которого нагревается теплоноситель. В компрессоре под давлением хладагент разогревается и переходит во второй контур, называемый конденсатором.
При испарении хладагент поглотил тепло, которое в конденсаторе он отдаёт. Выделяется энергия и температура поднимается до 40─70 градусов Цельсия. Для перевода фреона из газообразного в жидкое состояние используется конденсатор. На стенках накопительной ёмкости происходит конденсация хладагента. Эта ёмкость подключена к системе отопления, благодаря чему нагревается вода для ГВС и отопления.
Первичный теплообменник в водоёме рядом с домом
Тепловой насос вода-вода работоспособен круглый год, поскольку водоёмы не замерзают полностью. Лёд образуется лишь на поверхности и создаёт теплоизоляцию для слоя воды. Так, что тепловые насосы этого типа вполне могут использоваться даже в северных регионах России.
Вернуться к содержанию
Предварительный расчёт теплового насоса
Перед тем как изготовить насос типа вода-вода, проводится расчёт проекта и определяется необходимая мощность оборудования. Ведь такой проект в каждом конкретном случае будет отличаться исполнением. При расчёте должны быть учтены потери тепла зданием, контур горячего водоснабжения, дополнительный расходы тепловой энергии и т. п. Всё это можно сделать только индивидуально в каждом конкретном случае.
Скважина для теплового насоса
Примерный расчёт теплового насоса вода-вода можно выполнить самостоятельно. Как это сделать? Для начала нужно подсчитать площадь помещения, которое вы собираетесь отапливать. Связь между площадью и требуемым количеством тепла описывается соотношение: на 10 квадратных метров требуется 0,7 киловатт тепловой энергии. Нетрудно подсчитать, что дом площадью 100 квадратных метров потребует установки мощностью 7 киловатт. Если помимо отопления, насос у вас будет обеспечивать ещё и горячее водоснабжение, то к полученной цифре нужно добавить запас примерно 20 процентов.
Вышеописанная формула расчёта справедлива для домов со средней степенью теплоизоляции. Высота потолков в помещениях до 2,7 метра. Более точный и окончательный расчёт насоса вода-вода выполняется специалистами, которые будут изготавливать и монтировать оборудование. В нём они учитывают все дополнительные нюансы.
Вернуться к содержанию
Монтаж
Стоит отметить, что от грамотного монтажа оборудования во многом будет зависеть КПД теплового насоса. Основная проблема заключается в корректной укладке контура в артезианской скважине или на дне водоёма, если таковой имеется рядом с домом. Есть примеры, когда для этого первичного контура создаётся искусственный водоём. При проведении монтажа насоса типа вода-вода нужно помнить о выполнении ряда требований. Они изложены далее:
- Если вы используете открытый водоём, то он должен быть расположен не далее ста метров от дома или производственного помещения. Минимальная глубина водоёма должна быть не менее 3 метров. В противном случае он может промёрзнуть. Причём площади на дне водоёма должно хватить для размещения там коллектора целиком;
- Коллектор тоже должен быть сделан по правилам. Его метраж определяется из расчёта: 1 погонный метр – это 30 ватт тепловой энергии. Для примера, который рассматривался выше (дом 100 квадратных метров), тепловой насос мощностью 7 киловатт требует примерно 250 метров трубопровода. Укладывается труба кольцами или в форме змейки;
- В случае артезианской скважины тепловая энергия передаётся посредством забора из неё воды, а не циркуляции антифриза. К таким заборным колодцам также предъявляется ряд требования, чтобы не происходило изменений давления в слоях грунта. Для отвода воды должна быть обязательно сделана сливная скважина и расстояние до неё от колодца должно быть как минимум 20 метров;
- Качество воды оказывает непосредственное воздействие на срок службы теплового насоса вода-вода. Поэтому нужно в обязательном порядке устанавливать систему фильтрации.
Конструкция насоса для отопления помещений типа вода-вода во многом похожа на геотермальные установки. Отличия заключаются в том, что тепловая энергия в случае насоса берётся из внешнего контура в водоёме или скважине. Бывают варианты с забором воды и пропусканием её (а не антифриза) через испаритель. Стоит отметить, что установки вода-вода хорошо показали себя в средней полосе России, где водоёмы не промерзают полностью.
Что учесть при выборе? Производители и цены
Что обычно учитывается при выборе ТН типа вода-вода?
- Производительность;
- Фирма-производитель;
- Цена оборудования и монтажа.
Кроме того, следует обратить внимание ещё на ряд возможностей насоса.
- Наличие функции подогрева воды для ГВС. Стоит обратить на это внимание, поскольку горячее водоснабжение присутствует далеко не во всех моделях тепловых насосов;
- Ещё одна важная функция – это возможность управления отоплением в автоматическом режиме. Это позволяет сделать управление более комфортным. Для этого в системе устанавливается контроллер. В современных системах управление может выполняться с пульта дистанционного управления или смартфона;
- При расчёте, изготовлении и установке тепловых насосов вода-вода не обойтись без помощи специалистов. Но основы всего этого вам лучше знать, чтобы понимать, что вам предлагают фирмы-производители.
Коллектор для погружения в водоём
У разных производителей тепловых насосов вода-вода могут существенно отличаться такие показатели, как срок службы, производительность, коэффициент СОР и т. п. Поэтому выбор фирмы-изготовителя следует уделить самое серьёзное внимание.
Ниже приводятся некоторые наиболее популярные компании, занимающиеся выпуском тепловых насосов:
- Фирма из Германии, занимающаяся выпуском установок geoTHERM для горячего водоснабжения и отопления. Модели этой компании отличаются высокими коэффициентами СОР. Их можно использовать в жилых и производственных помещениях. Температура теплоносителя на выходе обеспечивается примерно 55─65 градусов Цельсия. Модельный ряд Vaillant geoTHERM изготавливается с качественной звукоизоляцией. То есть, оборудование можно установить прямо в жилом помещении;
- Этот производитель из Швеции специализируется на выпуске отопительного оборудования. Причём всё это оборудование функционирует на базе возобновляемой энергии. Они выпускают качественное, экономичное и производительное оборудование, которое хорошо встраивается в имеющиеся системы отопления. В частности, его можно подключить к солнечным коллекторам. Nibe выпускают и их тоже. В результате предлагаются автономные системы отопления только с использованием альтернативной энергии;
- Эта фирма из США появилась на российском рынке примерно 10 лет назад. Основное направление деятельности – это проектирование, производство и установка климатических установок. Это тепловые насосы, которые используют тепловую энергию воздуха, воды, земли и солнца. Модели линейки Mammoth три в одном совмещают такие функции, как охлаждение и нагрев воздуха в помещении, а также обеспечение горячего водоснабжения. Производительность установки может доходить до 46 киловатт.
Установки типа вода-вода являются наиболее эффективными для обогрева помещений из всех типов тепловых насосов. Погодные условия практически не виляют на эффективность их работы. Они стоят немалых денег, но через некоторое время окупаются и тепло в доме будет бесплатным. Естественно, что они потребляют электричество, но всё равно выходит дешевле, нежели платить за отопление. Монтаж насосов типа вода-вода, делается достаточно быстро, если рядом есть водоём. Если будет использоваться скважина, то стоимость значительно возрастает.
Тепловой насос вода-вода
Многие производители заранее указывают цену оборудования, а также работы по установке и запуску. Примерная цена с установкой для теплового насоса мощностью 5 кВт составляет 350─500 тысяч рублей. Хотя этот интервал достаточно условный и может меняться в зависимости от места установки и ценовой политики компании.
Вернуться к содержанию
Есть ли смысл в установке теплового насоса вода-вода?
В результате эксплуатации тепловых систем вода-вода в нашей стране уже определён ряд сильных и слабых сторон таких установок. Пользователи таких систем в основном жалуются на снижение эффективности в сильные морозы и высокую цену. Что касается эффективной работы в морозы, то при квалифицированном монтаже системы она работает до минус 30 без проблем. По цене, как заявляют производители, удешевления в ближайшей перспективе не предвидится.
Что касается окупаемости, то в большинстве случаев тепловой насос такого типа окупается примерно за 3─5 лет. Так, что расходы большие только поначалу. Но, конечно, широкого распространения таких систем можно ожидать только после подъёма цен на энергию, извлекаемую из традиционных источников энергии. Основное преимущество насоса вода-вода заключается в экономичности. В частности, это высокий коэффициент СОР, по которому оценивается энергоэффективности обогревательных установок.
СОР показывает, какое количество тепловой энергии вырабатывается при затратах одного киловатта энергии. В большинстве современных установок этот показатель находится на уровне 3─5. Это означает, что с одного затраченного киловатта получается тепловой энергии в 3─5 раз больше. В целом можно заключить, что тепловые насосы энергоэффективны и экономически целесообразны. Но при нынешнем уровне цен на энергоносители они не получат широкого распространения.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
(Еще нет голосов, будьте первым)
Загрузка...
Рядом в 20 метрах от Чабанского дома имеется родник. Насколько целесообразно на 100м2 дома установить тепловой насос и сколько это будет стоить.