Специалисты компании «Спецклиматсервис» выполняют проектирование, монтаж и сервисное обслуживание систем отопления на базе тепловых насосов для загородных домов, коттеджей, офисов:
Тепловой насос — универсальное климатическое оборудование, работающее как в режиме отопления, так и в режиме кондиционирования, позволяет отказаться от классических систем отопления, вентиляции и кондиционирования, сэкономить затраты на стадии монтажа системы на 30-40 %, и что особенно актуально сегодня – в разы снизить эксплуатационные расходы на обеспечение объекта теплом, холодом и ГВС.
Системы на базе тепловых насосов имеют ряд преимуществ, при сравнении их с другими климатическими системами:
- дешевле на 30…40 % по сравнению с другими распространенными климатическими системами и классической системы отопления с кондиционированием;
- эксплуатационные расходы снижаются в разы за счет современных энергосберегающих технологий;
- комфорт — мгновенный переход из режима отопления в режим кондиционирования и наоборот;
- надежность систем обусловлена простотой принципа работы; тепловые насосы работают десятки лет, а в случае выхода из строя ремонт теплового насоса несложен и осуществляется в кротчайшие сроки;
- система не требует теплоизоляции труб; температура в контуре 18…32 °С, этого более чем достаточно для эффективной работы системы;
- геотермальное использование; способно утилизировать низкопотенциальные (бесплатные – восполняемые) источники тепла земли, превращать в энергию более высоких температур и за счет этого отапливать нуждающиеся в обогреве помещения;
- обеспечивает зонный индивидуальный комфорт в каждом помещении отдельно;
- позволяет отключить здание от тепловых сетей, газовых магистралей, обеспечить энергонезависимость здания от внешних источников.
Виды тепловых насосов
Тепловые насосы можно разделить на виды в зависимости от источника тепла и потребителя тепла. Ниже описаны виды тепловых насосов.
Источник тепла – грунт
Грунт аккумулирует солнечную энергию. Эта энергия воспринимается грунтом либо непосредственно в форме солнечной радиации, либо косвенно, в форме тепла, получаемого от дождя или из воздуха. Грунт имеет свойство сохранять солнечное тепло в течение длительного времени, что ведет к относительно равномерному уровню температуры источника тепла на протяжении всего года, это обеспечивает эксплуатацию теплового насоса с высоким коэффициентом мощности.
Аккумулированное грунтом тепло передается вместе со смесью из воды и антифриза, точка замерзания которой должна находиться примерно на уровне -15°С, через горизонтально проложенные грунтовые теплообменники или через вертикально расположенные грунтовые зонды.
Источник тепла – грунтовые воды
Грунтовые воды – хороший аккумулятор солнечного тепла. Даже в холодные зимние дни они сохраняют постоянную температуру до +12°С. По причине неизменного температурного уровня источника тепла коэффициент мощности теплового насоса остается высоким в течение всего года. Если грунтовые воды не содержат кислорода, но содержание железа и марганца в них высокое, то колодцы могут разрушаться. В этих случаях нельзя допускать контакта грунтовых вод с окружающим воздухом или необходимо соответствующим образом обработать воду.
На использование грунтовых вод должно быть получено разрешение соответствующего ведомства (обычно службы Госводонадзора). Для использования тепла необходимо построить поглощающий колодец и водопоглощающий или инфильтрационный колодец.
Источник тепла – воздух
Тепловые насосы воздух/вода в настоящее время могут эксплуатироваться круглый год, однако при низких температурах коэффициент мощности резко уменьшается.
Окружающий (атмосферный) воздух особенно легко использовать в качестве источника тепла, поскольку он имеется везде и в неограниченном количестве.
В случае насосов, использующих тепло окружающего воздуха, расчет размеров источника тепла задается конструкцией или размером установки. Требуемое количество воздуха подается вентилятором (который встроен в установку) на испаритель через воздушные каналы, при этом происходит охлаждение воздуха.
Группа компаний «Спецклиматсервис» выполнит полный цикл работ по установке теплового насоса и интеграции его с другим инженерными сетями: от подбора отптимальной системы отопления, кондиционирования и ГВС до наладки взаимосвязанной работы сетей.
Принцип работы геотермального теплового насоса
Геотермальный тепловой насос по принципу работы похож на обычный кондиционер реверсивного типа (холод-тепло), но имеет расширенные функции.
В отличие от кондиционеров, геотермальный тепловой насос адаптирован для работы при любых погодных условиях и минусовых температурах.
Главная проблема кондиционеров — уменьшение производительности и остановка кондиционеров при минусовых температурах, когда отопление наиболее важно — решена в геотермальных тепловых насосах.
Принцип работы теплового насоса отображен в цикле Карно, опубликованном в 1824 г. в его диссертации, и изучается в школьном курсе физики. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием «умножитель тепла».
В соответствии с изображенным принципом действия, тепловой насос берет тепловую энергию из одного места, переносит (перекачивает) ее, и отдает в другое место.
Принцип отопления геотермальным тепловым насосом основан на сборе тепла из природы, окружающей здание, и выбросе собранного тепла в систему отопления (или горячего водоснабжения) здания.
Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос отбирает тепло и, соответственно, охлаждает жидкость приблизительно на 5°С. Отобранные тепловым насосом градусы отдаются системе отопления и/или на подогрев горячей воды. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу.
Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше -273°С — так называемый «абсолютный ноль». То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета — земли, водоема, льда, подземной скалы, плывуна и т.д.
В климатических условиях Украины для отопления здания энергия забирается из грунта (или водоема) и отдается в систему отопления здания. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс — тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания.
Очевидно, что тепловой насос одновременно может выполнять вытекающие функции — греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда, т.д.
Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания.
Обмен теплом с окружающей средой геотермальные тепловые насосы осуществляют такими основными способами:
Насос с открытым циклом — из подземного потока (плывуна) забирается подземная вода, подается в размещенный внутри здания тепловой насос, вода отдает/забирает тепло у теплового насоса, и возвращается в подземный поток на расстоянии от места забора.
Плюсом такого способа является возможность одновременно получить воду для водоснабжения дома. Открытые системы являются очень эффективными, поскольку температура подземной воды является относительно высокой и круглогодично стабильной.
Использование воды из скважины не наносит ущерба грунтовым водам, не изменяет уровень грунтовых вод в водном горизонте, поскольку открытую систему можно рассматривать как соединённые сосуды, где вода, забираемая из одного колодца, направляется обратно под землю через второй колодец, не изменяя общий уровень воды. Корректно, в соответствии с нормативами сооружённые скважины обеспечивают безопасную для окружающей природы стабильную работу системы отопления.
Насос с закрытым циклом и водоразмещенным теплообменником — специальная жидкость (теплоноситель) прокачивается по коллекторам (трубкам), находящимся в водоеме, и отдает/забирает тепло у воды. Здания целесообразно отапливать тепловой энергией открытого водоёма в том случае, если здание находится от водоёма ближе 100 метров, и глубина водоёма, а также береговая линия соответствуют условиям, требуемым для прокладки коллектора. Плюсом такого способа является его относительная дешевизна.
Распределенные по поверхности озера коллекторы (трубки) перед заполнением теплоносителем и погружением их на дно.
Насос с закрытым циклом и вертикальным теплообменником — трубки, в которых прокачивается теплоноситель, размещены вертикально в земле и уходят в глубину земли до 200 метров (обычно 50 — 100 метров). Такой теплообменник обычно называют зондом. Как известно, на глубине 15-20 метров от поверхности земля имеет стабильную температуру 10-12°С независимо от поры года. С увеличением глубины температура земли повышается. Этот способ обеспечивает самую высокую эффективность работы теплонасоса, малый расход электроэнергии и дешевое тепло — на 1 кВт электроэнергии получают до 5 кВт тепловой энергии, но требует больших первоначальных капиталовложений.
Обращаем внимание на нецелесообразность использования в Украине систем отопления на так называемых «воздушных тепловых насосов», по сути обычных кондиционерах, в которых тепло для отопления здания забирается из наружного воздуха. Эти системы разработаны и успешно используются в более теплых, чем Украина, странах, где не бывает значительных морозов — южных штатах США, Греции, Японии и т.д. Проблема в том, что размещенный снаружи теплообменник при температуре на улице около плюс 5°С начинает покрываться льдом из-за замерзающего конденсата, резко снижается теплопередача, эффективность теплонасоса уменьшатся. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха эффективность теплонасоса становится близкой нулю, воздушный тепловой насос переходит на обычное электроотопление.
Преимущества теплового насоса перед другими источниками теплоснабжения неоспоримы
Экономичность
- Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД теплового насоса (от 300 до 700%) и позволяет получить на 1 кВт затраченной электрической энергии 3–7 кВт тепловой энергии. Система требует минимум электроэнергии для поддержания комфортной температуры жилья, получения запаса горячей воды.
- Непосредственно в самой установке единственной движущей частью является компрессор, срок службы которого составляет 15 лет, и который можно легко заменить по истечении срока его эксплуатации.
- Отсутствие необходимости в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим.
- Высвобождение значительной территории, необходимой для размещения котельной, подъездных путей и склада с топливом.
Комфорт
- Тепловой насос работает устойчиво. Колебания температуры и влажности в помещении минимальны.
- Не требует специальной вентиляции помещений, где происходит нагрев воды и теплоносителя.
- Абсолютно взрыво- и пожаробезопасен.
- В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют специальных навыков и описаны в инструкции. Систему можно диагностировать на расстоянии и вносить корректировки. Для этого необходимо иметь линию Интернет. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы.
Экология
- Тепловой насос — экологически чистый метод отопления и кондиционирования, т.к. при его работе не производится эмиссия CO2, NOХ и других выбросов, приводящих к нарушению озонового слоя и кислотным дождям.
- Отсутствуют аллергено опасные выбросы в помещение, поскольку нет сжигаемого топлива и не используются запрещенные хладагенты.