Преимущества и недостатки тепловых насосов для отопления дома

Типы тепловых насосов

Рассмотрим рабочие характеристики и типы тепловых насосов. Что касается условий эксплуатации, их можно использовать в достаточно широком температурном диапазоне от -30 °С до +35 °С. Наиболее распространенными считаются компрессионные и абсорбционные насосы. Первые обеспечивают циркуляцию в системе за счет механической и электрической энергии, вторые переносят тепло с помощью самого источника тепла. Абсорбционные насосы более экономичные, но имеют более сложную конструкцию и стоят дороже.

В зависимости от типа источника тепла тепловые насосы можно поделить на:

  • геотермальные, забирающие тепло земли или воды (грунтовых вод, водоемов и т.д.);
  • воздушные, забирающие тепло воздуха;
  • насосы вторичного тепла, забирающие тепло, которое выделяется при отоплении, рабочих процессах на производстве и т.д. Обычно такие насосы используются именно на производствах, где есть источники «ненужного» тепла.

В качестве теплоносителя в тепловых насосах может использоваться вода, воздух, грунт или их комбинации.

Геотермальные тепловые насосы бывают замкнутыми и открытыми. Открытые системы используются для нагрева воды, которая попадает в контур, нагревается и выводится наружу. Использовать такую систему можно, если поблизости есть достаточно большой источник воды с достаточным объемом. Кроме того, вода, прошедшая через систему, не должна загрязнять окружающую среду, а ее выброс нужно согласовывать с государственными учреждениями.

Более предпочтительными являются замкнутые системы, которые тоже можно поделить на несколько типов:

  • с горизонтальным расположением коллектора, когда он монтируется в выкопанной в земле траншее ниже уровня промерзания грунта. В зависимости от климата и типа грунта глубина монтажа коллектора может меняться, в среднем же она составляет порядка 1,5 м. Для увеличения площади и объема контура при сокращении затраченной площади коллектор лучше укладывать кольцами. Этот тип требует наличия на участке значительной свободной площади, что не всегда возможно;
  • с вертикальным расположением коллектора, когда он размещается в скважине на глубине порядка 200 м. Такой тип используется в случаях, когда на участке не удается выделить нужную площадь для установки теплового насоса или же поверхность участка неровная;
  • водный, когда коллектор монтируется в водоеме (природном или искусственном) на глубине ниже его промерзания. В этом случае коллектор тоже желательно размещать кольцами для экономии площади. Для установки водного теплового насоса должны быть соблюдены некоторые условия: объем воды в водоеме должен быть достаточным для получения нужного количества тепла, а также глубина водоема должна быть довольно большой, чтобы вода в нем не промерзала до самого дна.


Рассмотрим рабочие характеристики и типы тепловых насосов. Что касается условий эксплуатации, их можно использовать в достаточно широком температурном диапазоне от -30 °С до +35 °С. Наиболее распространенными считаются компрессионные и абсорбционные насосы. Первые обеспечивают циркуляцию в системе за счет механической и электрической энергии, вторые переносят тепло с помощью самого источника тепла. Абсорбционные насосы более экономичные, но имеют более сложную конструкцию и стоят дороже.

Как работает тепловой насос?

Принцип действия теплового насоса напоминает принцип работы холодильника, только наоборот. Если в холодильнике рабочее вещество испаряется, отдавая холод, то в тепловом насосе оно конденсируется, отдавая тепло. Полученное тепло накапливается, обогащается и отдается теплоносителю, который переносит его в отапливаемые помещения. Для выделения тепла в системе используется конденсатор, тогда как испаритель поглощает полученное низко потенциальное тепло.

Электроэнергия требуется системе для работы компрессора. В качестве показателя эффективности работы теплового насоса используется такое понятие, как преобразование тепла или трансформация – разница между величиной потребляемой электроэнергии и полученного в результате тепла. КПД системы зависит от разницы температур испарителя и конденсатора – чем она больше, тем ниже КПД. Для увеличения эффективности работы нужно обеспечить максимально большой по объему источник низко потенциального тепла, иначе в системе возможно переохлаждение.

Таким образом, масса источника низко потенциального тепла должна быть значительно больше массы, которая нагревается, что позволит сократить разницу температур холодного тела и источника тепла, а это, в свою очередь, сократит потребление электрической энергии. Единственный недостаток такого решения – значительные габариты теплового насоса, которые напрямую связаны еще и с его стоимостью. При обогреве такой системой районов и даже городов можно устанавливать дорогостоящее оборудование, которое занимает значительную площадь – это экономически оправдано, но вот относительно частных домов это далеко не всегда выгодно.


Электроэнергия требуется системе для работы компрессора. В качестве показателя эффективности работы теплового насоса используется такое понятие, как преобразование тепла или трансформация – разница между величиной потребляемой электроэнергии и полученного в результате тепла. КПД системы зависит от разницы температур испарителя и конденсатора – чем она больше, тем ниже КПД. Для увеличения эффективности работы нужно обеспечить максимально большой по объему источник низко потенциального тепла, иначе в системе возможно переохлаждение.

Читайте также:  Наливной пол «Knauf»: технические характеристики

«Вода-вода»

Для получения тепла используются грунтовые воды. Они имеют постоянную температуру (более +7°С) и расположены на различной глубине.

Подземные воды из скважины поднимаются посредством центробежного насоса и поступают на станцию тепломассообмена, где происходит передача энергии антифризу нижнего контура ТН. Эффективность работы теплонасоса зависит от глубины грунтовых вод и удаленности скважины от станции.

Организация отопления и горячего водоснабжения по принципу «вода-вода» имеет ряд ограничений по использованию:

  • необходимость обустройства дренажного колодца для отработанных вод;
  • отсутствие или значительная глубина залегания грунтовых вод;
  • нестабильность дебета скважины;
  • необходимость учета загрязненности и солевого состава воды во избежание засорения теплообменника.

Заборная вода должна отвечать следующим параметрам: содержание магния и железа — менее 0,5 мг/л, общая доля хлоридов — не выше 300 мг/л. Выпадающие в осадок вещества должны полностью отсутствовать. При превышении допустимых концентраций требуется монтаж станций обессоливания и водоподготовки.

Монтаж систем «вода-вода» рационален, если в непосредственной близости расположена река либо иной водоем. Устройство отопления возможно только с закольцованным контуром, а в качестве теплоносителя должна применяться только вода.

Тепловой насос «вода — вода»


Использование тепловых насосов — экономичное решение для эффективного обогрева и снабжения горячей водой частного дома . Оборудование абсолютно безопасно как для человека , так и для окружающей среды .

Принцип действия теплового насоса

Конструктивно любой тепловой насос состоит из двух частей: наружной, которая «забирает» тепло возобновляемых источников, и внутренней, которая отдает это тепло в систему отопления или кондиционирования вашего дома. Современные тепловые насосы отличаются высокой энергоэффективностью, что в практическом плане означает следующее – потребитель, т.е. владелец дома, используя тепловой насос, тратит на обогрев или охлаждение своего жилища, в среднем, всего четверть тех денег, которые он потратил бы, если теплового насоса не было.

Иначе говоря, в системе с тепловым насосом 75% полезного тепла (или холода) обеспечивается за счет бесплатных источников – тепла земли, грунтовых вод или нагретого в помещениях и выбрасываемого на улицу использованного воздуха.

Рассмотрим, как действует, пожалуй, самый популярный в быту тепловой насос, работающий за счет тепла земли. Работа теплонасоса происходит в несколько циклов.


Хладагент имеет очень низкую температуру кипения, поэтому способен прейти в газообразное состояние уже при температуре грунта. Далее этот газ поступает в компрессор.

Грунтовые тепловые насосы

Грунтовые тепловые насосы получают тепло, необходимое для подогрева хладагента в испарителе, от грунта. Температура последнего на глубине нескольких метров практически не подвержена сезонным колебаниям. По замкнутой системе труб, размещенных в грунте, циркулирует «рассол». Слово «рассол» мы не случайно взяли в кавычки: соли, как этого можно было бы ожидать исходя из названия, он не содержит.

На самом деле это антифриз на основе этиленгликоля или пропиленгликоля, реже водного этанола. Трубы теплообменника могут быть уложены в грунте как горизонтальным (горизонтальный коллектор), так и вертикальным (геотермальный зонд) способом.

Трубы горизонтального коллектора укладываются в землю на глубине ниже уровня промерзания грунта в данном регионе (обычно 1.5-2 м). Теплообменная система этого вида занимает достаточно большую площадь. Например, для обеспечения теплом сравнительно небольшого дома площадью 100 м 2 потребуется выделить 2-3 сотки земли. Следует принять во внимание, что на территории, занятой коллектором, можно садить лишь те деревья и кустарники, корни которых не уходят в почву слишком глубоко, а располагать здесь какие-либо постройки и вовсе нельзя.

Геотермальный зонд – это теплообменник, трубы которого располагаются вертикально и погружены в грунт на глубину до 100-200 м. Количество устанавливаемых зондов зависит от требуемой мощности установки. Для обогрева дома, уже рассматриваемого нами выше в качестве примера, достаточно будет двух зондов длиной около 80 м, расположенных на расстоянии 5 м друг от друга.

Как видите, для размещения этой системы не требуется больших площадей, вы можете пробурить скважины в любой части вашего участка – там, где вам это удобно. Главный недостаток грунтовых тепловых насосов с геотермальными зондами – высокая стоимость работ по бурению скважин. Однако, невзирая на это, большинство пользователей отдает предпочтение именно этим системам, ведь геотермальные зонды обладают большей эффективностью, чем горизонтальные коллекторы, и имеют при этом меньше ограничений.


Бурение скважины для геотермального зонда.

Читайте также:  Отделка коттеджа: виды и особенности проведения

Геотермальный зонд – это теплообменник, трубы которого располагаются вертикально и погружены в грунт на глубину до 100-200 м. Количество устанавливаемых зондов зависит от требуемой мощности установки. Для обогрева дома, уже рассматриваемого нами выше в качестве примера, достаточно будет двух зондов длиной около 80 м, расположенных на расстоянии 5 м друг от друга.

Разновидности тепловых насосов

Все тепловые насосы различаются между собой в зависимости от выбранного источника тепла, среди которых:

  • земля;
  • воздух;
  • подземные источники воды;
  • вода из водоемов.

Кроме того, на типологию насосов влияет и теплоноситель. Если вы выбираете геотермальный тепловой насос, то его принцип функционирования основан на использовании энергии земли, а сам процесс обогрева базируется на водяной конструкции, а вид насоса будет относиться к «грунт-вода».

Также существуют следующие типы тепловых насосов: «вода – воздух», «воздух – вода», «вода – вода», «воздух – воздух». Поэтому, насосы, которые используют энергию воздуха получили название воздушных.

Виды тепловых насосов


Также существуют следующие типы тепловых насосов: «вода – воздух», «воздух – вода», «вода – вода», «воздух – воздух». Поэтому, насосы, которые используют энергию воздуха получили название воздушных.

Рентабельность


Стоимость тепловых насосов очень велика. Самыми дешевыми являются системы «воздух-воздух», они могут стоить от 50000 рублей, но и возможности у таких устройств весьма ограничены. ТН для обогрева больших домов обойдутся гораздо дороже, цены мощных устройств начинаются в районе 8000 долларов и повышаются в соответствии с мощностью и функционалом комплекта.

Применение теплового насоса для отопления дома

Установка теплового насоса в частном доме является оптимальным вариантом обеспечения теплоснабжения в случае, если газификация дома не возможна.

Использование угольного отопления или электрических обогревателей в подобных условиях не целесообразно, прежде всего из-за чрезмерных затрат на топливо и электроэнергию.

Тепловой насос не нуждается в горючем и обеспечивает дом теплом за счет тепловых ресурсов окружающей среды. Кроме очевидной функции теплоснабжающего агрегата, тепловой насос также способен выполнять функцию кондиционера.


В случае с тепловым насосом все происходит наоборот – рассеянное тепло поступает извне, и после конденсации служит для отопления дома.

Особенности отделки предбанника

Основная проблема в бане возникает из-за конденсата, который появляется от разницы температур между парилкой и другими смежными помещениями. Для предотвращения таких неприятных моментов проводится целый комплекс мероприятий:

  1. Вентиляция в бане. Качественно отработанная схема проводки поможет создать и поддерживать здоровый микроклимат в бане.
  2. Отопление. Чтобы сгладить разницу температур между парилкой и смежными помещениями, предусматривают систему отопления в бане. Она может быть увязана с печкой-каменкой через вентиляционные каналы или смежным использованием, когда одна ее стена или топочная часть выходит в предбанник.

Традиционная схема отопления предбанника

  • Утепление. Резкий перепад температуры – нередкий источник конденсата. Оптимизировать микроклимат в предбаннике помогает его качественная обшивка, в каркас которой прокладывается утеплитель, отражатель. Причем используется такая схема для отделки стен, потолка, пола.
  • Обшивочный материал. Лучше всего использовать дерево в качестве отделки. Оно обладает хорошими теплоемкими свойствами.
  • Окна и двери. Они выполняют функцию естественного источника свежего воздуха, но при эксплуатации бани препятствуют прогреванию помещения, если имеют большие размеры. Поэтому и двери, и окна делаются небольших габаритов с утеплением.
  • Чтобы создать и сохранить здоровый микроклимат в бане следует учитывать перечисленные выше моменты.

    Традиционная схема отопления предбанника

  • Утепление. Резкий перепад температуры – нередкий источник конденсата. Оптимизировать микроклимат в предбаннике помогает его качественная обшивка, в каркас которой прокладывается утеплитель, отражатель. Причем используется такая схема для отделки стен, потолка, пола.
  • Обшивочный материал. Лучше всего использовать дерево в качестве отделки. Оно обладает хорошими теплоемкими свойствами.
  • Окна и двери. Они выполняют функцию естественного источника свежего воздуха, но при эксплуатации бани препятствуют прогреванию помещения, если имеют большие размеры. Поэтому и двери, и окна делаются небольших габаритов с утеплением.
  • Облицовочный блок-хаус в предбаннике

    Блок-хаус – это разновидность вагонки, которая имитирует текстуру стены из бревен. Лучшие свои качества материал проявляет в просторных помещениях. Наиболее эффективным декор предбанника становится пропорционально увеличению радиуса его закругления. Ширина одной панели может составлять от 90 до 260 сантиметров.

    При монтаже материала необходимо учитывать то, что закрепляется блок-хаус на обрешетку. При монтаже необходимо учитывать то, что общая толщина конструкции будет в совокупности принимать значение толщины брусьев обрешетки и самих панелей (1,3-5 сантиметров).

    Недостатком материала является то, что панели сложно стыковать в углах предбанника. Подгонять детали под укладку их в этой части помещения необходимо с помощью лобзика. Обрезание панелей под углом в 45 градусов является технологией доступной, но не всегда целесообразной. Лучше всего доверить эту работу профессионалам, поскольку без опыта работы состыковать панели в углах помещения практически невозможно.

    Основные сложности возникают при монтаже таких элементов электрической системы помещения, как розетки и выключатели. Неудобно обрабатывать те участки помещения, где панели стыкуются с оконными и дверными блоками.

    При монтаже электрической проводки позволяется укладывать ее открытым способом. Электрический провод на блок-хаус можно закрепить при помощи металлических скоб или уложить его в кабель-канал.


    Изготавливается вагонка на основе натуральной древесины самых разных пород. Толщина одной доски может достигать от 1,1 до 2,2 сантиметра. Самыми популярными при обшивке предбанника считаются варианты с толщиной в 1,4 и 1,6 сантиметра. На ровные основание вагонка может быть монтирована без обрешетки. Если же в повышениях повышенный уровень влажности, то обрешетка обязательна. Шаг между вертикально расположенными рейками должен составлять от 0,6 до 1 метра.

    Как декорировать предбанник

    Фото вариантов отделки интерьера в предбаннике

    Отделка не ограничивается набором технических действий по утеплению и обшивке стен, пола и потолка бани. Чтобы в нем было приятно отдыхать и удобно осуществлять уход за баней, интерьер предбанника продумывает до мелочей. Традиционно для внутреннего оформления используют стиль русской бани – он создает особую атмосферу и уют.

    Стены обшиваются вагонкой – направление не имеет принципиального значения. Оно может быть вертикальным, горизонтальным и даже наискосок.

    Потолок закрывается досками с обязательной пароизоляцией под ними. Но это далеко не все, мало соблюсти все нормы и правила. Надо еще и оформить обстановку.


    Потолок закрывается досками с обязательной пароизоляцией под ними. Но это далеко не все, мало соблюсти все нормы и правила. Надо еще и оформить обстановку.

    Отделка предбанника: выбор материала

    Содержание:

    • Выбор материала
    • Подбор древесины
    • Покрытие для пола

    Основное назначение предбанника — сохранение оптимального температурного режима для банных процедур. Поэтому отделка этого помещения — не только элемент строительных работ, но и залог создания комфортных условий пребывания в бане. Разнообразие и свойства современных отделочных материалов позволяют (по желанию) отойти от классического варианта отделки деревом. В этой статье мы познакомим вас с тем, какой может быть отделка предбанника сегодня.


    Содержание:

    • Выбор материала
    • Подбор древесины
    • Покрытие для пола

    Основное назначение предбанника — сохранение оптимального температурного режима для банных процедур. Поэтому отделка этого помещения — не только элемент строительных работ, но и залог создания комфортных условий пребывания в бане. Разнообразие и свойства современных отделочных материалов позволяют (по желанию) отойти от классического варианта отделки деревом. В этой статье мы познакомим вас с тем, какой может быть отделка предбанника сегодня.

    Пол из дерева – как сделать

    Древесина тут более чем уместна

    Для создания деревянного пола в предбаннике вы можете выбрать разную древесину – подойдёт второго или первого сорта. Главное, чтобы она была тщательно просушенной, без грибковых поражений и паразитов.

    Влажность досок, выполненных из лиственницы или сосны, должна составлять не больше 10%. Подбор лаг производится в соответствии с аналогичными критериями.

    Древесину второго и в некоторых ситуациях третьего сорта применяют в качестве бревен или брусьев лаг.


    Для отделки предбанников подходят разные материалы – единственное, стоит воздержаться от применения лака для древесины. Лучше сделать выбор в пользу краски. Резиновая краска, вне всяких сомнений, заслуживает внимания – получается очень качественный, прочный слой, в дизайнерском плане также тут вы получаете сплошные достоинства: многообразие оттенков.

    Дизайн предбанника внутри небольшой бани: лучшие советы по оформлению

    Фото: Instagram @darya_vitkalova

    Резиновая краска в отделке предбанника
    • Сравнительно молодой материал – краска на резиновой основе прочно завоевал свою нишу. Технические характеристики позволяют использовать ее для окраски любых поверхностей (дерево, металл, бетон, штукатурка) в помещениях с повышенной влажностью. Краска образует эластичное покрытие стойкое к трещинообразованию, шелушению.

    • Особых подготовительных работ для нанесения ЛКМ не требуется. Поверхность должна быть прочной и чистой. При необходимости поверхность покрывается укрепляющими составами с проникающим действием. Резиновая краска наносится при помощи кисти или валика, большие помещения окрашиваются краскопультом.

    • Самым распространенным вариантом декоративной отделки банных помещений является обшивочная доска. Продукцию сортируют по уровню качества (A, B, C), то есть учитываются естественные недостатки древесины. Планки в таких помещениях монтируют горизонтально, что позволяет не задерживаться влаге в швах.
    Читайте также:  Принцип действия двигателя постоянного тока – немного о его истории и применение в современном мире
    Добавить комментарий