Принцип работы теплового насоса «вода-вода» заключается в извлечении энергии из окружающей среды – в данном случае мы рассмотрим водный источник: озеро, водоем, реку или грунтовые воды. Дело в том, что в теплый период накапливается достаточное количество тепловой энергии, которая сохраняется на протяжении длительного времени. Для того чтобы водяной тепловой насос работал эффективно, необходимо, чтобы температура источника была не ниже -1˚С.

Теплопотери бассейна

Для выбора мощности источника тепла – необходимо рассчитать теплопотери бассейна. Конечно, такой расчет должен производиться инженером-теплотехником, но, для общего понятия порядка цифр, приведем эмпирическую таблицу теплопотерь бассейна. С ее помощью Вы с легкостью сможете определить необходимую мощность источника тепла:

Тип бассейна Тепловые потери с 1м2 бассейна при различных температурах воды, Вт*час/м2
20 °С 24 °С 28 °С
Закрытый бассейн (температура в помещении 23 °С) 90 165 265
Закрытый бассейн (температура в помещении 25 °С) 65 140 240
Закрытый бассейн (температура в помещении 28 °С) 50 100 195
Открытый бассейн с накрытием 100 150 200
Открытый бассейн без накрытия (защищенное от ветра положение) 200 400 600
Открытый бассейн без накрытия (незащищенное от ветра положение) 450 800 1000

Следует отметить, что первоначальный нагрев бассейна может занять несколько суток, поэтому не следует переживать в случае длительного первоначального прогрева бассейна.

Варианты источников тепла для нагрева бассейна

Рассмотрим основные источники тепла для нагрева бассейна и сравним их технико-экономические показатели:

Источник тепловой энергии Энергоноситель Плюсы Минусы
Тепловой насос (тариф «Электроотопление») воздух / электричество
  • Автономность
  • Эффективность
  • Экономность
Тепловой насос (тариф «Электроотопление») грунт-вода / электричество
  • Автономность
  • Эффективность
  • Экономность
  • Большие первоначальные капиталовложения
  • Сложность монтажа и обслуживания
Тепловой насос (стандартный тариф) воздух / электричество
  • Автономность
  • Эффективность
  • Экономность
Тепловой насос (стандартный тариф) грунт-вода / электричество
  • Автономность
  • Эффективность
  • Экономность
  • Большие первоначальные капиталовложения
  • Сложность монтажа и обслуживания
Газовый котел газ природный
  • Автономность
  • Эффективность
  • Большие затраты на содержание бассейна
  • Опасность взрыва газа
Котел на твердом топливе дрова дубовые
  • Большие затраты на содержание бассейна
  • Сложное техническое обслуживание
древесные пеллеты
  • Большие затраты на содержание бассейна
  • Сложное техническое обслуживание
уголь
  • Большие затраты на содержание бассейна
  • Сложное техническое обслуживание
Электрокотел (тариф «Электроотопление») электроэнергия
  • Эффективность
  • Автономность
Электрокотел (стандартный тариф) электроэнергия
  • Эффективность
  • Автономность
Солнечные коллекторы солнце
  • Эффективность
  • Автономность
  • Экономность

Солнечные коллекторы – выгодны для бассейнов открытого типа, когда бассейн эксплуатируется летом и в межсезонье. В сочетании с резервным источником тепловой энергии – отличное решение для обеспечения комфортной температуры воды в бассейне.

Электрокотел – очень высокие эксплуатационные затраты не позволяют рекомендовать этот тип обогрева для бассейна.

Газовый котел – компромиссное решение, но эксплуатационные затраты все же тоже велики, поэтому с учетом остальных недостатков – не рекомендуется для обогрева бассейна.

Котел на биомассе (дрова, пеллеты) – этот вариант не столь экономичен, сколько более сложен в обслуживании, поэтому, человек, который обустроил бассейн вряд ли захочет тратить свое драгоценное время на постоянное обслуживание котла. Исходя из вышеперечисленного – не рекомендуется для обогрева бассейна.

Тепловой насос – отличное решение для нагрева бассейна. Автономность – Вы можете запустить тепловой насос со смартфона и к Вашему прибытию тепловой насос подымет температуру в бассейне до более комфортной. Не нужно ничего чистить и проверять, все работает автоматически, плюс ко-всему это намного дешевле чем отопление газом, дровами или электричеством. Может использоваться для нагрева как крытых, так и открытых бассейнов. Для открытых бассейнов рекомендуем сочетание солнечных коллекторов и теплового насоса, так как в основное время эксплуатации — летом, будут работать только солнечные коллекторы. Поэтому содержание бассейна будет практически бесплатным в солнечные дни, а когда солнца не будет — подстрахует тепловой насос и Вы всегда сможете окунуться в теплую воду своего бассейна утром, днем и вечером.

Устройство и принцип работы

Принцип действия кавитационного теплогенератора заключается в эффекте нагрева за счет преобразования механической энергии в тепловую. Теперь более детально рассмотрим само кавитационное явление. При создании избыточного давления в жидкости возникают завихрения, из-за того, что давление жидкости больше чем у содержащегося в ней газа, молекулы газа выделяются в отдельные включения – схлопывание пузырьков. За счет разности давления вода стремиться сжать газовый пузырь, что аккумулирует на его поверхности большое количество энергии, а температура внутри достигает порядка 1000 — 1200ºС.

При переходе кавитационных полостей в зону нормального давления пузырьки разрушаются, и энергия от их разрушения выделяется в окружающее пространство. За счет чего происходит выделение тепловой энергии, а жидкость нагревается от вихревого потока. На этом принципе основана работа тепловых генераторов, далее рассмотрите принцип работы простейшего варианта кавитационного обогревателя.

Простейшая модель

Рис. 1: Принцип работы кавитационного теплогенератора

Посмотрите на рисунок 1, здесь представлено устройство простейшего кавитационного теплогенератора, который заключается в нагнетании насосом воды к месту сужения трубопровода. При достижении водяным потоком сопла давление жидкости значительно возрастает и начинается образование кавитационных пузырьков. При выходе из сопла пузырьки выделяют тепловую мощность, а давление после прохождения сопла значительно снижается. На практике может устанавливаться несколько сопел или трубок для повышения эффективности.

Идеальный теплогенератор Потапова

Идеальным вариантом установки считается теплогенератор Потапова, который имеет вращающийся диск (1) установленный напротив стационарного (6). Подача холодной воды осуществляется с трубы расположенной внизу (4) кавитационной камеры (3), а отвод уже нагретой с верхней точки (5) той же камеры. Пример такого устройства приведен на рисунке 2 ниже:

Рис. 2: кавитационный теплогенератор Потапова

Но широкого распространения устройство не получило из-за отсутствия практического обоснования его работы.

Применение

В промышленности и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:

  • Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
  • Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
  • Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.

Плюсы и минусы

В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.

К плюсам таких устройств следует отнести:

  • Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
  • Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;
  • Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
  • Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.

К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:

  • Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
  • Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
  • Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м2 выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном).\

Устройство теплового насоса вода-вода

Один из ключевых элементов водяных тепловых насосов – внешний контур, который укладывается на дне водоема. Во внешнем контуре – трубопроводе водяных тепловых насосов циркулирует теплоноситель, собирающий энергию водяного источника и передающий ее через теплообменник внутреннему контуру. Внутренний контур тепловых насосов «вода-вода» содержит незамерзающую жидкость (хладагент), которая, находясь в жидком состоянии, испаряется и проходит через компрессор. Здесь происходит процесс сжатия, при котором температура пара значительно повышается. В таком состоянии энергия передается водяным тепловым насосом непосредственно в систему отопления.

По особенностям функционирования выделяют также газовые тепловые насосы, которые могут быть использованы как для теплоснабжения жилья, так и для его кондиционирования. В роли топлива для данных приборов выступает природный газ, который расходуется устройством крайне экономно, что никак не сказывается на качестве и эффективности его работы. Благодаря энергосберегающей технологии, которая лежит в основе газового теплового насоса, данное оборудование является превосходной альтернативой другим устройствам теплоснабжения и кондиционирования.

На что смотреть при обустройстве такого отопления?

Существует большое количество различных модификаций тепловых насосов, предназначенных для помещений любого назначения и размера, а также работающих в разных условиях. Оборудование предназначено для отапливания домов общей площадью 50 до 150 квадратных метров.

Ориентир №1 – жесткость воды

Качество воды скважины или водоема играет важную роль при выборе оборудования. Не все модели способны работать на жесткой воде, содержащей большое количество марганца и железа.

Высокая концентрация этих элементов вредит системе – на трубах быстрее образовывается коррозия, что ведет к уменьшению КПД оборудования и сроков его эксплуатации.

Поэтому перед покупкой теплового насоса берут пробу воды и делают ее анализ на наличие этих и других микроэлементов – сероводорода, аммиака, хлора и т.д. Обычно если в пруду температура превышает +13 градусов, то с большей долей вероятности в воде много ионов железа и марганца.

Таким образом, тепловой насос вода-вода подбирается с учетом жесткости воды. Есть системы, элементы которой максимально защищены от коррозии, но стоят они дороже.

Ориентир №2 – режим работы

Тепловой насос может использоваться в качестве единственного источника тепла или взаимодействовать с другими системами. Поэтому перед выбором модели важно определить, в каком режиме устройство будет работать.

Всего существует два типа функционирования системы:

  • Моновалентный. Приборы обладают большой мощностью, подходят для отапливания дома.
  • Бивалентный. Менее производительные устройства, дополняют основное обогревательное оборудование.

Для сооружения автономной системы с основным нагревательным агрегатом вода-вода, нужен моновалентный тип.

Ориентир №3 – мощность насоса

Мощность – важный показатель при выборе теплового насоса, так как от него зависит производительность системы. Чем выше мощность, тем выше КПД оборудования, но и расход электроэнергии больший.

Производительность теплового насоса вода-вода подбирается, исходя из реальных потребностей

При выборе устройства с недостаточной мощностью эффективность системы упадет в случае, если теплопотери дома превысят количество отдаваемой системой энергии. Тепловой насос может работать круглосуточно, но эффекта от него не будет из-за понижения температуры воды.

Когда теплопотери постройки ниже, чем теплоотдача системы, то насос обычно автоматически запускается на несколько минут, нагревает воду до установленной температуры, транспортирует ее по системе. После чего выключается до момента, когда температура понизится на несколько градусов. Затем цикл повторяется.

Ориентир №4 – функцинал конкретной модели

Тепловые насосы могут обладать дополнительными функциями, это:

  • Система автоматического управления, которая позволит регулировать микроклимат помещения по вкусу. Управление обычно осуществляется с помощью дистанционного пульта.
  • Функция нагрева воды для горячего водоснабжения.
  • Шумоизоляционный корпус.
  • Возможность подключения к другим системам отопления, солнечным коллекторам, что сделает оборудование для обогрева полностью автономным.

Длительность эксплуатации тепловых насосов вода-вода обычно превышает 30 лет.

Не менее важным при выборе оборудования считают стоимость установки и монтажа.

Нюансы монтажа и эксплуатации

Перед сборкой и запуском системы будет полезно изучить советы тех, кто уже на практике осуществил монтаж устройства и начал его использовать по назначению.

Где брать тепло

На начальном этапе проектирования отопления с использованием ТН вода-вода надо выбрать первичный источник тепла.

Лучший вариант — открытый водоем (пруд, река, озеро, море) достаточной площади и глубины на расстоянии до 100 метров от дома.

Если такой возможности нет, то бурят скважины до глубины залегания водоносного слоя грунта.

Тут есть два варианта:

  1. Для открытого типа внешнего коллектора понадобится только две скважины на расстоянии друг от друга 20 метров. Из одной вода перекачивается на обогрев испарителя конденсаторного контура. Затем сбрасывается во вторую. При этом дебет скважины должен быть достаточным. Это определяется выкачиванием воды погружаемым насосом. Перед продолжением проектных работ надо сделать лабораторный анализ воды на содержание солей жесткости и взвешенных частиц.
  2. Если получен негативный результат анализа или дебета, понадобится пробурить больше. Нужно будет разместить в скважинах примерно такую же длину труб, как в открытом водоеме.

Эксплуатация и обслуживание

После окончания пусконаладочных работ владелец управляет только двумя кнопками: включить/выключить и зимний/летний режим (отопление или охлаждение), а также регулирует температуру в разных комнатах.

Ежегодный осмотр, обслуживание делают специалисты сервисной службы — контроль:

  • отсутствия утечек фреона;
  • смазки;
  • теплоносителей во внешнем и внутреннем контурах;
  • работы автоматики.

Полезные рекомендации

На всех этапах строительства дома, начиная с этапа проектирования, надо помнить, что ТН — инерционная система. Ее можно сравнить с массивной русской печью, которую протапливали обычно один раз за сутки во время приготовления пищи. Затем накопленное тепло обогревало жилище до следующего утра.

Стены, сложенные из тяжелых бревен, имеют достаточно высокую степень тепловой инерции. Проще говоря, медленно остывают, когда ночью становится холоднее. Хорошая тепловая инерция у толстых каменных стен, а также у тяжелого бетона или кирпича.

Пенопласт и пенобетон обладают хорошими теплоизоляционными свойствами. Но из-за малого удельного веса имеют невысокую тепловую инерцию. ТН в здании со стенами из таких материалов при резком падении температуры наружного воздуха не всегда сможет успеть «накачать» достаточно тепла извне в отопительную систему «теплый пол».

Также надо учесть другие факторы:

  1. Чтобы уменьшить теплопотери или вовсе не заморозить трубы в магистрали между домом и скважинами или коллектором, необходимо укладывать их на глубину ниже уровня промерзания. В Крыму — достаточно 0,75 метра, а на широте Москвы — минимум 1,5.
  2. Самые большие потери тепла — обычно через окна. Поэтому тройное остекление — вовсе не роскошь, а экономически обоснованное строительное решение. Идеальный вариант — использовать стекла, способные отражать инфракрасные лучи.
  3. В случае применения варианта из 2-х скважин для забора и слива воды расстояние между ними должно быть не менее 20 метров.
  4. Самодельный ТН лучше пробовать сначала в подсобном помещении или гараже. Устройство теплых полов в жилом помещении потребует дополнительных затрат.

Самостоятельное изготовление теплового насоса

Учитывая достаточно высокую стоимость данного оборудования у многих самодельщиков возникает соблазн собрать его своими руками, используя подручные агрегаты и комплектующие. Что следует сказать по этому поводу?

Данная работа включает два основных этапа: подготовку внешнего контура и сборку самой теплонасосной установки. Своими силами можно выкопать траншеи для укладки труб. Сделать без спецоборудования 50-метровую скважину для монтажа зонда нереально. Поверхностная укладка коллектора, как утверждают специалисты, невыгодна, поскольку не дает достаточно тепла для стабильной работы установки.

Теперь посмотрим, можно ли собрать тепловой насос своими руками. Для этого нужен практический опыт мастера-холодильщика, поскольку заполнение системы фреоном и ее опрессовку новичок выполнить не сможет.

Изготовление установки на базе агрегатов от старого холодильника или кондиционера можно рассматривать лишь как демонстрационный вариант, не имеющий практической ценности из-за низкой эффективности.

В интернете тиражируется руководство по сборке теплового насоса на базе компрессора от кондиционера, емкости из нержавейки (конденсатор) и пластиковой бочки (испаритель). Рассказав, как накрутить медные трубки на баллон и закрепить компрессор на стене, автор заканчивает свое повествование советом после завершения сборки обратиться к мастеру, который согласится выполнить пусконаладку и исправить все допущенные самодельщиком «косяки». Назвать эту инструкцию серьезным подспорьем для самостоятельной работы нельзя.

Рекомендуем почитать:

  • Какой газовый котел лучше выбрать: виды, характеристики, фирмы
  • Печи-камины для дачи — разновидности, как выбрать свой вариант?
  • Нагревательные маты для теплого пола: монтаж под плитку и подключение
  • Котельная в частном доме: основные требования и обустройство

ВИДЫ ПОМП ДЛЯ ГВС

По типу ротора аппараты делятся на сухой тип ротора и мокрый.

Сухой отличается большим уровнем коэффициента полезного действия – семьдесят процентов. Уровень шума выше, чем у мокрого типа помп. Чтоб повысить комфортность использования, необходимо размещать аппарат в отдельном помещении. Возможность размещения есть не у всех пользователей.

Мокрый ротор работает тихо, коэффициент полезного действия сорок пять процентов. Срок эксплуатации достигает пятнадцати лет. Не требует технического обслуживания.

Способности циркуляции и рециркуляции:

  • циркуляционные аппараты отличаются увеличением скорости движения жидкости. У таких устройств отсутствует фильтр для очистки жидкости;
  • аппараты для рециркуляции горячей воды применяется для увеличения скорости жидкости и повторного ее использования. Рециркуляционный насос для горячей воды снабжен очистным фильтром. Насос для рециркуляции обеспечивает подачу горячей воды от нагревателя к крану;
  • гибридные механизмы используются в целях циркуляции и рециркуляции жидкости. Снабжается фильтром очистки.

По размещению относительно магистрали:

  • работающие в горизонтальном положении;
  • работающие в вертикальном положении.

ОТЛИЧИЯ АППАРАТОВ ГВС ОТ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ

Конструкция обоих видов насосов схожи, но есть и отличия

По температурному режиму:

  • устройства гвс, эксплуатируются при температуре жидкости до шестидесяти градусов;
  • устройства отопления, работают с температурой жидкости до ста сорока градусов.

Производительность:

  • насосы отопления отличаются большим запасом мощности;
  • аппараты для горячей воды не нуждаются в показателях такой мощности.

    Технические характеристики насосов ГВС с разными типами корпуса

Материал изготовления:

  • латунь-материал корпуса для станций горячей воды;
  • чугун-материал для станций отопительных.

Виды аппаратов, подходящих для гвс:

  • дренажные насосы эксплуатируются при загрязнении источника жидкости. Накачивают воду с размерами частиц до 1 см. Дренажный механизм может быть погружного и поверхностного вида;
  • насосы повышения давления горячей воды циркуляционные увеличивают давление в трубопроводе. Насос для повышения давления монтируется без фундамента. Небольшие габариты, бесшумность и экономное электропотребление-преимущество аппаратов. Насос для повышения давления-центробежный аппарат имеющий две-три скорости рабочего режима. Насос повышающий эксплуатируется в чистой воде.

Преимущества водяных тепловых насосов

По сравнению с грунтовыми и воздушными тепловые насосы «вода-вода» обладают следующими преимуществами:

  • в качестве источника тепла для водяных тепловых насосов используются открытые и закрытые водоемы;
  • водоемы обладают положительной температурой даже в зимнее время;
  • тепловой насос «вода-вода» имеет более короткий внешний контур – следовательно, коэффициент преобразования энергии выше;
  • тепловые насосы «вода-вода» требуют меньше времени и затрат на подготовительные работы;
  • контур водяного теплового насоса не мешает какой-либо деятельности (при грунтовом контуре запрещено строительство и ограничено земледелие).

Критерии выбора

На первый взгляд кажется сомнительной необходимость трудоемкой укладки на дно водоема нескольких сотен метров пластиковых труб или еще более затратного бурения скважин для ТН типа вода-вода. Ведь существуют системы типа воздух-воздух. Там внешний коллектор вообще отсутствует. Например, у очень качественного японского инверторного ТН воздух-вода производства компании Mitsubishi Heavy .

Все просто — плотность воды в 800 раз больше, чем воздуха. И тепла тоже. Поэтому эффективность и экономика у водяных систем всегда будет больше, чем у Мицубиси .

Расчет мощности

Для предварительных расчетов обычно используют упрощенную формулу: на 10 м2 отапливаемого здания требуется 700 Ватт тепла. Тогда для дома площадью 250 м2 нужно купить тепловой насос вода-вода мощностью 175 кВт.

Для обеспечения горячего водоснабжения итоговую цифру нужно увеличить на 15 %.

При этом не учитывается большая разница между климатическими зонами, например, Крыма и Московской области. Теплопотери внешних ограждающих конструкций разных зданий тоже сильно отличаются. Есть другие факторы, которые обязательно надо учитывать в расчете. Это могут сделать только специалисты.

Как подобрать тепловой насос

Чтобы подобрать мощность водяных тепловых насосов, необходимо знать площадь объекта и получить представление о теплопотерях в здании. Степень расходования тепла зависит прежде всего от качества постройки и теплоизоляции дома. Если рассматривать современный добротно построенный и хорошо утепленный коттедж площадью примерно 200 кв.м, то теплопотери здесь будут составлять не более 30 Вт на 1 кв.м. В этом случае тепловой насос «вода-вода» будет иметь мощность 6 кВт (30 Вт * 200 кв.м).

Площадь дома: Ориентировочная мощность и стоимость насоса: Какие насосы мне подойдут:
до 100 м2 до 10 кВт — цена от 250 000 руб. Подходящие решения «»
100-300 м2 от 11 до 20 кВт — цена от 270 000 руб. Подходящие решения «»
свыше 300 м2 свыше 30 кВт — цена от 460 000 руб.

Подходящие решения «»

Эффективность

С течением времени выгодность ТН становится все более очевидной из-за постоянного роста стоимости энергоносителей. Технологии тоже не стоят на месте.

Программирумые схемы управления домашней техникой с дистанционным доступом уже никого не удивляют. Тепловой насос органично встраивается в систему «умный дом», что позволяет уменьшить износ оборудования, продлить срок его службы.

Правильно подобранный и качественно смонтированный ТН — гарантия обеспечения теплом вне зависимости от времени года и рыночных колебаний уровня цен на энергоносители.

Но максимальной эффективности ТН может достичь, если определиться с выбором отопительной системы на ранних этапах проектирования здания. Тогда есть возможность выбрать оптимальные материалы и толщину ограждающих конструкций с нужной теплопроводностью и тепловой инерционностью.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *