Проблемы, связанные с отоплением, принимают все более критический характер. Газовое входит в разряд не дешевых, электрическое полностью зависит от электроснабжения, центральное тоже не самое надежное из-за возникающих аварийных ситуаций. В последние годы разработан и внедряется в жизнь новый вид отопления — тепловыми насосами (ТН).
Классификация тепловых насосов по способу получения тепловой энергии
Новым шагом в развитии и усовершенствовании систем отопления является использование для этой цели тепловых насосов.
Применение воздушного теплового насоса в коттедже
Широким спросом пользуется такие отопительные установки, как:
- геотермальные;
- воздушные;
- вторичного тепла.
Принцип их работы основан на использовании тепловой энергии из земли, воды или воздуха. Как показала практика, в условиях климата России наиболее рационально использовать тепловые насосы вида воздух-воздух. Чуть ниже рассмотрим подробно их устройство и принцип действия, а также нюансы их применения.
ТН геотермальной группы извлекают тепло из земли или воды. В первом случае используется свойство промерзания грунта до определенной глубины. Кроме этого учитывается возможность размещения теплообменника насоса на определенной земельной площади.
Так, при горизонтальном типе теплообменника его площадь займет несколько десятков квадратных метров. На благоустроенном участке выполнить такую работу проблематично. В то же время, если теплообменник устанавливать вертикально — необходимо бурить скважины глубиной от 50 до 200 метров. Площадь будет занята не большая, но без буровой установки эта работа не выполнима.
Несколько проще осуществить монтаж теплообменника геотермальной группы в воде. Но для этого нужен близкорасположенный природный водоем, не промерзающий в самые холодные зимы до дна.
Каким образом тепло земли или воды используется в «бесплатном» отоплении жилого помещения, подробно рассмотрим на примере воздушных тепловых насосов.
Отопление энергией воздуха
Впервые в России воздушный насос для отопления жилого помещения применен в 2013 году. Для этой цели использовался канальный кондиционер Mitsubishi Heavy Industries. Опыт показал успешную работу установки при зимней температуре до -25°С.
Общепринятое мнение о том, что кондиционер используется лишь для охлаждения воздуха глубоко ошибочно. Он может с успехом применяться для отопления помещений.
Применение кондиционера с тепловым насосом для обогрева коттеджа
Немного теории. Снижение температуры воздуха зимой понижает КПД кондиционера, работающего в режиме «Обогрев». В этих условиях КПД теплового насоса также падает (для нормальной работы ТН нужен источник тепла не ниже -10° С). Зимой температура наружного воздуха опускается намного ниже. Вопрос — где взять тепло для работы насоса становится актуальным.
Рассмотренные ранее источники тепла (земля, вода) не рассматриваем, как в данном случае неприемлемые. Необходимо искать альтернативные энергоносители.
Прежде, чем приступить к поиску, нужно ознакомиться с техническим решением этой проблемы компанией Mitsubishi Heavy Industries.
В первую очередь в тепловом насосе был заменен хладагент. Вместо фреона R22 применяется более совершенный R410A. Это способствовало снижению температуры и давления кипения хладагента в наружном блоке. Известно, что снижение давления приводит к падению производительности компрессора. Но в рассматриваемом случае оно не значительно, поскольку давление фреона R410A изначально больше (примерно в
Давление фреона в состоянии насыщения
Далее. Ранее применявшееся минеральное масло для смазки компрессора заменено полиэфирным (POE). У него меньше кинематическая вязкость и пониженная температура застывания. Результатом стал более легкий запуск компрессора при низких температурах окружающего воздуха и уменьшение нагрузки на двигатель.
Еще одно внедренное новшество — оснащение компрессора
Как видим, технические изменения в климатической установке направлены на ее безотказную работу при очень низких температурах.
Теперь настала пора разобраться с вопросом — где взять такую температуру окружающего воздуха, чтобы кондиционер стал основной отопительной системой помещения. Причем не зависимо от температуры наружного воздуха. В результате кропотливого труда выход был найден.
Источник тепла... под ногами. Точнее под крышей коттеджа
Путем сложных математических расчетов удалось выявить зависимость работы теплового насоса от температуры наружного воздуха. Установлено, что ее значение -20° С является предельным для работы ТН. Но это не значит, что отдача тепла кондиционером при таком морозе прекращается (если наружный блок не стоит на улице).
Так где же взять нужную температуру? Ответ на этот вопрос находим в теплопотерях любого здания. Как бы мы не утепляли помещение, в любом случае тепло из него будет уходить. Резонно задать вопрос — а почему бы его не использовать вторично?
Теплопотери здания
Обычная вытяжка, или как ее часто называют вентиляция, выносит из дома до 35% тепла. Раньше оно не использовалось, «обогревало» улицу. Но с установкой теплового насоса Mitsubishi Heavy Industries появилась возможность использовать это тепло для отопления помещения.
Установлено, что температура воздуха, выбрасываемая в атмосферу вытяжной вентиляцией, лежит в пределах 20-30° С. Причем этот показатель является постоянным, не зависящим от времени года. Идеальнее условий (по температурным параметрам) для работы воздушного ТН представить просто невозможно.
Таким образом проблемы изыскания теплого воздуха в самые лютые зимние морозы не существует. Рассмотрим один из вариантов отопления.
Использование кондиционера как основной системы отопления коттеджа
Инженерные расчеты показывают, что кондиционер можно использовать в качестве основной отопительной системы при температуре наружного воздуха до -55° С. Например, в Якутске.
Для этого нужно на чердаке коттеджа установить тепловой насос Mitsubishi Heavy Industries. Схематично это выглядит следующим образом:
Использование кондиционера как основной отопительной системы
Система включает:
- компрессорно-конденсаторный блок;
- внутренний канальный блок;
- приточная вентиляция;
- рекуператор;
- электрокалорифер.
Принцип работы рассматриваемой отопительной системы заключается в заборе рециркуляционного воздуха из помещения (вытяжки) с последующим его нагревом до +30° С. Эту проблему решает компрессорно-конденсаторный и внутренний канальный блоки, установленные на чердаке. Далее нагретый воздух снова возвращается в обогреваемые помещения. Таким образом осуществляется работа ТН в качестве основной системы отопления здания.
Работа кондиционера в зимний период
Как уже говорилось, кондиционер может работать в качестве основной отопительной системы. Рассмотрим, как это происходит.
- Согласно расчетов при температуре 0° С теплопотери коттеджа составляют 55 Вт/м2. Так как производительность ТН при этой температуре 120 Вт/м2, то он уменьшит работу инвертора до требуемых 55. При этом энергопотребление ТН будет находиться в пределах 17 Вт/м2.
- С понижением температуры наружного воздуха до -15° С теплопотери возрастают до 90 Вт/м2. Необходимо учесть, что это значение равняется производительности теплового насоса. Общее энергопотребление ТН составит 36 Вт/м2.
- При температуре наружного воздуха —30° С теплопотери находятся в пределах 130 Вт/м2. Рекуператор начинает работать на 50%. Результатом является подогрев наружного воздуха с -30 до -22(20) Вт/м2. В этот момент включается электрокалорифер. Он добавляет недостающие 20 Вт/м2.
- С достижением предельной температуры -55° С теплопотери уже составляют 195 Вт/м2. Электрокалорифер начинает подогревать воздух и добавляет 55 Вт/м2.
Теперь можно сделать некоторые выводы:
- до -15° С отопление обеспечивается ТН;
- при температуре ниже -15°С в работу вступает электрокалорифер;
- рекуператор подогревает воздух с -55 до -35° С.
Отсюда втекает главное — отопление коттеджей с помощью тепловых насосов, в том числе и Mitsubishi Heavy Industries возможно при самых низких температурах. Это наглядно подтверждает таблица:
Расчетные температуры отопления в различных регионах РФ
Опыт обогрева коттеджа в Подмосковье подтвердил справедливость этого утверждения на практике.
Плюсы и минусы отопления тепловым насосом
Привлекательность отопления помещений автономными системами имеет положительную тенденцию роста. В первую очередь это обусловлено высокими затратами на традиционные отопительные системы. Не маловажное значение имеют пожарная безопасность, сохранность экологии окружающей среды и другие факторы.
Краткий анализ традиционных систем отопления показывает их несостоятельность:
- Централизованное теплоснабжение имеет массу недостатков (аварии теплосетей, затрудненный контроль за температурой в помещении, временные отключения ГВС). Ко всему прочему высокая оплата коммунальных тарифов.
- Автономное отопление электроэнергией более надежное, но также не из дешевых. Твердотопливные котлы несколько дешевле, но их эксплуатация довольно сложное и не безопасное удовольствие. Котлы, работающие на газе, имеют свои особенности.
- Печное отопление дровами приемлемо крайне редко, так как считается экономически не выгодным.
Совсем иная картина складывается при отоплении коттеджей с помощью тепловых насосов. На основании инженерных расчетов и опыта применения ТН на практике выявлен ряд их преимуществ:
- устойчивая и неограниченная подача тепловой энергии;
- отсутствие загрязнения окружающей среды;
- совместимость с другими отопительными системами;
- высокая надежность работы;
- отсутствие необходимости в обслуживании;
- экономичность при работе. На 1 кВт затраченной энергии система вырабатывает
3-5 кВт тепла; - пожарная безопасность;
- невозможность размораживания отопительной системы при аварийных ситуациях;
- автоматическое поддержание в помещении заданной температуры.
Важное значение играет способность использования системы отопления для охлаждения температуры воздуха в помещении летом.
Вся отопительная система с применением теплового насоса компактна по размерам, занимает намного меньше места в доме в сравнении с другими. Все эти положительные факторы указывают на совершенство геотермальной системы отопления зданий.
Из недостатков специалистами отмечаются высокая стоимость монтажа. Но при этом нужно учитывать, что установка полностью окупает себя за
Ряд специалистов в качестве подстраховки наряду с тепловым насосом рекомендуют иметь еще один вид отопительной системы. Например, камин, дизельный или бензиновый генератор, гелиоустановку. Но практика показывает, что это излишне.
При всей простоте геотермальной отопительной системы коттеджей с помощью тепловых насосов Mitsubishi Heavy Industries самостоятельно установить ее крайне сложно. Вам окажут помощь наши профессионалы. По всем вопросам расчета, выбора и монтажа на объекте ТН наши специалисты всегда готовы дать необходимые разъяснения. Обращайтесь.
