Теплові насоси: експлуатація, огляд ринку обладнання, типи теплосборник, варіанти укладання і розміщення колекторів.
тю 120 кВт ( "ІНСОЛАР ІНВЕСТ")
Для подачі великої кількості тепла ТН легко підключаються по каскадної схемою
Тепловий насос (зліва) вдало вписався в інтер'єр кухні
ними колекторами. Навколо них пізніше буде зведений оглядовий колодязь з бетону
Укладання гілок підводного колектора вручну
Вантажі для притоплення труб в воді
рів: в приямку перед будівлею і в будинку
ного колектора
нові труби
З самого дитинства ми потай віримо, що в Новий рік відбудеться якесь диво, хоча б маленьке. Аведа на світлі вже існує диво, яке приносить величезну користь людям, але ми його вперто не помічаємо. Йдеться про теплових насосах. Вони вміють збирати крихти тепла із замерзлої землі, з-під льоду або з морозного повітря і створювати за рахунок цього комфортний мікроклімат в будинку.
Зимова холоднеча за вікном мимоволі змушує задуматися про надійне опаленні. Для мешканців мільйонів заміських будинків, куди не дотягли теплові труби від районних котелень, це одна з найгостріших проблем. Адже на ДЕЗ НЕ поскаржишся і владу в бездіяльності не звинуватили. Тим часом можна безперебійно отримувати дешеве тепло і гарячу воду цілий рік. Івсе завдяки теплових насосів (ТН). Вони відомі вже 150 років, а в приватних будинках застосовуються лише 30років.
Облаштування котельні за допомогою теплового насоса і шафи теплового пункту ( "КОРСА"), що містить всю арматуру, монтажну обв'язку і циркуляційні насоси первинного і вторинного контурів Ці пристрої популярні в усьому світі, крім Росії. Причому населення розвинених країн використовує їх не тільки для опалення будинків і отримання гарячої води. Вони (хоча і не всі моделі) також здатні створювати прохолодну атмосферу в приміщенні і працювати в системі примусової вентиляції, підігріваючи холодний свіже повітря або осушуючи кімнатний. Іделает це не величезний гуркітливий технічний монстр, а скромне пристрій, що нагадує холодильник. Воно може стояти в кутку вашої кухні (зовнішній вигляд дозволяє) або займати 2-3м2 в невеликій котельні. Але головне в іншому. Прімерно70% енергії для створення комфортного клімату в будинку ТН своїм власникам просто дарує. Безкоштовно! Тому що сам забирає її у навколишньому природи- з повітря, землі або води. Хіба це не диво? Не лінуйтеся, використовуйте його! Про те, як "воно" працює, ми писали в N6 "ИВД" за 2005р.
Зауважимо, що сам пристрій енергію не виробляє, а лише транспортує від джерела низькотемпературного тепла (ІНТ) на більш високий температурний рівень.
«Не промахнись, Асунта!»
Ринок ТН у нас дуже скромний. Моделі для водяного опалення пропонують IVT, MECMASTER, THERMIA, NIBE (Швеція), VIESSMANN, STIEBEL ELTRON (Німеччина), OCHSNER (Австрія), CARRIER, AERTEC, FHP (США), CLIMAVENETA (Італія), PZP KOMPLET, G-MAR ( Чехія), GEOTHERMIX (Канада). Для повітряного опалення моделі типу "грунт- повітря" поставляє тільки FHP. Відрадно, що в ряду вітчизняних виробників ( "Екіп", "НПФ ТРИТОН", РЗП, "НВО" ЕНЕРГІЯ ") з'явився новічок- компанія" КОРСА ". Вона пропонує вісім моделей типу" грунт- вода "потужністю 11-34,5кВт по ціні приблизно 9,2тис.руб. за 1 кВт.
Своєрідність ринку ТН полягає в тому, що не можна вказати пальцем на сподобався агрегат, як, наприклад, на чайник. Моделі представлені тільки в каталогах, але їх немає на складі. Ваш вибір лише започаткує обговорення. Спеціаліст фірми ретельно ознайомиться з будинком (або проектом), щоб визначити тепловтрати будівлі, і ділянкою, щоб оцінити його термодинамічний потенціал. За рекомендаціями професіонала обрану вами модель можуть істотно змінити, підігнавши її параметри під потреби будинку (як костюм по фігурі). ТН будуть створювати на заводі, по суті, на замовлення. Іполучіте ви його черезмесяц.
По-перше, ТН рекомендується застосовувати для низькотемпературних систем опалення (Європа перейшла на них при використанні будь-яких видів енергії). Найбільш вигідні варіанти-підлогове водяне або повітряне опалення, в яких теплоносій вище 35С не нагрівається з медичних міркувань. По-друге, будинок слід ретельно теплоізолювати, звівши втрати з звичного російського рівня 100Вт / м2 до "цивілізованих" 50-60Вт / м2, щоб не виходило за прислів'ям: «Збираємо крихтами, а втрачаємо купами».
Крім того, рекомендується використовувати ТН в так званих бівалентних системах опалення та гарячого водопостачання (ГВП). Термін означає, що в системі крім ТН працює другий постачальник тепла. Причин його застосування дві: фізична і економічна. Споживач часто потребує більш гарячій воді, ніж може "запропонувати" насос. Типова ситуація: вам потрібна вода c температурою 75-85С, щоб провести санітарну обробку водонакопичувачів. Або, припустимо, ви задумали вбудувати ТН в існуючу ви- сокотемпературную систему опалення (ідея спірна, але здійсненна).
Особливо корисний "помічник" при первинному запуску ТН в холодній хаті. Найчастіше в якості "другого" використовують електронагрівальний пристрій (ТЕН або електрокотел). У багатьох моделях ТЕНи (потужністю 3-12кВт) вже вбудовані в конструкцію. Воду, попередньо нагріту насосом, вони легко доводять до потрібної температури. Проблема в іншому: де знайти ці додаткові кіловати електроенергії. Якщо застосовується моновалентна система, то всі потреби забезпечує тільки ТН (або каскад ТН). Але воду в систему ГВП доведеться подавати при температурі до 45С (і в великому обсязі), щоб не створювати «санаторій» для бактерій.
Найчастіше бівалентності систему застосовують з економічних міркувань. Частка другого джерела тепла в річних енерговитратах становить 10-15%, і в цілому проект здешевлюється. «Помічника» вибирають, виходячи з самого доступного виду палива. Це може бути невеликий газовий, дизельний, електричний або навіть дров'яної котел.
Проте для роботи в моновалентному режимі ринок пропонує лінійку ТН потужністю до 100кВт.
Параметри ґрунтових колекторів з труб РЕ, м
| фірма | крок труб | глибина траншей | довжина контуру |
|---|---|---|---|
| VIESSMANN | 0,7 | 1,5 | 100 |
| THERMIA | 2 | 1 | 400 |
| GEOTHERMIX | 1 | 1,8 | 150 |
| «ТЕПЛО-СЕРВІС» | 0,6 | 1-1,2 | 200 |
| «KOPCA» | 0,5 | 2 | 200 |
гріють метри
У нас найпоширенішим джерелом низькотемпературного тепла є грунт. З нього тепло забирають грунтовими теплосборник двох типів: а) горизонтальними грунтовими колекторами; б) вертикальними геотермальними зондами. Вних знаходиться незамерзаючий теплоносій, який, нагріваючись від грунту, переносить тепло до випарника ТН за допомогою циркуляційного насоса. Дослідження, проведені компанією «ІНСОЛАР-ІНВЕСТ», показали, що досить ефективне знімання можна здійснювати майже по всій території Росії. Який тип теплосбірника кращий для конкретної ділянки, вирішує фахівець.
думка фахівця
Досвід показує, що найбільш прийнятна конструкція системи теплосбора виходить при застосуванні поліетиленових труб РЕ ПНД6 діаметром 32мм, заповнених пропіленгліколь (30%). Так, для будинку площею 100м2 ми рекомендуємо трубу загальною довжиною 300-400м. Досить двох відрізків по 200м. Для укладання кожної гілки викопують траншею довжиною до 50м, шириною 0,8 м і глибиною 2 м. На її дно насипають підоснову з глини (5 см). Потім біля стінки траншеї в прямому і зворотному напрямках прокладають трубу, наповнену водою під тиском 4атм. Зверху її засипають шаром глини товщиною 10 см, який трамбують і проливають водою. Потім укладають грунт товщиною 20-30см, а поверх, в глиняному "пирозі", - решту труби. Її кінці заводять в приміщення з таким розрахунком, щоб зовні не було жодного стику подовження. Аналогічно укладають другу гілку. При цьому відстань між траншеями становить мінімум 10м. Вконтур врізають циркуляційний насос, який погоджують з параметрами контуру і ТН (в конструкцію наших ТН «ціркуляціонніка» свідомо не включені).
Ілля Москаленко, генеральний директор фірми «КОРСА»
Грунтові колектори. Вони збирають тепло, накопичене в верхніх шарах грунту (глибина-5-20м) в результаті сонячного випромінювання (прямий нагрів, опади, тепло повітря). Радіаційне випромінювання Землі, що йде з глибин, не перевищує 0,12Вт / м2 і погоди не робить.
ному колектору Теплос'ем залежить від складу і структури грунту. Кращих результатів досягають, якщо в ньому багато води, твердих мінеральних складників типу кварцу і мало повітряних пір. Потужність теплос'ема становить 10-40Вт / м2 (при кроці розміщення труб 0,5-0,7 м). Відведення тепла супроводжується охолодженням області навколо труб колектора аж до їх замерзання. Морози зовні посилюють цю небезпеку. При інтенсивному теплоотбор досягти балансу тепла, відведеного з колектора в насос і надійшов з прилеглих масивів землі, не вдається через низьку теплопровідність грунту. Стабільний процес "отвода- підведення» тепла виникає, за даними «ІНСОЛАР-ІНВЕСТ», тільки на п'ятий рік експлуатації обладнання. При цьому теплова потужність насоса знижується. Установки, в яких ТН влітку направляє надлишкове тепло будинку назад в колектор і далі в грунт на зберігання, є, але у нас майже не використовуються.
Для ефективної роботи системи фахівці, виходячи з особливостей грунту на ділянці, пропонують різноманітні конструкції колектора. З двох основних груп-плоских і спіралеобразних- у нас поки приживаються перші. Труби укладають в траншеї, розташовуючи їх на площині у вигляді змійки, петлі, спіралі. Після перевірки герметичності системи траншеї засипають землею. Глибина закладення труб, крок їх розміщення і схема розкладки є ноу-хау фірм. Площа ділянки, необхідної для закладки теплосбірника, в 2-3 рази перевершує опалювальну площу будинку. Використовувати цю територію припадає лише під газон або квітник.
Розподільники можуть розташовуватися як поблизу будинку (в бетонному приямку), так і в самій будівлі. Слід забезпечити доступ до з'єднань і теплоізоляцію труб в місці введення в будинок і на відрізку не коротші 3м перед будинком. Вкачестве теплоносія в контурах використовують 30% -й розчин пропіленгліколю або етиленгліколю, рідше-спиртові розчини.
думка фахівця
Практика показує, що і в північних широтах теплові насоси здатні не тільки забезпечувати комфортний мікроклімат в будинку, але і зберігати середньорічний температурний потенціал ґрунту на одному рівні. Хороші результати дають схеми з використанням IVT-компактного колектора в первинному контурі і теплового насоса Greenline (IVT) в парі з блоком VBX-IVT. IVT-колектор збирають з модулів у вигляді решітки з труб РЕ М40 (ширина модуля- 1,5м, висота-2м). Гілка колектора частіше розташовують в траншеї шириною 0,5 м і глибиною 3 м вертикально і з'єднують з будинком за звичайною схемою. Будівля оснащують системою примусової вентиляції. Вбудований в неї блок рекуперації VBX підключають до випарника ТН, переносячи до нього тепло витяжного повітря, і до конденсатору, нагріваючи свіже повітря. При теплій погоді надлишки тепла забирають теплоносій колектора і грунт. Вітоге: а) земля навколо колектора не промерзають і продуктивність ТН зростає; б) в будинку створюється сприятливий мікроклімат; в) з'являється можливість вкоротити контур теплосбора (так як частина тепла постачає повітря), що дозволяє здешевити земляні роботи.
Олег Прохоров, технічний директор фірми «ТЕПЛОСЕРВИС»
Геотермальні зонди. Вони витягають тепло з великих глибин, де температура грунту більш стабільна (близько 10С). Зонд опускають в свердловину діаметром 110-150мм і глибиною до 100-150м. Кожен метр його довжини дозволяє відвести в залежності від властивостей грунту 30- 100Вт теплової потужності.
Поширені два види конструкцій вертикальних колекторів: труба в трубі і U-подібна труба. Впервом випадку пластикова труба (діаметром 32-50мм) проходить по осі сталевої труби (діаметром 100-120мм), яка заварена внизу і забезпечена приєднувальних фланцем нагорі. Така конструкція успішно чинить опір переміщень грунту і забезпечує хорошу теплопередачу, однак складна в збірці. Адже відрізки сталевої труби доводиться зварювати не тільки дуже надійно (не дай бог протече антифриз!), А й швидко, щоб не встигли обсипатися стінки свердловини.
Все теплосборник постачають розширювальним баком, відводом повітря і вентилями для заповнення антифризом. Головна умова узгодженої роботи контуру ІНТ з тепловим насосом- забезпечення такого витрати теплоносія, який вказаний в паспорті ТН.
Сонце, повітря і вода
Чимало сонячної енергії запасене в повітрі і воді. ТН, що забирають тепло з повітря, цілком ефективні в південних районах. В середньому смузі їх застосування обмежене. Справа в тому, що взимку вони можуть працювати лише в складі бівалентних систем і при температурі не нижче 0 ...- 5С. При більш сильних морозах їх потужність різко знижується. Та ще вентилятор обледеневают, і доводиться, зупинивши насос, відтавати полій.
думка фахівця
Створювати комфортний мікроклімат в будинку, використовуючи традиційні методи опалення, а також охолодження спліт-системами і припливно-витяжною вентиляцією, важко і економічно. Адже ці локальні системи працюють один проти одного. Хороших результатів вдається досягти на базі двох теплових насосів типу "вода-повітря", з'єднаних по кільцевій схемі і питомих теплом землі через геотермальні зонди. Один працює на обігрів, інший на охолодження кімнатного повітря. Тому в кожному приміщенні можна підтримувати свою температуру. Якщо встановити ще і систему примусової вентиляції з рекуператором тепла, то кільцева схема допоможе нагріти або охолодити свіже повітря, використовуючи для цього енергію витяжного повітря. Подібний рівень комфорту здатні забезпечити хіба що мультизональні спліт-системи VRV або Чотирьохтрубна системи "чиллер-фанкойл" в комбінації з примусовою вентиляцією. Але через громіздкість, дорожнечі, проблем з автоматизацією вони не йдуть ні в яке порівняння з кільцевої схемою. Так, у порівнянні з технологією "чиллер-фанкойл" закільцьованих ТН знижують капіталовкладення на 30%, вартість експлуатації-на 70%, необхідні площі-на 80%. Іето при більш високій надійності і стійкості роботи при низьких температурах.
Фелікс Мушегян, провідний фахівець МЗТА
Переженемо Європу?
Ще одна ідея полягає в створенні гідравлічної розв'язки потоків води через ТН і систему опалення. Найпростіше це можна зробити, розташувавши паралельно останньому стояку системи опалення байпасну лінію, але тільки за стояком. Тоді все, що не протече через радіатори (якщо ви "затиснете" на них термостати), пройде через цей байпас, і тепловий насос отримає потрібний потік охолоджувальної води. Схема придатна (хоча і не дуже економічна), коли в будинку тільки один опалювальний контур, інакше буде складно гідравлічно збалансувати контури. Більш універсальний інший спосіб. Відповідність до ним опалювальну систему з окремим циркулює насосом підключають до ТН через термогідравлічних розподільник або буферний накопичувач (при обсязі понад 300л він працює як акумулятор тепла, про який говорилося раніше). Тоді і контурів опалення (поверхові, басейн, теплі підлоги, зимовий сад і т.д.) можна робити багато, і температуру в них регулювати незалежно, і ТН працюватиме стабільно.
Вибір остаточного рішення залишається за фахівцем, але обговорювати його він буде з вами. Сподіваємося, що наша стаття допоможе підготуватися до такої розмови.
Схема пасивного охолодження будинку на базі ТН і фанкойлів: а- фанкойл; б-датчик температури; в-циркуляційний насос; г-байпасна лінія; д-ходовий вентиль; е-ТН; ж-відвідна лінія; з-грунтовий колектор. |
|
Схеми підключення ТН: а- з байпасом; б-з буферним накопичувачем 1 контур ІНТ; 2, 4, 7, 9 циркуляційні насоси; 3 ТН; 5 система опалення; 6 байпасна лінія; 8- буферний накопичувач; 10 бойлер; 11- ТЕН. |
|
Схема перетворення енергії в ТН: а- тепло контуру ІНТ; б-енергія пари хладону; в- електрична енергія для компресора; г-теплова енергія на виході ТН; 1 випарник; 2 компресор; 3 конденсатор; 4 дросель. |
|
Схема роботи повітряного ТН в режимі охолодження: а- випарник; б-дросселирующий вентиль; в- кран реверсу; г-конденсатор; д компресор; е-вода з ІНТ. |
|
Редакція дякує компанії «ТЕПЛОСЕРВИС», «ТЕРМОТЕХ-М», «ІНСОЛАР-ІНВЕСТ», «КОРСА», «ДЦ« СОНЯЧНА ТЕХНІКА »,« ГЕОТЕХ-К »,« ТН-СЕРВІС »за допомогу в підготовці матеріалу.