Источник тепла: воздух. Тип теплового насоса: воздух/вода

Воздух – наименее затратный источник тепла в плане освоения – имеется в неограниченном количестве, его «разработка» не требует проведения дополнительных работ. Современные тепловые насосы воздух/вода можно эксплуатировать почти круглый год (до - 15?С). При более низкой температуре окружающего воздуха установка не покрывает теплопотребность здания, и ее необходимо использовать в сочетании с другим источником тепла или электронагревательной вставкой в бойлере. В случае использования теплового насоса воздух/вода расчет параметров источника тепла задается конструкцией или размером установки. Требуемое количество воздуха подается вентилятором, встроенным в установку, на испаритель через воздушные каналы.

Рис.1.7. Варианты установки теплового насоса «воздух- вода»

Воздушно-водяные тепловые насосы могут с технической точки зрения точно так же, как геотермические тепловые насосы, эксплуатироваться круглогодично. Для этого в моновалент- ном режиме при проектных условиях, например, при –15 ?C наружной температуры тепловой насос должен обеспечивать максимальную «греющую» мощность. Так как «греющая» мощ- ность сильно уменьшается с падением температуры источника тепла, то это довольно часто обусловливает необходимость применения больших агрегатов и высоких инвестиционных зат- рат. Поэтому для работы воздушно-водяных тепловых наосов, как правило, начиная с некото- рой определённой температуры наружного воздуха, подключают параллельно работающий дополнительный термоэлектрический нагреватель. В холодные дни он покрывает пиковую наг- рузку. Однако из-за большой разницы температур в холодные дни и из-за низких коэффициен- тов мощности воздушно-водяного тепловой насос, обусловленных этой разницей температур, получаются существенно меньшие значения годовых коэффициентов эффективности в сопос- тавлении с геотермическими тепловыми насосами. Поэтому воздушно-водяные тепловые насо- сы пригодны особенно для регионов с относительно высокими наружными температурами в середине года или в уже построенных одно- и двухсемейных домах, для которых потребовались бы существенные затраты на инженерно-техническое освоение грунтового источника тепла.

Использование тепла из отработавшего воздуха помещений для эксплуатации теплового насоса возможно с помощью специального приточно-вытяжного оборудования для отработав- шего воздуха. При этом главный агрегат такого оборудования следует инсталлировать по воз- можности на чердачном этаже здания и вытягивать воздух встроенным вентилятором из кухни, ванной комнаты и туалета. За счёт вытяжки создаётся разрежение в квартире, и наружный воз- дух может свободно поступать внутрь помещений сквозь специальные отверстия в наружной стене. В главном агрегате, т.е. в коллекторе для отработавшего воздуха помещений находится теплообменник, который отбирает тепловую энергию из отработавшего воздуха, прежде чем отвести его за пределы здания. Это тепло подводится через теплообменник в систему ТНУ и обусловливает непосредственное повышение коэффициента мощности теплового насоса во время эксплуатации, так как теплоноситель предварительно подогревается коллектором. При остановке теплового насоса энергия накапливается в источнике тепла и обеспечивает его регенерацию.

В таком режиме коллектор использует избыточное тепло из отработавшего воздуха по- мещений для поддержания контура теплового насоса.

Применение коллектора отработавшего воздуха помещений предполагает точное плани- рование вентиляционной установки и особую герметичность ограждающих конструкций зда- ния. После монтажа агрегата необходимо провести тестирование дома на герметичность.

Тепло из грунта можно получать по-разному. Специалисты подразделяют здесь источники тепла, использующие тепловую энергию приповерхностных слоёв грунта, и источники, использующие глубинное геотермическое тепло.

Приповерхностное тепло – это солнечное тепло, накапливаемое грунтом сезонно и используемое с помощью так называемых геотермических грунтовых коллекторов, которые укладываются горизонтально на глубине от 1,20 м до 1,50 м.

Геотермическое тепло стремится из глубины земных слоёв к поверхности и используется с помощью геотермических зондов. Зонды инсталлируются вертикально на глубину до 150 м.

Обе системы характеризуются высокой и относительно стабильной температурой в течение всего года. Это обусловливает высокие к.п.д. во время эксплуатации теплового насоса (высокий годовой коэффициент эффективности). Кроме того, эти системы работают в закрытых контурах, что обеспечивает высокую надёжность и минимальные затраты на обслуживание. В таком закрытом контуре циркулирует смесь воды и антифриза (этиленгликоля). Эту смесь называют также «рассолом».

Существуют два вида тепловых насосов «земля-вода»:

1. Грунтовые коллекторы (рис.1.5б)
2. Грунтовые зонды (рис.1.5а)

Рис.1.5. Схема теплового насоса «земля – вода» с грунтовым вертикальным зондом (а) и грунтовым вертикальным коллектором(б)