Компанія Atmosfera підписала договір про партнерство із компанією Aclima - експертом №1 на українському ринку систем вентиляції і кондиціювання.
Відтепер обидві компанії об'єднують зусилля у фотовольтаїчному та кліматичному сегментах, діляться експертизою та пропонують своїм клієнтам більш комплексні рішення із електричного і теплового забезпечення будинків та підприємств за допомогою відновлюваної енергії.
Більше про те, як працюють теплові насоси, які їх переваги та недоліки та про співпрацю цієї технології опалення із сонячною електростанцією розкаже технічний директор Atmosfera - Олександр Ковпак.
Сьогодні теплові насоси є одним з найсучасніших та найекологічніших способів обігріву приміщень. Вони здатні ефективно функціонувати при температурах до -20 °C. Термін служби теплових насосів відносно великий, до 50 років, проте в середньому вони розраховані на 15-20 років.
Тепловий насос - це пристрій, який працює за принципом кондиціонера, але замість холодного повітря генерує тепле. Сам тепловий насос не нагріває повітря. Натомість він бере тепло з навколишнього середовища і забезпечує опалення, гаряче водопостачання та навіть кондиціонування приміщень.
Працює тепловий насос дуже економно, адже він витрачає енергію тільки на роботу компресора та циркуляційних насосів. COP теплового насосу (coefficient of performance) - це коефіцієнт продуктивності системи теплового насосу, який показує співвідношення відданої теплової енергії до витраченої електричної, необхідної для його роботи. Чим вище COP теплового насосу, тим нижче експлуатаційні витрати.
Цей параметр зазвичай коливається від 2 до 4. Наприклад, якщо СОР=3, це означає, що тепловому насосу потрібно взяти з мережі 3 кВт·год електричної енергії, щоб видати 9 кВт·год теплової енергії в будинок.
Якщо порівнювати тепловий насос з іншими видами опалення, він є найбільш вигідним з точки зору вартості 1 кВт·год теплової енергії.
Тепловий насос використовується для опалення, гарячого водопостачання, теплої підлоги, нагріву басейну і навіть кондиціювання не тільки у будинках, але й у різних технологічних процесах, підприємствах, будівництві, офісних та торгівельних приміщеннях тощо.
Давайте розберемось, як вони працюють.
З чого складається тепловий насос?
-
Фреон - холодоагент. Рідина (або газ), яка циркулює по системі, поглинаючи, транспортуючи і виділяючи тепло. Він використовується у холодильниках, кондиціонерах та теплових насосах, адже він стійкий до низьких температур. Температура замерзання фреону - нижче 100 градусів Цельсія.
-
Випарник. Змійовик, в якому фреон поглинає тепло з навколишнього середовища, закипає і перетворюється на газ із низькою температурою.
-
Компресор. Нагнітає газоподібний холодоагент, збільшуючи при цьому його температуру.
-
Конденсатор. Змійовик, в якому холодоагент віддає тепло зовнішнього повітря і конденсується.
-
Розширювальний клапан. Знижує тиск, що створюється компресором. Це призводить до падіння температури і перетворення фреону на низькотемпературну суміш пари з рідиною.
Як працює тепловий насос?
1. Через зовнішній теплообмінник (який називають "випарником") проганяється великий об'єм повітря. Це повітря віддає свою енергію фреону, який циркулює по внутрішньому замкненому контуру. Фреон подається у випарник в рідкому стані, а після того, як забирає енергію від повітря, починає кипіти і переходить у газоподібний стан - випаровується.
2. Фреон у газоподібному стані подається у компресор, де відбувається стиснення і підвищення тиску газоподібного фреону. Це призводить до збільшення температури фреону.
3. Нагрітий і стиснений фреон подається на внутрішній теплообмінник (його називають "конденсатор"). На цьому теплообміннику відбувається передача енергії від фреонового контуру до системи опалення. Технічно це залежить від типу теплового насосу:
-
"повітряний" - передача теплого повітря у приміщення (якщо ми одразу нагріваємо повітря як в кондиціонері),
-
"водяний" - передача тепла до рідини системи опалення чи баку ГВС.
Фреон під час віддачі тепла в теплообміннику починає конденсуватися і переходити з газоподібного стану в рідкий.
4. Далі охолоджений фреон в рідкому стані, але все ще під високим тиском, подається на розширювальний клапан (терморегулюючий вентиль), де відбувається скидання тиску. При цьому температура фреону різко понижається до "мінусових" температур і знову готова розпочати цикл - забирати тепло з навколишнього середовища.
Існує 3 основних типи теплових насосів:
-
повітряні;
-
водяні;
-
геотермальні.
Повітряні теплові насоси дешевші в установці, ніж інші види теплових насосів, оскільки знаходяться над землею і не вимагають проведення додаткових монтажних робіт.
Натомість грунтові теплові насоси вимагають об'ємних бурових робіт на території замовника. Якщо будинок вже експлуатується і ділянка вже "облагороджена", це буде досить затратно, тому їх, як правило, встановлюють на етапі будівництва. З водяними тепловими насосами потрібно мати доступ до водойми, яку можна використовувати, а такі умови трапляються дуже рідко.
Повітряні теплові насоси прості в експлуатації та підходять для будь-яких об'єктів: старих чи нових будинків, квартир, офісних будівель, торгівельних центрів, виробничих чи складських приміщень.
Які бувають конструкції повітряних теплових насосів?
-
Моноблок
У такій системі обидва теплообмінника (випарник і конденсатор) знаходяться у зовнішньому блоці. Таким чином трубопроводи і рідина системи опалення виходить назовні приміщення і підключаються до теплового насосу. Вимоги безпеки до такої системи вищі. Якщо відсутня електроенергія, труби, що знаходяться назовні, потрібно оберігати від переохолодження - вони потребують теплоізоляції, обмотування гріючим кабелем, оснащенням додатковим АКБ для нагріву. Перевага такої системи є більш низька вартість, а також швидкий і простий монтаж.
-
Спліт система
Конструкція теплового насосу типу СПЛІТ складається з внутрішнього блоку, розташованого в приміщенні, і зовнішнього, розміщеного над землею на відкритому повітрі. Теплообмінник в такій системі розташований окремо, "випарник" - у зовнішньому блоці, а "конденсатор - всередині приміщення у внутрішньому блоці. Між собою вони з’єднані за допомогою фреонової траси з мідних труб. Такій системі не страшні низькі температури або відключення електроенергії, і вона не потребує додаткового догляду, адже контур опалення не виходить назовні.
Як саме повітряні теплові насоси забезпечують одразу опалення зимою, кондиціонування влітку та цілий рік гаряче водопостачання?
Тепловий насос під’єднаний до баків гарячого водопостачання (ГВП) та баку опалення, в якості гарантованого джерела теплової енергії може використовуватись вбудований ТЕН, електрокотел чи інший котел. З цих баків по трубам розподіляється тепло по всьому будинку як для опалення, так і для гарячого водопостачання.
Кондиціонування приміщень відбувається за допомогою фанкойлів (радіатор+вентилятор). За їх допомоги забезпечується подача повітря необхідної температури - холодного влітку і теплого взимку. Нагріта чи охолоджена рідина системи опалення (найчастіше вода) подається в фанкойли, через які у приміщення подається повітря для обігріву чи охолодження. Тобто кондиціонування приміщення із тепловим насосом можливе за наявності в системі фанкойлів. Також можна використовувати поверхневі системи охолодження (холодні стіни та стелі). Якщо ж до системи під'єднані лише радіатори та тепла підлога, то тепловий насос не працює в режимі охолодження приміщення.
Нюанс встановлення системи на фанкойлах полягає в тому, що це доцільно лише на етапі проєктування будинку. Якщо ж тепловий насос встановлюється в уже збудованому будинку, це не має сенсу, і краще використовувати для охолодження будинку влітку звичайні кондиціонери. Зазвичай теплові насоси із фанкойлами успішно використовуються в промислових, офісних та торгівельних приміщеннях.
Для опалення будинку, ми радимо використовувати теплові насоси типу повітря-вода, адже вони здатні обігріти весь будинок за допомогою радіаторів та/чи теплої підлоги. Натомість, тепловий насос типу повітря-повітря не здатний забезпечити гаряче водопостачання, і буде обігрівати лише ті приміщення, де встановлені внутрішні блоки.
Які є нюанси встановлення теплових насосів?
Протипоказанням для встановлення теплового насосу є старі чавунні радіатори, які розраховані на температуру подачі теплоносія +90 градусів Цельсія. При використанні теплового насосу із такими радіаторами, впаде продуктивність опалення. Тобто перед встановленням теплового насосу, потрібно замінити чавунні радіатори на радіатори з більшою площею тепловіддачі.
Бажано встановлювати тепловий насос на землі на невеликій відстані від будинку, аби вібрації в процесі роботи насосу не впливали на будинок. Також зазвичай тепловий насос встановлюється подалі від спален, щоб мінімізувати дискомфорт від звуку, який він видає при роботі. У той же час довжина фреонової траси (труби, що поєднують зовнішній і внутрішній блоки) має свої обмеження по довжині, які залежать від моделі теплового насосу.
Для яких домогосподарств має сенс встановлювати тепловий насос?
Тепловий насос підходить для нових будівництв, для будинків з електричним котлом, а також як енергоефективна альтернатива твердопаливному котлу. Тепловий насос також економічно доцільний для будинків, де не підведений газ. Адже підключення газу - довготривала, бюрократична і коштовна процедура. Промислові теплові насоси ідеально підходять для обігріву, кондиціювання та ГВП великих споруд - офісних, торгівельних, складських та промислових приміщень.
Як співпрацюють сонячні електростанції і теплові насоси?
Обидві технології піклуються про самодостатність, енергонезалежність та безпеку вашого будинку чи підприємства, але в різних сферах. Вони використовують безкоштовну відновлювану енергію з навколишнього середовища та перетворюють її на корисне джерело енергії. СЕС співпрацює із тепловим насосом так само, як і з будь-яким іншим електроприладом. Сонячні панелі живлять критичні споживачі будинку протягом дня та заряджають акумулятори (у випадку автономної СЕС) на випадок аварійних чи планових відключень електроенергії. Акумулятори здатні підтримувати роботу теплового насосу в разі відключень, і за умови правильного налаштування виділеної групи споживачів. Період такої “підтримки” залежить від ємності АКБ.
Звертайтеся до наших інженерів за безкоштовною консультацією та замовляйте виїзд на об'єкт. Разом із нашими партнерами Aclima ми розробимо енергоефективне комплексне рішення, яке забезпечить Ваш будинок чи підприємство відновлюваною енергією для електропостачання, ГВП, опалення чи кондиціювання!