Что такое тепловой насос вода-вода – принцип работы и монтаж

Среди всего ассортимента отопительного оборудования, использующего низкопотенциальные возобновляемые источники энергии, тепловой насос вода-вода является наиболее эффективным и производительным.

В своей работе, водяной теплонасос использует тепло, получаемое из любых источников: открытых водоемов, артезианских скважин, колодцев и т.д. При условии грамотных расчетов, система способна отопить частный дом и промышленное здание в течение всей зимы.

Как работает тепловой насос системы вода-вода

Принципиальная рабочая схема теплового насоса вода-вода, заключается в преобразовании низкопотенциальной энергии в тепло, достаточное для обогрева помещений. Для этого, в устройстве используются различные узлы.

Общий принцип работы теплового насоса вода-вода, можно описать следующим образом:

• Первичный теплообменник – контур, по которому циркулирует хладагент, располагают на дне водоема, глубже, чем 3 метра над уровнем поверхности. На этой глубине, вода не промерзает и даже зимой сохраняет плюсовую температуру. Циркулируя по водяному контуру, антифриз нагревается до 6-8 градусов, после чего подается в корпус теплонасоса.
  Существует вариант, который предусматривает использование скважины для насоса типа вода-вода. В таком случае, осуществляется забор жидкости из источника, с последующим возвратом в другую скважину, расположенную рядом. При этом отсутствует необходимость в антифризе, используемого для передачи энергии. Вода перекачивается через теплообменник, отдавая тепло при непосредственном контакте.
  

• Теплообменник насоса вода-вода – строго говоря, устройство имеет два модуля, которые по принципу работы напоминают теплообменник – испаритель и конденсатор. В первом происходит испарение фреона. При этом хладагентом поглощается низкопотенциальная энергия, извлеченная из воды. Фреон, в газообразном состоянии, подается в компрессор.
  

• Дальше требуется преобразовать низкопотенциальную энергию в тепло, достаточное, чтобы нагреть теплоноситель. Для этого, тепловые насосы вода-вода используют компрессор, где под давлением фреон разогревается, после чего поступает во второй теплообменник, называемый конденсатором.
• Если при испарении хладагент поглощает большое количество тепла, то во время обратного преобразования в жидкость, энергия выделяется заново. Только теперь, минимальная температура на выходе, составляет не 6-8°С, как было в начале, а 40-70°С. Чтобы преобразовать фреон в газообразном состоянии обратно в жидкость, его под давлением подают в конденсатор. Хладагент конденсируется на стенках, которые расположены в накопительной емкости, подключенной к системе отопления. В результате, разогревается теплоноситель и вода для горячего водоснабжения.
  

Режим работы ТН вода-вода эффективен по той причине, что озеро или другой водоем, никогда не замерзают полностью. Льдом покрывается только поверхность, создавая надежную теплоизоляцию. Подобный принцип действия настолько эффективен, что становится возможным применение ТН вода-вода в северных регионах России.

Особенности выбора ТН вода-вода

Отопление дома тепловыми насосами по типу вода-вода, будет эффективным только при условии грамотного выбора оборудования. По этой причине рекомендуется, чтобы в выборе подходящей станции, участвовал специалист.

Во время подбора насоса учитывают следующие нюансы:

1. Производительность.
2. Завод – изготовитель.
3. Стоимость установки и монтажа.

Обращают внимание на наличие дополнительных возможностей станции:

• Управление – система автоматического управления отопления жилым домом, дает возможность создать наиболее комфортные условия для проживания. Управление, после установки контроллера, осуществляется через любое мобильное устройство или пульт ДУ.
• Нагрев воды ГВС – еще одна дополнительная функция, в некоторых тепловых насосах для отопления вода-вода, с использованием водоема, отсутствует (особенно в старых моделях).

Как показывает практика, учесть все нюансы подбора тепловой станции, без квалифицированной консультации, вряд ли получится. Но покупатель должен хорошо понимать несколько основных правил, связанных с выбором.

Как сделать расчет мощности ТН вода-вода

Изготовление альтернативного отопления дома тепловым насосом системы вода-вода, начинают с составления грамотного проекта, включающего расчет мощности оборудования. Производительность высчитывают в зависимости от фактических потребностей здания в тепловой энергии. Учитывают дополнительные расходы тепла, с учетом теплопотерь здания и наличие контура ГВС.

Методика расчета теплового насоса заключается в следующем:

• Высчитывается общая отапливаемая площадь здания.
• В расчетах учитывают соотношение площади к необходимому количеству тепловой энергии, как 10 м² = 0,7 кВт.
• Чтобы протопить небольшой дом на 100 м², потребуется станция на 7 кВт, 200 м² — 14 кВт.
• Для ГВС, дополнительно добавляют к полученному результату 15-20% запаса.

Предварительный расчёт насоса типа вода-вода, проведенный подобным способ, применим для зданий со средней теплоизоляцией и высотой потолков не более 2.7 м. Точные вычисления выполняют специалисты, во время изготовления проекта отопления дома.

Производители тепловых отопительных насосов вода-вода

Тех-характеристики выбираемого теплового насоса: производительность, длительность эксплуатации и коэффициент СОР, напрямую зависят от производителя отопительного оборудования. Поэтому выбору изготовителя уделяют достаточно времени.

Судя по отзывам покупателей, наибольшей популярностью пользуется продукция следующих производителей:

• Nibe – в отличие от других производителей, шведская компания занимается производством отопительного оборудования, работающего исключительно на возобновляемых источниках тепловой энергии, что отражается на качестве, производительности, экономичности и других характеристиках оборудования.
  Системы Nibe легко интегрируются в уже существующее отопление, подключаются к солнечным коллекторам (также выпускаются компанией), делая систему обогрева полностью автономной и независимой от традиционных видов топлива.
• Vaillant – немецкая компания наладила выпуск систем geoTHERM, предназначенных для отопления и ГВС. Модели имеют высокий показатель СОР. Предназначены для использования в жилых и промышленных зданиях. Нагрев теплоносителя на выходе составляет 60-65°С.
  Серия Vaillant geoTHERM имеет звукоизоляционное исполнение, что позволяет устанавливать станцию непосредственно в жилых помещениях.
• Mammoth – американская компания, продукция которой на рынках России и СНГ стала доступной с 2007 г. главным направлением компании является изготовление систем климат контроля: кондиционеров, тепловых насосов, использующих тепло воздуха, солнца, земли и воды.
  Особого внимания заслуживает серия Mammoth 3 в 1. Модель, совмещающая в себе три важных функции: нагрев и охлаждение помещения, подогрев ГВС, при этом максимальная производительность составляет 46 кВт.

Стоимость установки теплового насоса отопления вода-вода

Наиболее эффективный обогрев дома осуществляется насосом вода-вода. На теплоэффективность станции практически не влияют изменения погодных и температурных условий. Приобретение станции, несмотря на серьезные первоначальные вложения, окупится уже через несколько лет эксплуатации.

Монтаж насоса вода-вода, при условии наличия водоема, выполняется достаточно быстро и не требует больших затрат, но, если планируется использовать скважины, потребуются дополнительные расходы. Понимая это, большинство производителей указывают стоимость оборудования, учитывая стоимость монтажных работ. В зависимости от производителя, теплонасос обойдется в следующую сумму:

• Mammoth 5 кВт – 350-400 тыс. руб.
• Nibe 5 кВт – 300-450 тыс. руб.
• Vaillant 5 кВт – от 500 тыс. руб.

Суммы приведены приблизительно и могут варьироваться, в зависимости от компании, оказывающей услуги по продаже и обслуживанию оборудования.

Как правильно установить ТН вода-вода

Высокий КПД ТН вода-вода также зависит от грамотного подключения модулей. Причем основную сложность вызывает правильная укладка контура на дно водоема или монтаж зондов в скважину артезианского источника. Может потребоваться создание искусственного водоема. В любом случае, во время проведения установки теплового насоса вода-вода для отопления дома, руководствуются следующими правилами:

• Открытый водоем для теплового насоса не должен находиться дальше, чем 100 м от отапливаемого помещения. Чтобы предотвратить промерзание водяного контура, минимальная глубина озера не менее 3 м. Для теплового насоса вода-вода нужен водоем с достаточной площадью для размещения на дне коллектора.
  

• Для создания коллектора нужен метраж трубы контура, из расчета, что 1 п.м. дает 30 Вт энергии. Соответственно, для дома в 200 м² (теплонасос на 14 кВт) потребуется уложить около 500 м трубы. Укладывать трубопровод можно змейкой и кольцами.
• Использование колодца и установка в артезианскую скважину. Тепло подается не через циркуляцию антифриза, а благодаря забору воды из источника. Чтобы предотвратить изменения давления внутри слоев грунта, предъявляются несколько требований к колодцу. Обязательно изготавливают сливную скважину для отвода воды. Минимальное расстояние между колодцами не менее 20 м.
• Требования к качеству воды – на сроки эксплуатации теплонасоса и частоту его обслуживания, влияет качество воды. Обязательно устанавливают систему водоподготовки и фильтрации.

Устройство теплового насоса отопления вода-вода практически идентично тому, что используется в геотермальных установках. Единственным отличием является то, что для получения тепловой энергии используется контур, уложенный на дно водоема, либо погруженный в скважину. Как вариант, используется забор воды из скважины или колодца, в дальнейшем пропускаемой через теплообменник (испаритель).

Положительные и отрицательные отзывы о ТН типа вода-вода

Опыт эксплуатации насосов системы вода-вода в отечественных условиях, помог выявить сильные и слабые стороны, помогающие оценить целесообразность приобретения установки. Отрицательные отзывы в основном сводятся к недостаточной производительности при сильных заморозках и высокой стоимости станции.

Но если было выполнено проектирование установки теплового насоса и сделан грамотный монтаж системы, обычно тепла достаточно даже при падении температуры ниже -30°С. Что касается высокой стоимости, то в ближайшем будущем ожидать каких-либо изменений в сторону удешевления станции не приходится.

С другой стороны, если рассчитать годовую выработку тепла и сравнить экономию средств, связанных с оплатой системы отопления, становится ясно, что ТН окупит себя уже через 3-5 лет. Следовательно, расходы не настолько большие, как это кажется в начале.

Главным плюсом установки теплового насоса вода-вода является его экономичность. В технической документации ясно указываются параметры СОР, которым соответствует теплонасос. Коэффициент был изобретен для описания энергоэффективности теплового оборудования.

На практике, СОР обозначает сколько тепловой энергии было выработано при затратах в 1 кВт. У большинства современных моделей, этот параметр равняется 4-5. Следовательно, на каждый затраченный киловатт, производится в 4-5 раз больше тепловой энергии.

Отзывы о ТН, по типу вода-вода, убедительно доказывают энергоэффективность, экономическую выгоду и целесообразность использования низкопотенциальной энергии водоемом для обогрева частных домов и промышленных объектов.