Тепловые насосы — это, безусловно, одно из лучших изобретений в области систем отопления. Оно буквально дает возможность добывать необходимую для формирования комфортных условий энергию прямо из воздуха, а также из земли или воды.
Если использовать тепловой насос для бассейна, затраты на подогрев воды можно существенно сократить.
Содержание статьи:
- Как работает такой насос?
- Как выбрать подходящую систему?
- Тепловые потери объекта
- Важные моменты при выборе насоса
- Особенности монтажа устройства
- Самодельный тепловой насос — реально ли?
- Выводы и полезное видео по теме
Как работает такой насос?
Энергия есть везде, даже в тех объектах, которые кажутся нам исключительно холодными. Просто эта энергия имеет низкий потенциал. Тепловые насосы позволяют извлечь ее из окружающей среды и преобразовать в энергию с высоким потенциалом. В таком состоянии тепловую энергию можно использовать для обогрева.
Тепловые насосы, впрочем, как и холодильников, работают по принципу Карно. Холодильник перемещает тепловую энергию из камеры в окружающее пространство, чтобы создать эффект охлаждения, то тепловой насос работает в обратном направлении.
Такая система состоит из двух основных частей — наружной и внутренней, между ними находятся компрессор и испаритель. Итак, теплоноситель циркулирует по системе труб, которые находятся снаружи. При этом он поглощает энергию, рассеянную в толще земли, в воде или в воздухе, зависит от типа насоса.
Затем теплоноситель проходит через камеру испарителя, заполненного хладагентом (обычно — фреоном). Хладагент закипает при очень низкой температуре. Нагреваясь при контакте с тепловой энергией низкого потенциала, он переходит в газообразное состояние и поступает в компрессор.
Здесь газ разогревается и перемещается в конденсатор. Затем хладагент остывает, снова возвращаясь в жидкое состояние, а тепло, которое он собрал, поступает во внутреннюю систему обогрева, т.е. на отопительную систему дома или, в данном случае, бассейна. Цикл повторяется много раз.
Разумеется, для работы такой системы, а именно насосных агрегатов, понадобится некоторое количество электроэнергии, без доступа к которой система не сможет работать. Но количество электричества, необходимое тепловому насосу, примерно в четыре раза меньше, чем затраты на прямой подогрев воды с помощью электрического нагревателя. При расходе менее 2,5 кВт мощности на работу электроэнергии тепловой насос может вырабатывать более 10 кВт тепловой энергии.
Как выбрать подходящую систему?
Особенности конструкции теплового насоса делают его более устойчивым к воздействию повышенной влажности, чем любую другую систему подогрева воды. Но нужно правильно подобрать тип теплового насоса, т.е. определиться с источником низкопотенциальной тепловой энергии.
Чем более стабильна температура среды, тем более эффективно работает тепловой насос. Земля считается в этом отношении наилучшим вариантом, но практическое воплощение требует выполнения ряда не самых простых условий.
Понадобится просторный земельный участок и масштабные земляные работы. Трубы, по которым циркулирует вода, придется разместить в толще грунта, выполнить это требование не всегда возможно и удобно. Тепловые насосы типа “земля-вода” редко используются для бассейнов.
Водяной тепловой насос устроить немного проще, поскольку в качестве источника энергии используют воду. Оптимальный вариант — расположенный рядом водоем: пруд, озеро, река и т.п. Далеко не у всех владельцев земельных участков есть доступ к таким ресурсам. Более доступный вариант решения проблемы — опустить трубы для воды в скважину или колодец. Это значит, что на участке, возможно, придется соорудить дополнительный источник воды.
Меньше времени и сил понадобится для установки теплового насоса, потребляющего энергию, рассеянную в воздушных массах. Чтобы организовать интенсивный воздухообмен, используют мощные вентиляторы. Ни прокладывать трубы в земле, ни бурить новую скважину не придется.
Конечно, эффективность обогрева воздушным тепловым насосом может быть несколько ниже, чем при использовании таких стабильных источников энергии, как земля или вода. Однако для использования в течение сезона с весны и до осени, а не круглый год, такая модель подойдет идеально. Большинство бассейнов на участках используют именно в этот период.
Тепловой насос можно также использовать в комплексе с другими системами отопления, например, с электрическим подогревом. Для отопления дома такие модели иногда сочетают с газовым или электрическим котлом. Это особенно уместно в местностях с суровым климатом, поскольку при температуре воздуха ниже -20 градусов эффективность тепловых насосов резко снижается.
Особенность любой промышленной модели теплового насоса — высокая цена. Сократить расходы можно, если соорудить такое устройство самостоятельно. Это не слишком сложная задача, многие умельцы успешно справились с ней. Но промышленные модели надежнее, эффективнее и проще в управлении.
Согласно отзывам, высокая стоимость промышленной модели теплового насоса окупается уже в первые пару лет эксплуатации, а иногда и всего за несколько месяцев. При этом очень важно подобрать модель, мощность которой будет точно соответствовать потребностям объекта в тепле.
Тепловые потери объекта
Чтобы правильно выбрать тепловой насос по мощности, необходимо определиться с тепловыми потерями объекта, в котором будет установлен прибор. В случае с бассейном следует учесть:
- место, в котором расположен бассейн;
- наличие и степень надежности бассейна;
- объем купальной чаши;
- начальную температуру воды;
- оптимальную температуру воды для купания;
- наличие дополнительных факторов, влияющих на изменение температуры воды: обогрев воздуха в крытом сооружение, кондиционирование и т.п.
Чтобы рассчитать тепловые потери сооружения, некоторые специалисты рекомендуют использовать методику, изложенную в ДБН В.2.5-67: 2013. Мощность насоса должна на 30% превышать размеры тепловых потерь бассейна.
Расчеты эти довольно специфичны, их лучше поручить специалисту. Полезные рекомендации можно получить у опытных специалистов, которые занимаются производством или продажей тепловых насосов. Полезным при выборе теплового насоса будут также сведения о мощности теплообменника устройства.
Этот показатель отражает расход тепловой энергии для подогрева воды в бассейне за определенный промежуток времени. В упрощенном виде формула может выглядеть как:
P = 1.16 Х ΔT/t Х V (кВт)
Где:
- 1,16 – поправочный коэффициент тепловых потерь;
- ΔT – количество градусов, разделяющее начальный и конечный показатель температуры воды в бассейне, ºС;
- t – время работы устройства до тех пор, пока не будет достигнута необходимая температура воды, час;
- V – объем купальной чаши, куб. м.
Конечно, эта формула не учитывает ряда таких факторов, как влияние обогрева в помещении крытого бассейна, наличие кондиционирования воздуха, наличие утепления и т.п. Но при выборе подходящей модели теплового насоса такой расчет может быть очень полезным. В ходе расчетов полезно учесть, что оптимальной для крытого бассейна считается температура воздуха 28 градусов, а температура воды — 24 градуса.
Важные моменты при выборе насоса
Выбирая подходящий тепловой насос, ориентироваться следует не только на его мощность. Важное значение придается и другим факторам. Например, это размеры насоса, напоминающего большой металлический ящик. Место установки обычно выбирают заранее, следует убедиться, что выбранная модель свободно встанет там, оставляя при этом достаточно места для человека, который будет устанавливать и обслуживать устройство.
Чем меньше разница между температурой воздуха снаружи и температурой воды в бассейне, тем больше эффекта даст использование теплового насоса, и тем выше его производительность. Автоматическое управление некоторых моделей позволяет изменять работу насоса с учетом не только наружной температуры, но и темпов остывания воды в бассейне, а также способности здания (если речь идет о крытом бассейне) сохранять тепло.
Во время работы тепловой насос вибрирует и производит шум. Чем меньше шума на участке, тем лучше. Перед покупкой следует найти способ оценить уровень шума, который издают разные модели тепловых насосов.
На стоимости агрегата может заметно сказаться наличие блока автоматического управления. Если средства позволяют, не стоит отказываться от этого современного и удобного дополнения. Во-первых, автоматика повышает комфорт во время использования оборудования, поскольку не приходится постоянно отвлекаться для его включения, регулировки, отключения и т.п.
Во-вторых, работа прибора в автоматическом режиме значительно повышает ресурс его работы, т.е. срок эксплуатации. Но поломки все же возможны. Минимизировать проблемы, связанные с работой теплового насоса, поможет наличие правильно оформленных документов на гарантийное обслуживание устройства.
Впрочем, наличия официального бланка с печатью недостаточно. Иногда продавцы скромно умалчивают о том, что гарантийный ремонт производится только специализированным предприятием, которое находится за сотню километров от места установки оборудования. Бывало и так, что для ремонта устройство приходилось отправлять за рубеж. Такое гарантийное обслуживание крайне неудобно, поскольку отнимает у владельца целые месяцы времени.
Умельцам, которым несложный ремонт бытовой техники по плечу, следует заранее изучить особенности устройства выбранной модели и доступ к запасным частям. Если необходимых деталей не имеется в наличии где-то поблизости, их придется специально заказывать, оплачивать длительную доставку и т.п. предусмотрительность поможет избежать подобных проблем.
Особенности монтажа устройства
Порядок подключения теплового насоса для бассейна зависит от особенностей конкретной модели. Поэтому перед началом работ следует внимательно изучить инструкцию изготовителя и точно соблюсти изложенные в ней требования и рекомендации. Обычно промышленные модели поставляются уже в собранном виде и с набором необходимых для установки комплектующих.
1 — Тепловой насос для бассейна
2 — Дистанционное устройство управления
3 — Чистая вода для бассейна
4 — Циркуляционный насос
5 — Байпас (обводной канал) и регулировочные клапаны
6 — Труба подачи воды из бассейна
7 — Фильтр
В ходе подключения понадобится установить пару труб, а также обеспечить электропитание. В систему обслуживания бассейна нагреватель устанавливают таким образом, чтобы он располагался после системы фильтрации и перед хлоратором.
Очень важно правильно выбрать место для установки оборудования. Обычно насос типа “воздух-вода” представляет собой агрегат внушительных размеров, напоминающий наружный блок сплит-системы кондиционера.
Место для установки такого оборудования должно соответствовать следующим требованиям:
- хорошая вентиляция;
- отсутствие препятствия для передвижения воздушных масс;
- удаленность от открытого огня и других источников тепла;
- защита от воздействия внешних факторов окружающей среды: осадки, падающий сверху мусор и т.п.;
- доступность для технического обслуживания и необходимого ремонта.
Чаще всего тепловой насос устанавливают под навесом. Ради дополнительной защиты можно установить пару боковых стен, однако они никак не должны препятствовать воздушному потоку, который нагнетается вентиляторами.
Насос монтируют на металлической раме, основание должно быть строго горизонтальным. Это позволит минимизировать такие проблемы как вибрация и шум при работе прибора, а также защитит устройство от поломок.
При монтаже теплового насоса и подключении его к системе важно убедиться, что все его элементы чистые. Не помешает проверить и внутреннюю поверхность труб, с помощью которых осуществляется подключение. Все места соединения труб, по которым циркулирует вода, должны быть тщательно загерметизированы и проверены на наличие протечек. Чтобы вибрация от теплового насоса во время его работы не передавалась остальной системе, имеет смысл рассмотреть вариант подключения с использованием гибких шлангов.
Особого внимания потребует обеспечение электропитания теплового насоса. Оно должно полностью соответствовать правилам установки электрического оборудования с учетом всех требований пожарной безопасности. Рядом с бассейном обычно сохраняется высокий уровень влажности, и вероятность контакта электрооборудования с водой существенно возрастает. Поэтому необходимо тщательно заизолировать все места электрических контактов, дополнительно защитив их от возможного контакта с влагой.
В схему подключения теплового насоса к электропитанию в обязательном порядке необходимо включить автоматические выключатели, которые снабжены датчиками, реагирующими на повышение температуры. Понадобятся также устройства защиты, которые предотвратят утечку тока.
Все токопроводящие узлы следует в обязательном порядке заземлить. для подключения кабелей, как силовых, так и контрольных, понадобятся специальные клеммники. В инструкции производителя обычно указано необходимое сечение электрокабелей, через которые можно выполнять подключение оборудования к электропитанию. Этих данных необходимо придерживаться. Сечение кабеля может быть больше рекомендованного, но никак не меньше.
Самодельный тепловой насос — реально ли?
Если изготовить тепловой насос самостоятельно, можно значительно сэкономить, но эффективность таких устройств несколько ниже, чем у моделей промышленного изготовления. Сначала изготавливают отдельные элементы насоса, затем их соединяют в общую систему. Испаритель можно сделать из большого пластикового бака. Внутри устанавливают медный змеевик.
Для изготовления змеевика трубу из меди можно аккуратно намотать на газовый баллон или другой подходящий цилиндрический предмет, чтобы придать ей нужную форму. Таким же образом делают еще один змеевик — для испарителя. Этот элемент помещают внутри еще одного бака, на этот раз металлического, понадобятся сварочные работы.
Компрессор просто покупают или снимают с другого устройства, например, со сломанного кондиционера. Когда эти три устройства готовы, их соединяют в общую систему. Затем компрессор заправляют хладагентом. Остается соединить испаритель с вентилятором, который нагнетает воздух, а конденсатор — к системе подогрева воды в бассейне.
Выводы и полезное видео по теме
Практический опыт подогрева воды в бассейне с помощью тепловых насосов представлен в следующем видео:
Здесь наглядно продемонстрирован принцип работы воздушного теплового насоса:
На этом видео представлен очень подробный обзор работы и устройства модели теплового насоса типа “воздух-вода”:
Тепловой насос — удобный, эффективный и экологичный способ обогрева бассейна. При правильной эксплуатации стоимость модели окупится очень быстро, а грамотный монтаж существенно увеличит срок службы устройства.