Правильный монтаж теплового насоса – избегаем ошибок

Эти устройства пережили период скептического отношения к себе («игрушка для богатых») и постепенно становятся всё более популярными и доступными по цене. Увы, такое «погружение в народ» имеет свои минусы — всё чаще при использовании оборудования начинают проявляться ошибки, порой весьма дорогостоящие…

В последние годы количество компаний, занимающихся проектированием и установкой тепловых насосов, существенно увеличилось. Соответственно, возникает ряд проблем, когда отопительная система с тепловым насосом перестаёт работать или функционирует неэффективно. И тогда многие домовладельцы, столкнувшиеся с подобными неприятностями, выясняют, что цена такого «брака» оказывается порой непомерно высока и простой заменой оборудования не обойтись — придётся в буквальном смысле перепахивать весь участок, заново прокладывать сотни погонных метров трубы.

В такой ситуации домовладельцам можно только посочувствовать. Но, как говорится, их пример — другим наука. Каковы же причины неудачного использования качественного оборудования?

Все «косяки» можно разделить на две группы. Во-первых, это ошибки, совершаемые на этапе проектирования узлов системы отопления. Во-вторых, халатное исполнение монтажниками своей части работы.

3. Наконечник геотермального зонда изготовлен кустарным способом, с нарушением ряда требований. Он вряд ли сможет выдержать весь расчётный срок службы зонда 4. Коллектор геотермального контура выполнен из полипропиленовых труб, не предназначенных для этой цели 5. Компоненты и узлы смонтированы неаккуратно. Это может стать в дальнейшем причиной протечек и выхода из строя системы

Напомним, как устроены системы отопления на основе теплового насоса. Они забирают тепло от так называемых источников низкопотенциальной тепловой энергии, в качестве которых может выступать почвенный грунт, вода из водоёмов или атмосферный воздух. Тепловые насосы разделяются в зависимости от вида источника энергии и теплоносителя.

Наибольшее распространение получили тепловые насосы типов «грунт-вода» (то есть источником энергии служит грунт, тепло передаётся жидкому теплоносителю системы отопления — конечному тепловому контуру), «вода-вода», «воздух-вода», «воздух-воздух». Конструктивно это оборудование содержит два теплообменника.

---

Читайте также: Отопление дома тепловым насосом (схема работы)

---

Через первый проходит теплоноситель, соприкасающийся с источником низкопотенциального тепла, второй отдаёт тепло в дом, а между ними промежуточный теплоноситель — фреон, который передаёт холод в грунт или воду, а тепло в дом. Весьма распространённым источником низкопотенциального тепла является воздух, который можно использовать для теплообмена в неограниченных количествах.

Основной сложностью становятся не ошибки монтажа или некачественные материалы, а правильное выполнение теплотехнического расчёта с учётом особенностей оборудования. Особенно важен такой расчёт для грунтовых те-плообменных контуров из-за их низкой ремонтопригодности. Но у грунтовых насосов есть существенный плюс: коэффициент трансформации электрической энергии в тепловую — минимум 4. У тепловых насосов «воздух-воздух» и «воздух-вода» главной проблемой были малая производительность и полная неработоспособность «воздушников» при низких температурах наружного воздуха. Её удалось исправить только недавно, за счёт переменного объёма фреона в системе (введены дополнительные ресиверы) и впрыска горячего фреона внутрь компрессора для увеличения перегрева теплоносителя. Благодаря этим нововведениям, например, «воздушники» Mitsubishi Electric теперь способны работать при морозах до -28 °С и ниже (в Волгоградской области они функционировали при -36 °С), причём минимальный коэффициент составляет 2, а средний 4.

СИСТЕМА ГЕОТЕРМАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ НА БАЗЕ ТЕПЛОВОГО НАСОСА NIBE
6. Интерфейс приложения для удалённого доступа к системе. Отопление можно контролировать с помощью планшетного компьютера или смартфона. 7,8,11.12. Элементы обвязки системы геотермального отопления. 9. Расширенный контроллер SMO 40 (Nibe) с цветным дисплеем и русифицированным интерфейсом. Бесшумный, компактный, не требует специального помещения топочной. 10. Блок циркуляционных насосов

---

Читайте также: Установка теплового насоса для отопления дома

---

КАЖДЫЙ УЗЕЛ ВАЖЕН ПО-СВОЕМУ

Неправильно спроектированная система отопления с тепловым насосом будет либо недостаточно мощной, либо несбалансированной по мощности основных узлов. В первом случае она не обеспечит дом необходимым количеством тепла.

Во втором случае, когда, например, неудачно подобран наружный контур теплообменника (нитки трубопровода расположены слишком близко друг к другу или находятся на неподходящей глубине), возникает опасность замораживания трубопровода

Грунтовый теплообменник — один из ключевых элементов, с устройством которого чаще всего возникают проблемы. Он состоит из длинных (несколько сотен метров) нитей трубы (обычно используется более дешёвая пластиковая), сложенной кольцами в траншеи или помещённой в одну или несколько скважин. Грунтовый теплообменный контур почти неремонтопригоден, и если возникает утечка теплоносителя из-за механического порыва трубы или её плохого качества либо по иной причине, то нитку теплообменника нужно глушить с потерей части производительности или менять.

Преимущество вертикальных скважин, в которые погружаются геотермальные зонды, — компактность. Они требуют минимум места и обычно используются в тех случаях, когда нет воз можности отвести большую площадь (от шести соток и больше) под горизонтальный коллектор, над которым нельзя возводить постройки и сажать растения с развитой корневой системой.

13. Элементы обвязки смонтированы хаотично. Это затруднит обслуживание системы. 14, 18. Ошибки проектирования и их наглядное воплощение. Так выглядит «замороженный» геотермальный контур. Его будет непросто привести в рабочее состояние. 15. Желтоватые потёки на корпусе говорят об утечке теплоносителя и разгерметизации системы. 16. Осадок на сетчатом фильтре свидетельствует об отсутствии сервисного обслуживания. 17. Металлические части не были защищены от коррозии

Для обустройства скважин достаточно нескольких квадратных метров площади, глубина бурения составляет 70-100 м.

Кроме того, температура в скважинах постоянна, что позволяет тепловому насосу работать более эффективно. Поэтому скважинный коллектор предпочтительнее, если тепловой насос используется и в тёплое время года, в составе систем пассивного или активного охлаждения.

19. Нити обвязки выведены в герметичный коллектор-колодец, изготовленный из полиэтилена. Здесь они круглый год доступны для сервисного обслуживания.
20. Устройство горизонтального контура теплообменника. Трубопровод укладывают в виде колец, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. 21, 22. Варианты обустройства коллектора грунтового теплообменного контура. При высоком уровне грунтовых вод и большой глубине размещения коллектора (свыше 2 м) следует заякорить пластиковую конструкцию, прикрепив её к массивной бетонной плите

Неправильный расчёт (недостаточная длина контура) может привести к постепенному, сезон за сезоном, понижению температуры в скважинах, а также стать причиной бесповоротного замерзания геотермального теплообменника и фунта вокруг него. Зачастую не учитывают взаимного влияния скважин. Стандартное расстояние — 10 м. при глубине скважины более 60 м. Если они расположены на расстоянии менее 8-10 м друг от друга, то следует увеличивать глубину и количество скважин, чтобы обеспечить необходимый уровень отдачи энергии.

Преимуществом горизонтального контура, по сравнению со скважинами, является более низкая стоимость. Контур укладывают на глубине 0,8-1,4 м, поэтому не нужно использовать буровую технику, однако он занимает достаточно большую площадь, возможности последующего полезного использования которой ограничиваются устройством декоративного газона, насыпных дорожек, грядок, посадкой кустарника.

К ошибкам проектирования горизонтального контура, помимо неадекватной длины, относится недостаточная глубина его укладки. При малой глубине окружающая среда слишком сильно влияет на температуру теплоносителя. В результате к концу отопительного сезона может значительно снижаться температура контура и падать эффективность работы оборудования. Из-за слишком большой глубины укладки контура грунт вокруг теплообменника не успевает прогреться за лето. Стоит упомянуть об одном из ошибочных мнений, что коллектор следует укладывать ниже глубины промерзания грунта. На самом деле коллектор должен быть расположен так, чтобы получить как можно больше тепла из окружающей среды, максимизировать отдачу от нагрева грунта теплом солнца, дождевой воды и т. д. Неправильная эксплуатация территории, под которой расположен горизонтальный коллектор, тоже способна привести к сбоям в работе системы. Над коллектором нельзя возводить постройки, класть асфальт или тротуарную плитку. Если геотермальный теплообменник окажется под «крышей», то может возникнуть ледяная линза, образованная замёрзшим теплообменником и грунтом вокруг него.

ОПАСНОСТЬ ЗАВЫШЕННЫХ ОЖИДАНИЙ

Каковы распространённые ошибки при проектировании системы отопления с тепловым насосом? Очень часто при расчётах указывают все величины

без запаса. Например, если расчётный теплосъём для грунтового коллектора составляет 20-30 Вт с погонного метра (а не 50-100 Вт, как пишут в рекламных проспектах), то при расчёте его принимают как 30 Вт. Соответственно, выбирают и «самое удобное» значение для расчёта.

Аналогичные просчёты совершаются и при выборе теплового насоса. Например, вместо модели мощностью 24 кВт устанавливают устройство мощностью 17 кВт. В результате насос не справляется в пиковые нагрузки.

Характерной ошибкой является использование методик расчёта, выполненных по западноевропейским нормативам. Всё-таки зима у нас более холодная и продолжается дольше, чем, скажем, в Германии. Для расчёта должны применяться нормативы, соответствующие климатическим особенностям региона строительства

23. Не герметичный коллектор. В колодце скапливаются грунтовые воды, что затруднит работу. 24. При тампонаже скважины использовался крупнообломочный щебень, им и была повреждена труба. 25. Геозонд смонтирован без тампонажа, прослужит он недолго. 26. Для соединения использованы обжимные муфты, которые могут стать причиной утечек.

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА

Специалистами компании «Данфосс» разработано специальное программное обеспечение, позволяющее автоматизировать расчёт геотермального теплообменника и минимизировать риск возникновения ошибок. Глубина скважин, длина коллектора, поправки на взаимное влияние элементов теплообменника рассчитываются, исходя из их взаиморасположения, особенностей распределения температуры в грунтах различной природы и конфигурации земельного участка. В результате нередко оказывается, что необходимое для правильной работы системы количество скважин или площадь и длина коллектора оказываются больше тех, что обычно предлагают проектировщики. Но при этом мы гарантированно получаем ожидаемый результат. Не стоит пренебрегать возможностью автоматизации расчётов, ведь срок эксплуатации геотермального теплообменника достигает 50-80 лет.

---

Читайте также: Тепловой насос: схема устройства, окупаемость цена и принцип работы в вопросах и ответах

---

УПРОСТИМ МОНТАЖ ТЕПЛОВОГО НАСОСА?

Отечественные строители иной раз безответственно подходят к монтажу узлов системы отопления. Притом что установка теплового насоса не представляет сложности, особенно если речь идёт о моделях последнего поколения.

Многие зарубежные производители предлагают полностью собранные тепловые насосы «для сантехников». Такие насосы есть у NIBE, Mitsubishi Electric, Danfoss. Скажем, Mitsubishi Electric представляет моноблок, который содержит все элементы, включая теплообменник «фреон-вода». Монтаж такого оборудования заключается в его установке на твёрдом основании, подключении к электричеству и проводке труб от коллектора «тёплого пола». Хотя и здесь иногда находится место для «творчества». Так, например, монтажники подчас делают подпитку от водопровода к грунтовому теплообменнику, что категорически запрещено.

Вообще, многострадальному грунтовому теплообменнику «достаётся» чаще всего. Один из самых распространённых промахов—занижение проходных диаметров трубы. Порой экономят и на материалах. Для фунтовых теплообменников повсеместно применяется полиэтилен, который хорошо переносит отрицательные температуры. А вот использование полипропилена — грубейшая ошибка.

Для соединений отрезков трубопровода необходимо выбирать только соответствующие элементы, предназначенные для подземного монтажа, и надёжные технологии, такие как элек трофузионная сварка. Типичный просчёт — применение дешёвых компрессионных фитингов, дающих течь через пару лет эксплуатации.

Очень важно правильно тампонировать скважины, чтобы зонд имел хороший термический контакт с грунтом. Для этой цели скважины с установленным зондом заполняют смесью, теплопроводные характеристики которой не хуже, чем у грунта. Бентонит, популярный материал для тампонажа стволов скважин, в данном случае не подходит, так как обладает теплоизолирующими свойствами. Рекомендуется заполнять скважины песком с небольшой примесью бентонита и цемента. А вот применение обломочных пород с острыми краями (например, щебня) следует исключить.

ТИПИЧНЫЕ ОШИБКИ ПРИ ОБУСТРОЙСТВЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ С ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ

Ошибка	Последствие	Способ исправления
Недостаточная длина трубопровода первичного контура теплообменника	Замораживание теплоносителя в трубопроводе	Перекладка теплообменника или устройство дополнительного контура
Занижение диаметра трубы контура теплообменника	Недостаточная мощность системы	Перекладка теплообменника
Слишком близкое расположение скважин или ниток трубопровода теплообменника	Замораживание теплоносителя в трубопроводе	Перекладка теплообменника или устройство дополнительного контура либо скважины
Использование полипропиленовых труб, компрессионных фитингов	Утечка теплоносителя	Перекладка теплообменника
Устройство над горизонтально расположенным контуром сооружений, препятствующих доступу тепла с поверхности земли	Замораживание теплоносителя в трубопроводе	Демонтаж сооружений

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА

На этапе проектирования определяют требуемую мощность теплового насоса, а также тепловой баланс здания — необходимое количество тепла и холода (в летний период). При расчёте нужно использовать фактические характеристики грунта, его теплопроводность и теплоёмкость. Также следует учесть интенсивность выкачивания и закачивания энергии (отбор/сброс тепла), чтобы удержаться в заданных параметрах при пиковых нагрузках.

Понижение или повышение температуры в грунте в зарубежных руководствах строго регламентировано (в Германии, например, действует норматив VDIA640). Для устойчивости системы расчёт выполняют с перспективой на 25-50 лет. Геотермальные зонды выбранного типа должны иметь достаточное термическое сопротивление (площадь теплообмена, применяемый материал). Необходимо учитывать геометрию геотермального контура.

При больших массивах находящиеся внутри зонды получают значительно меньше энергии, чем периферийные. Так как термическое воздействие на грунт наблюдается в радиусе Д-5 м от зондов, их следует размещать таким образом, чтобы отсутствовало взаимовлияние.

© Автор: Борис Безель

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме "Как сделать своими руками - домохозяину!"

---

Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

Будем друзьями!