Современные тепловые насосы для отопления дома — берем энергию у планеты

Тепловые насосы для отопления дома: типы и принцип работы

Существуют разные типы геотермальных тепловых насосов для отопления частных домов. К основным из них можно отнести те, что работают по принципу «земля-воздух», «земля-вода», «вода-вода», «воздух-воздух» и «воздух-вода». Все они экологичны и обладают высоким коэффициентом полезного действия. В европейских странах более половины загородных построек обогреваются именно такими устройствами.

Приходится признать, что ресурсы планеты Земля постепенно истощаются, с чем и связано постоянное удорожание энергоносителей и поиски альтернативных источников энергии и прежде всего для систем отопления и водонагревания, поскольку именно на их работу требуется большая часть ресурсов. В последние десятилетия были разработаны так называемые тепловые насосы для дома, которые для того, чтобы обогреть частное загородное строение, используют тепло, добытое из окружающей среды.

КПД и принцип работы теплового насоса

КПД теплового насоса для отопления всегда будет более 1. Для геотермальных систем более корректным является коэффициент преобразования тепла. Если он равен 4, то это означает, что при мощности 1 кВт, тепловой насос на выходе обеспечивает 4 кВт энергии, из которых 3 кВт дала земля.

Принцип, лежащий в основе работы теплового насоса для отопления дома, был разработан в начале XIX в. инженером Сади Карно и был назван циклом Карно. На этом основана работа обычного бытового холодильника, в котором продукты охлаждаются за счет того, что рассеянное тепло отводится через радиатор наружу. Но применять для отопления домов, когда все происходит с точностью до наоборот, т. е. работа теплового насоса основана на принципе обратного цикла Карно, его стали недавно.

Тепловой насос для отопления дома редставляет собой устройство, в котором происходит преобразование низкотемпературного в высокотемпературное тепло, которое и идет на обогрев. Источником тепла выступают земля, вода и воздух (первый из них распространен шире всего, поскольку он эффективен (хотя имеет значение уровень теплоизоляции дома, способ, который применяют для обогрева дома, и др.) и отличается оптимальным соотношением цены и потребительских качеств).

Для работы теплового насоса, предназначенного для отопления дома, требуется электричество, но при затратах в 1 кВт электроэнергии отдача составляет 4–6 кВт тепловой энергии.

Дополнительно к обогреву дома летом, тепловой насос может работать как кондиционер, для чего достаточно, чтобы система была способна на реверсивный режим работы. Тепловые насосы классифицируются на несколько типов:

  • «земля – вода»;
  • «земля – воздух»;
  • «вода – вода»;
  • «вода – воздух»
  • «воздух – вода»;
  • «воздух – воздух».

Далее подробно рассказывается о том, как работают разные типы тепловых насосов для отопления дома.

Отопление с помощью теплового насоса «земля-воздух»

Тепловой насос типа «земля-воздух» (этот тип разработан в наибольшей степени) обогревает дом посредством водяного отопления, используя тепловую энергию земли. Она отдает тепло независимо от погоды, тем более что на глубине 10 м температура в течение года практически не меняется. Взятая у земли энергия собирается теплоносителем (в этой роли выступает антифриз (раствор этиленгликоля или этиловый спирт), другое название – «рассол»).

Стекая по теплообменнику вниз, рассол за счет тепла грунта повышает свою температуру на 3–4 °C и сообщает тепло фреону, который циркулирует во внутреннем контуре теплового насоса и, перемещаясь по каналам испарителя, закипает, переходит в газообразное состояние – пар, который, в свою очередь, попадает в компрессор, сжимается, что сопровождается повышением его температуры, и в таком виде (горячим и сжатым) поступает в теплообменник и охлаждается, отдав тепло воде. Последняя направляется в отопительную систему и используется для горячего водоснабжения.

Фреон, ставший после охлаждения жидким, стекает на дно конденсатора, а из него благодаря перепаду давлений через дроссель опять поступает в испаритель, где цикл возобновляется. Все сказанное иллюстрирует.

В следующем разделе статьи вы узнаете о принципе работы теплового насоса типа «земля-вода» для отопления частного дома.

Обогрев дома тепловым насосом типа «земля-вода»

В тепловом насосе типа «земля-вода» теплообменник может быть представлен двумя видами:

  • горизонтальным коллектором. Это несколько контуров, выполненных из пластиковых труб, которые находятся под слоем почвы, причем следует заметить, что теплообмен более интенсивен во влажных грунтах, а в сухих песчаных снижается. Тепло, которое накапливается в ней (в почве) в процессе солнечного излучения, коллектор отбирает и использует. Чтобы отопление таким геотермальным тепловым насосом было эффективным, в зависимости от характера почвы, ее теплопроводности, геометрии местности необходимо подбирать соответствующую схему укладки труб, например, в виде петли, змейки, зигзага и т. д. Для обогрева дома площадью 150–200 м потребуется трубопровод длиной примерно 400–650 м, уложенный в виде нескольких контуров на глубину 1,2–1,5 м, т. е. ниже уровня промерзания. Для этого понадобится участок площадью приблизительно 300–400 м (чтобы сократить длину трубопровода, снизить гидравлическое давление и уменьшить мощность насоса, прибегают к спиральной укладке труб на глубину 2–4 м), т. е. фактически его площадь должна вд
    вое превосходить площадь отапливаемой постройки. Понятно, что на таком участке можно лишь разбить газон или цветник, не используя его под другие нужды. Устройство горизонтального коллектора обойдется несколько дешевле, да и монтаж его отличается большей простотой, чем закладка теплообменника другого вида;
  • вертикальным грунтовым зондом, для которого необходимо пробурить скважину глубиной от 50 до 200 м. Естественно, что для такого оборудования не понадобится большой участок, но бурильные работы стоят достаточно дорого. Однако и эффективность такого геотермального теплового насоса для дома будет гораздо выше (по сравнению с горизонтальным коллектором разница составит примерно 20 %), поскольку на большой глубине температура почвы тоже более высокая. Зонды могут иметь разную конструкцию, но, как правило, предпочтение отдают U-образной. Зазор между стенками скважины и зондом заполняют раствором – либо буровым, либо бетонным, что не только предохраняет трубы от механических повреждений, но и улучшает теплопередачу.

Схема отопления тепловым насосом «земля-вода»:

  • первый контур с рассолом;
  • второй контур – собственно тепловой насос:
  1. испаритель;
  2. компрессор;
  3. конденсатор;
  4. расширительный клапан;
  • третий контур – отопительная система.
Читайте также:  Фото навесных потолков для зала

Чтобы обогреть дом площадью 150–200 м, надо пробурить 5–6 пятидесятиметровых скважин, причем при этом надо соблюдать несколько условий. Во-первых, скважины должны располагаться на расстоянии от дома не менее чем 2 м, иначе его фундамент может пострадать; во-вторых, скважины не должны попасть на одну линию с подземными водами, вследствие чего эффективность теплового насоса резко упадет.

В геотермальном тепловом насосе типа «земля-воздух» для отопления дома тоже используется тепловая энергия земли, которая благодаря компрессору нагревает непосредственно воздух, идущий на отопление дома.

Ниже описано, как работает тепловой насос типа «вода-вода» для отопления загородного дома.

Как работает тепловой насос типа «вода-вода»

Если неподалеку от дома есть водоем (пруд, река и пр.), то монтируют тепловой насос типа «вода-вода». В этой конструкции вода используется вместо рассола, с помощью мощного электрического насоса пропускается через первичный теплообменник (испаритель), сообщает свое тепло фреону (хладагенту с низкой температурой кипения – для этого достаточно повышения температуры до 5 °C), циркулирующему по второму контуру, где он закипает, переходит в газообразное состояние, сжимается с помощью компрессора, что сопровождается повышением его температуры и давления, перемещается в конденсатор, где сообщает тепло теплообменному контуру, превращается в жидкость и возвращается обратно в водоем. А нагретый во вторичном теплообменном контуре теплоноситель направляется в отопительную систему дома.

Необходимый для обогрева дома тепловым насосом коллектор либо помещают на дно (при глубине 1,2–1,5 м накопительный рукав будет давать тепловую энергию круглогодично) и пригружают для предотвращения всплытия, либо закапывают в донный грунт, у которого температура выше, чем у воды.

Такой тепловой насос отличается большей энергоэффективностью и экономичностью, но, как показывает практика, применяется не очень часто. Дело в том, что вследствие загрязненности воды потребуются монтаж установки для предварительной очистки поступающей воды, регулярная чистка теплообменника и пр.

Если тепловой насос для отопления работает по принципу «вода-воздух», то тепловая энергия нагревает воздух, который после этого распределяется по дому.

Следующий раздел статьи посвящен принципам действия других тепловых насосов для отопления дома.

Принцип работы тепловых насосов «воздух-воздух» и «воздух-вода»

Тепловые насосы типа «воздух-воздух» и «воздух-вода» работают по принципу кондиционера, обходятся дешевле других типов (поскольку не требуется бурить скважину или прокладывать теплопоглощающий контур, не нужно соединять его с отопительной системой), но уступают им в универсальности, поскольку морозный воздух не может дать нужного количества тепла. Поэтому тепловые насосы для отопления дома с таким принципом работы более востребованы в том случае, если необходимо обеспечить горячее водоснабжение или в качестве дополнительного источника тепла. При этом возможны два варианта их устройства:

Сплит. Установка представляет собой два блока (наружный и внутренний), подключенные к инженерным коммуникациям. В наружном блоке установлен мощный вентилятор, во внутреннем – конденсатор и система управления. Компрессор может быть вмонтирован либо во внутренний, либо в наружный блок, причем второй способ предпочтительнее, поскольку не позволяет шуму, неизбежному при работе системы, распространяться по дому;

Тепловой насос для отопления с таким принципом действия подойдет для индивидуальных загородных домов, но особенно он целесообразен в тех случаях, когда газовая магистраль, откуда придется тянуть трубопровод, находится на расстоянии 20—100 м от участка.

Моно. В нем все элементы заключены в общий корпус, который монтируется либо с внешней стороны стены дома, либо внутри, но посредством гибкого шланга связывается с улицей.

Такие тепловые насосы для дома работают «как часы» и обладают несколькими важными преимуществами. Высокий коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую (1: 4, поскольку, напомним, потраченный 1 кВт электрической энергии дает 4–6 кВт тепловой энергии) свидетельствует о том, что применение геотермальной системы для отопления дома вполне выгодно.

В заключительном разделе статьи вы узнаете о перспективах отопления домов тепловыми насосами и сможете посмотреть видео о работе таких устройств.

Перспектива применения геотермальных тепловых насосов

Поскольку работа теплового насоса для частного дома не сопровождается горением, то эта система абсолютно пожаробезопасна. Высокая экологичность, так как при функционировании системы исключены образование и выброс в атмосферу вредных веществ.

Уровень шума и вибрации не превышает тех, что производит обычный бытовой холодильник. Легкость обслуживания теплового насоса. Эксплуатация теплового насоса не сопряжена с большими расходами и окупается в течение 1,5–2 лет. Долговечность. Тепловой насос способен работать 25–30 лет и более. Несмотря на наличие серьезных плюсов, отопление домов с помощью теплового насоса в нашей стране – явление довольно редкое (для сравнения – в Швеции 70 % домов обогреваются таким способом), что объясняется тем, что первоначальная стоимость оборудования достаточно высокая (порядка 300 000–350 000 рублей), потребуются масштабные земляные работы, которые обойдутся не дешево. Кроме того, есть немало относительно недорогих видов топлива, которые могут быть применены для целей отопления жилых домов.

Тем не менее перспектива применения геотермальной системы вполне оптимистичная, тем более что есть реальная возможность нивелировать затраты.

Практика показывает, что примерно 1 месяц в году насос работает на полную мощность, в остальное время его нагрузка не превышает 70–80 % от максимальной. Поэтому можно купить менее мощный насос, который обеспечит потребности в тепле до конкретного температурного показателя, а когда температура достигнет расчетного значении, следует использовать второй теплогенератор, например, электронагреватель, котел, работающий на каком-либо виде топлива, гелиоколлектор. Но, чтобы рассчитать и правильно подобрать тепловой насос, необходимо привлечь специалиста, хотя сделать приблизительные расчеты можно и самостоятельно.

Для этого надо знать тепловую потребность дома (для старой постройки и некачественной теплоизоляцией составит 75 Вт/м, для нового дома с качественной теплоизоляцией – 50 Вт/м, для низкоэнергетического дома – всего 30 Вт/м) и умножить ее на общую площадь.

Отопление дома с помощью теплового насоса будет полноценным только тогда, когда теплоизоляция постройки обеспечена на высоком уровне, что минимизирует энергопотери.

И последнее замечание: монтировать тепловой насос можно либо перед закладкой фундамента, либо в процессе выполнения строительных работ.

Подробно об отоплении домов тепловыми насосами рассказывается в этом видео :

Читайте также:  Стиль лофт в интерьере: 100+ стильных индустриальных решений и фото идей

Тепловые насосы: откуда они забирают тепло и как помогают сэкономить на отоплении?

. а вертится она вокруг Солнца, — весь ее и его «планетарный» потенциал может быть направлен на пользу человечества. Возобновляемые источники энергии — наше неизбежное будущее, и потому ученые всего мира давно и активно работают над формами их использования. Одна из таких разработок — находящие все более широкое применение тепловые насосы, служащие для отопления жилищ

Тепловой насос — это устройство, обеспечивающее теплообмен с энергоаккумулирующими природными средами, такими как грунт, атмосферный воздух, подземные и наземные воды. Источником тепла для них могут служить также сточные воды, отработанный воздух из вентиляционных установок и систем охлаждения промышленного оборудования; дымовые газы; тепловыделения, сопровождающие различные производственные процессы. При этом не происходит истощения природных ресурсов, а перевод одного вида энергии в другой протекает без потерь.

Использование гелиоустановок, также аккумулирующих энергию солнца, оправданно далеко не всегда и не везде, так как их эффективность напрямую зависит от климатических особенностей местности, времени года, продолжительности светового дня. В отличие от них, система на основе теплового насоса функционирует непрерывно, без всякой привязки к погоде и «географии».

Как осуществляется передача тепла?

Тепловой насос подразумевает наличие трех контуров: наружного (коллектор для съема тепла), внутреннего (трубопровод системы отопления) и промежуточного, заполненного хладагентом, за счет которого происходит теплообмен между двумя основными контурами. Сам процесс выглядит так.

Схема взаимодействия трех контуров теплового насоса

Теплоноситель наружного контура (30-процентный раствор этанола, пропилен- или этиленгликоля, называемый рассолом), циркулируя по коллектору, нагревается на 4–5°С и, протекая через испаритель, отдает собранное тепло. В результате воздействия этого тепла на хладагент он переходит из жидкого в газообразное состояние (давление среды низкое, температура составляет –3. –5°С) и по промежуточному контуру попадает в компрессор, где его давление и температура резко возрастают. Далее нагретый газ выталкивается в конденсатор, в котором тепло передается теплоносителю из контура системы отопления. Давление и температура хладагента снижаются, он опять превращается в жидкость, поступает в испаритель, и весь процесс повторяется.

В системе на основе теплового насоса теплоноситель нагревается не так сильно, как это происходит с традиционным отопительным оборудованием, благодаря чему воздух в помещениях не пересушивается и дышится в них легче

Типы тепловых насосов

Источники низкопотенциальной энергии, используемые тепловыми насосами, обуславливают их разделение на следующие типы: «грунт-вода» (где грунт — это поставщик тепла, а вода — теплоноситель), «вода-вода», «воздух-вода» и «воздух-воздух». Тепловые насосы c жидкими теплоносителями в наружном и внутреннем контурах, работающие в режимах зима/лето, по существу являются реверсивными чиллерами с водяным охлаждением.

Грунтовой теплообменник. Он представляет собой длинную (несколько сотен погонных метров) нитку трубы, уложенную кольцами или змейкой в траншеи либо погруженную в вертикальные скважины. Протяженность контура и глубину скважин подбирают, исходя из необходимой тепловой производительности, диаметра трубопровода и характера грунта на участке (его теплопроводности, теплоемкости и пр.). Срок службы геотермального теплообменника достигает 50–80 лет.

Трубы, обычно Ø 32 или 40 мм, могут быть изготовлены из сшитого полиэтилена PE-XAа либо из полиэтилена ПЭ 100 (обратите внимание: изделия из полипропилена в таких системах не используют). Стыковку отрезков трубопровода выполняют методом электрофузионной сварки, а также с помощью специальных элементов, обеспечивающих высокую надежность подземных соединений (применение в данных условиях обычных компрессионных фитингов чревато протечками, со всеми вытекающими отсюда последствиями).

Как и кондиционер, летом установка может работать на создание прохлады в помещениях. Так как температура под землей летом ниже, чем на воздухе, в режиме пассивного охлаждения компрессор не включают, что сохраняет до 85% электроэнергии. Холодная вода направляется либо в рекуператор, либо в отопительные контуры пола, стен или потолка (так называемый «холодный потолок»).

Схема теплового насоса с вертикальными зондами

Один из вариантов устройства грунтового теплообменника — вертикальные зонды, которые погружают в несколько скважин, пробуренных на 60–100 м и впоследствии уплотняемых заполнителем с высокой теплопроводностью, который обеспечит зонду хороший теплосъем с грунта. Бетонит для этих целей не годится, так как создаст, наоборот, теплоизолирующий эффект; щебень также неприемлем из-за опасности механического повреждения трубы. Оптимальным вариантом будет смесь песка с добавлением небольшого количества бентонита и цемента.

Средняя теплоотдача грунта равна 50–60 Вт/пог. м, и в сумме скважины должны обеспечивать установленную расчетами величину теплосъема. К примеру, в случае теплового насоса на 10 кВт общая глубина скважин должна составить порядка 200 м.

Поскольку на глубине ниже 15 м грунт имеет постоянную температуру (≈ 8°С), такие установки функционируют стабильно и эффективно. Кроме того, они не занимают большой площади на участке, однако, чтобы исключить снижение производительности системы или замораживание трубопровода из-за взаимовлияния теплообменников, расстояние между стволами скважин (как правило, не меньше 10 м) должно быть выдержано строго согласно проекту.

Основное условие эффективности и экономичности теплового насоса — качественно утепленный дом пассивного типа (с теплопотерями не более 60–80 Вт/м²), в котором температура теплоносителя в системе обогрева не превышает 45°С

Схема теплового насоса с горизонтальным коллектором

Второй вариант грунтового теплообменника — горизонтальный коллектор. Его закапывают в землю на площади 6 и более соток на глубину, определяемую теплотехническим расчетом (в среднем 0,8–1,4 м). Она должна быть такой, чтобы грунт на этом уровне хорошо прогревался солнцем и находился по возможности поближе к верховодке — первому водяному горизонту (у влажного грунта лучше теплосъем). Промежуток между петлями коллектора составляет не менее 0,6–1,0 м и также вычисляется при проектировании системы. Неправильно подобранная глубина закладки контура и недостаточное расстояние между его нитками чреваты промораживанием трубопровода, а следовательно, некорректной работой и даже выходом системы из строя. Учитывая же ее неприспособленность для ремонта (придется перекапывать немалую площадь участка и по новой укладывать сотни метров труб), любая ошибка в расчетах оборачивается серьезными проблемами.

Теплоотдача грунта в данном случае равна 20–30 Вт/м², то есть трубопровод для теплового насоса на 10 кВт должен иметь длину около 500 м.

Читайте также:  Съемник шаровых опор своими руками - варианты изготовления

Если почва на участке каменистая, контур укладывают на песчаную подстилку, а чтобы избежать повреждения трубы засыпку делают мягким грунтом. Ставить над коллектором какие-либо постройки, бетонировать дорожки или высаживать деревья с мощной корневой системой и обширной кроной нельзя. Во-первых, это риск возникновения в коллекторе течей и поломок, а во-вторых, — затенение и, как следствие, недостаточный прогрев площади теплосбора. Допустимый вариант — разбить здесь лужайку с насыпными дорожками или устроить небольшие цветники.

Тип наружного коллектора для теплового насоса выбирают, исходя из природных условий местности, наличия свободной площади на участке, а также требуемой производительности оборудования

Система типа «вода-вода» в виде двух скважин

Системы типа «вода-вода». Из всех низкопотенциальных источников тепла подземные воды, на протяжении года имеющие стабильную температуру 5–8°C, дают наибольшую теплоотдачу. Для организации системы требуются две скважины: из одной посредством погружного насоса вода подается в установку, а в другую отводится уже отработанная жидкость, которая далее уходит обратно в грунт. Расстояние между скважинами — не менее 5 м. При этом первая из них должна обладать необходимым дебетом и располагаться выше по течению подземного потока.

Следует иметь в виду, что при поднятии воды с глубины свыше 15 м, а также в случае установки мощностью более 30 кВт существенно возрастает расход электроэнергии. Кроме того, из-за загрязненности воды будет страдать испаритель теплонасоса. Ну и наконец, дебит подающей скважины со временем может пойти на убыль.

Схема теплового насоса с прокладкой наружного контура по дну водоема

Хорошо аккумулирующей тепло средой является открытый водоем. Чтобы питать теплонасос, он должен быть проточным, с достаточным массивом воды и не промерзать в морозы на всю глубину. Трубы протягивают по дну (температура там относительно стабильна), нагружая их из расчета 5 кг/пог. м для предотвращения всплытия. При теплоотдаче порядка 35 Вт/пог. м для установки производительностью 10 кВт понадобится трубопровод протяженностью около 300 м.

Воздушные системы. Современные кондиционеры, переключенные в режим нагрева, по сути, работают по принципу теплонасоса типа «воздух-воздух». Они отбирают тепло у согретого солнцем наружного воздуха и направляют его в дом. Однако такое отопление будет функционировать только в случае, когда столбик термометра не опускается за 0°С. До последнего времени воздушные тепловые насосы также были эффективны лишь в ограниченном диапазоне температур, нижний порог которого находился на отметке –10°С, при этом экономия электроэнергии составляла до 75%. При дальнейшем похолодании установка уже подключала ТЭНы, и ее энергоэффективность снижалась, а когда температура переваливала за –20°С, отопление обеспечивалось одним электричеством.

Схема ТН типа «воздух-воздух»

Теплонасосные системы, черпающие энергию из воздуха, в последние годы интенсивно совершенствовались. Диапазон их рабочих температур расширен до –25°С, коэффициент преобразования тепла составляет 3 и более (для сравнения: у грунтовых теплообменников он равен минимум 4) — это означает, что установка генерирует в три раза больше энергии, чем потребляет. Системы поставляются полностью автоматизированными, по желанию заказчика — в комплектации с бойлером и солнечным коллектором. Безусловное преимущество такого оборудования — небольшие первоначальные затраты, что является значимым критерием выбора.

Зачастую застройщики сталкиваются с проблемой негазифицированности районов проживания или нехватки выделенной электрической мощности. Иногда газификация частного дома обходится в баснословную сумму или стоимость 1 кВт·ч электроэнергии зашкаливает. В этих случаях ищут альтернативные варианты отопления коттеджа, стремясь к полной независимости от поставщика энергоносителей, даже при относительно высокой стоимости оборудования. Монтаж теплового насоса в первую очередь актуален при отсутствии газа, поскольку этот источник тепла пока что остается самым дешевым в нашей стране. При выборе установки стоит обратить внимание на ее комплектацию и ограничения в эксплуатации.

Комплектация и монтаж установки

В комплекс оборудования тепловой установки входят: циркуляционный насос наружного контура с реле давления, конденсатор, испаритель, компрессор, дроссельный клапан, насос системы отопления, контроллер. К этому может быть добавлен встроенный водонагреватель на 150–180 л и/или контур пассивного охлаждения, а также электронагреватель. Наличие последнего позволяет ощутимо сократить стартовые затраты на устройство геотермальных и водных теплообменников и ускорить окупаемость установки в целом. Каким образом?

Мощность теплового насоса определяют из расчета пиковой нагрузки в период самых низких зимних температур. Но поскольку держатся они в общей сложности не дольше двух-трех недель, «завышать» производительность установки экономически нецелесообразно. В данном случае оправданной будет организация системы по бивалентной схеме, то есть на базе двух источников — теплового насоса с мощностью ниже расчетной, на долю которого приходится порядка 85–90% вырабатываемой за год энергии, и электронагревателя, покрывающего оставшиеся 10–15%. При вычислении данного соотношения учитывают не только характеристики оборудования, но и стоимость тепла, получаемого от того и от другого источника. Второй теплогенератор включается в процесс обогрева на период пиковых нагрузок, «выравнивая» таким образом энергоэффективность теплового насоса в течение года.

Дополнительным источником тепла в бивалентной схеме может служить не только ТЭН, но и газовый, жидко- или твердотопливный котел, солнечные коллекторы. В любом случае аккумуляция тепла происходит в буферном накопителе воды или комбинированном накопителе-водонагревателе. Применение водонакопителя гарантирует стабильность работы системы отопления, а также повышает ее экономичность за счет возможности запасаться теплом в ночное время, когда действует низкий тариф на электроэнергию.

Теплотехнический расчет термальных установок должен проводиться на основании показателей, реально отражающих климатические условия конкретного региона. Нормы, справедливые для стран с более мягким климатом, на большей части территории России не «работают»

График соотношения затрат на отопление в зависимости от температуры воздуха и мощности насоса

В отличие от трудоемкой прокладки наружных коллекторов, монтаж агрегатной части установки несложен, тем более что ряд производителей предлагают теплонасосы в виде уже готовых моноблоков со всеми комплектующими. К оборудованию подводят электричество и подключают контур теплосъема, трубы низкотемпературной системы отопления (теплый пол, климатические стеновые панели и др.) и при необходимости — контур ГВС.

Читайте также:  Укладка мягкой черепицы: описание и характеристика, фото

Приобретение теплового насоса и монтаж оборудования (без прокладки коллектора) обойдутся в сумму от 12 до 50 тыс. руб./кВт. Окупается установка примерно за 5–9 лет. По экономичности эксплуатации она стоит на втором месте после газового котла и в четыре раза превосходит электрические системы.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен, чтобы ничего не пропустить!

Как работает геотермальный тепловой насос

Повсеместное внедрение энергосберегающих технологий, позволило многим потребителям отказаться от использования традиционных видов топлива в пользу альтернативных источников энергии. Сравнительно недавно, отечественные покупатели смогли убедиться в эффективности и экономичности тепловых насосов. А после появления СОР, преимущества систем, получающих тепло от воды, земли, воздуха, стали особенно очевидны.

Среди нетрадиционного отопительного оборудования, особого внимания заслуживает геотермальный тепловой насос. Имея простую конструкцию, теплонасос способен эффективно отапливать дом, практически любой площади.

ТН нагревает теплоноситель до температуры +65°С, чего более чем достаточно для отопления дома с помощью теплых полов и радиаторов. Дополнительным преимуществом является возможность получить горячую воду для бытовых нужд.

Что такое геотермальный насос

Геотермальные тепловые насосы отопления – это автономные станции, использующие низко потенциальную тепловую энергию земли и грунтовых вод, для обогрева дома. Теплонасосы, использующие энергию грунта, уже давно используются в странах ЕС, Америки и Азии.

Многолетняя практика применения геотермальных тепловых насосов для отопления домов, не только показала целесообразность дальнейшего применения станций, но и позволила увидеть и устранить определенные недостатки.

Теплоснабжение с применением геотермальных насосов основано на использовании низко потенциальной энергии. По сути, теплонасос, это тот же кондиционер, только работающий на нагрев. Есть и отличия. Конструкция ТН более приспособлена на обогрев, чем на охлаждение помещений.

В отличие от воздушных теплонасосов, необходимыми условиями для эффективной работы не является положительная температура окружающей среды. Коллектор, по которому происходит забор тепловой энергии, расположен ниже уровня промерзания грунта. Поэтому, допускается применение теплового насоса в северных широтах.

Наибольшей популярностью пользуются комбинированные системы солнечного отопления и геотермального насоса. Работая в связке, оборудование получает достаточно энергии, для комфортного обогрева дома и обеспечения нужд ГВС.

Как работает геотермальный насос

В принципе работы используют так называемые геотермальные процессы. Ниже уровня промерзания грунта, земля имеет постоянную плюсовую температуру. По мере углубления в грунтовую породу, температура постепенно увеличивается.

Принцип работы системы геотермального теплоснабжения с тепловыми насосами заключается в использовании и преобразовании полученной энергии для нагрева теплоносителя дома. Происходит это следующим образом:

    Устанавливается геотермальный контур отбора, заполненный рассолом (пропиленгликолем).

Контур соединен с вертикальными геотермальными зондами, помещенными в скважины глубиной 60-100 м, либо горизонтальным коллектором, уложенным на глубине свыше 1 метра.

  • Рабочая жидкость в контуре циркулирует по замкнутому кругу между зондов и нагревается до 5-6°С, после чего подается в приемник теплового насоса.
  • Дальше ТН работает также, как и остальные модели, аккумулирующие тепло из окружающей среды. Насос имеет следующее устройство:

      Замкнутый контур – по трубкам циркулирует фреон, переходящий из жидкого в газообразное состояние.

    Испаритель – модуль, соединенный с приемником ТН. В емкости происходит испарение фреона, при этом поглощается тепло от разогретого пропиленгликоля.

    Фреон, в газообразном состоянии, подается в компрессор насоса. Там создается давление, разогревающее газ до +65°С, и дальнейшее впрыскивание его в конденсатор.

  • Конденсатор – разогретый фреон опять преобразовывается в жидкость, но уже нагретую до высокой температуры. Через стенки конденсатора происходит теплообмен, посредством чего нагревается теплоноситель водяного отопления дома.
  • Геотермальный насос обеспечит комфортную температуру обогрева помещений +23 +25°С. Этого показателя более чем достаточно для отопления в зимнее время года.

    Геотермальный насос устроен как источник тепла для низкотемпературных систем отопления. Хотя теплонасос можно подключать к радиаторным схемам, производители рекомендуют использовать для нагрева теплоносителя в теплых полах.

    Принцип работы геотермального теплового насоса обеспечивает абсолютную безопасность использования оборудования. В летнее время года станция работает на охлаждение.

    Насос типа земля-вода

    Системы геотермального отопления и охлаждения полностью зависят от эффективности забора тепла из грунта «рассолом». Существует два варианта прокладки контура, обеспечивающих различные характеристики теплоэффективности:

      Горизонтальный теплообменник – глубина заложения контура ниже промерзания земли, что не требует использования сложной буровой техники, тщательного планирования и изготовления проектной документации. Трубы закапывают на глубину от 1 м. Минусом данного решения является то, что длина петли геотермального контура должна быть очень большой.
      К примеру, для отопления дома с площадью 220 м², потребуется расположить трубы на площади 600 м², поэтому, проведение работ возможно только при условии большой придомовой территории.

    Вертикальный теплообменник – вариант установки теплового насоса с геотермальными зондами. Требует бурения специальных скважин, глубиной около 200 м и диаметром 150 мм, для расположения зондов. Преимуществом вертикального контура является стабильная высокая температура на глубине скважин +18°С. В качестве минусов можно выделить высокую стоимость работ.

    Установка геотермального ТН требует проведения глобальных земляных работ, что ограничивает популярность систем отопления данного типа.

    Насос типа вода-вода

    Существует альтернативный вариант отопления дома геотермальной энергией, взятой из грунтовых вод. Работы также проводят двумя способами:

      Теплообменник на дне водоема – одно из популярных решений. Не требует капитальных затрат и проведения масштабных земляных работ. Трубы укладывают на дно, рядом расположенного озера или пруда, а при условии получения соответствующего разрешения, речки. Минимальным требованием для установки является расположение водоема не более 100 м от отапливаемого помещения, глубина не менее 3 м.

  • Использование артезианской скважины – принцип работы основан на том, что воду прямо качают из скважины, прогоняя через тепловой насос. Такое решение требует изготовления второй скважины, для сброса воды и поддержания равновесия, для предотвращения изменения давления в пластах.
  • Как подобрать геотермальный насос

    Главным требованием при геотермальном отоплении с использованием теплового насоса, является определение соответствия условий для установки станции. Не в каждом доме удастся установить ГН. Ограничения применимости в основном связаны с рельефом, глубиной пролегания грунтовых вод, общей площади приусадебного хозяйства, наличием расположенного рядом со зданием водоема и т.д.

    Читайте также:  Установка ванной: особенности выбора, варианты размещения, схемы подключения и идеи украшения (90 фото)

    Предварительные расчеты и проектную документацию составляет специалист компании, продающей отопительное оборудование. При выборе подходящей модели, обращают внимание на следующие параметры:

      СОР – под сокращением, принятым во многих странах мира, скрывается соотношение, указывающее на рентабельность установки, а точнее производительность насоса по отношению к затраченному электричеству. Так, СОР 3 означает, что на каждый 1кВт электроэнергии, необходимой для поддержания работы устройства, будет произведено 3 кВт тепловой энергии.

    Укладка геотермального контура – производительность прямо влияет на общую площадь уложенного в грунт трубопровода. Для предварительных расчетов, будет достаточно умножить общую отапливаемую площадь на 3. Полученный результат укажет на то, какие размеры участка будут необходимы для укладки контура.

  • Функциональные возможности. Дом, оборудованный геотермальным тепловым насосом, отапливается зимой, и при условии приобретения дополнительного оборудования, охлаждается летом. Чтобы это стало возможным, дополнительно устанавливаются сплит системы.
  • КПД геотермального насоса намного выше, чем у любого другого отопительного оборудования. Своевременные модели имеют коэффициент СОР равный пяти. Для сравнения, электрокотел вырабатывает на каждый 1 кВт, 0.09-0.99 кВт тепловой энергии.

    Как рассчитать мощность ГН

    ГН выдает температуру теплоносителя равную 65°С, при максимальной нагрузке. Оптимальными считаются параметры, находящиеся в пределах 45-50°С. ТН подключается к низкотемпературным системам отопления. Коэффициент мощности и другие параметры, рассчитываются с учетом особенностей эксплуатации:

      Мощность теплонасоса – на 1 квадратный метр, понадобится тепловая мощность, равная 0,7 кВт. Для обогрева частного дома в 200 м², выбирают установку с производительностью 14 кВт.

    Расчет геотермального контура – при вычислениях принимают во внимание влажность и тип грунта, а также средний уровень точки промерзания. В среднем, для получения 1кВт тепловой энергии, потребуется 40-60 метров водяного контура, уложенного в грунт.

  • Расходы электроэнергии – геотермальный насос работает за счет электричества, необходимого для создания принудительной циркуляции теплоносителя в первичном водяном контуре, а также нагнетания давления фреона в компрессоре. Чем выше СОР, тем меньше будут затраты электроэнергии и выше окупаемость теплонасоса.
  • Производители геотермальных насосов

    При выборе отопительной геотермальной техники, немаловажную роль играет подбор производителя. Если учитывать качество и надежность оборудования, то лучшие тепловые насосы выпускают немецкие производители.

    Стабильно хорошие отзывы заслуживают модели, предлагаемые следующими производителями:

      Viessmann – продукция компании отличается высокой производительностью. В частности, насосы Vitocal 300-G/-W Pro способны развивать мощность до 290 кВт. Максимальный нагрев теплоносителя 60°С. Станции Viessmann укомплектовываются интегрированными накопительными емкостями, для обеспечения нужд ГВС, различной вместимостью.

    Buderus – в отличие от предыдущего производителя, компания делает акцент на бытовых приборах отопления, мощностью до 60 кВт. Подача теплоносителя с температурой 65°С. Шум от геотермального насоса Buderus всего 40 дБ, благодаря специально сконструированной изоляции. Можно спокойно эксплуатировать теплонасос непосредственно в доме, рядом с жилыми помещениями.

    Vaillant – компания предлагает все типы геотермальных насосов. Отдельно разработаны серии для укладки водяного коллектора на дно водоема, использования геотермальных зондов и укладки контура ниже точки промерзания. Теплоноситель на выходе прогревается до 60°С. Максимальная производительность 46 кВт. Недостатком продукции компании Vaillant является скромный выбор ГН, что, впрочем, компенсируется высоким качеством продукции.

  • Stiebel Eltron – продукция компании предназначена для частичной и полной компенсации потребностей жилых помещений в тепле. Все модели интегрируются в систему вентиляции и в летнее время года работают на охлаждение. Максимальная производительность ГН Stiebel Eltron 98 кВт.
  • Ассортимент выпускаемой продукции огромен. При выборе лучше ориентироваться на мнение специалиста.

    Стоимость геотермального оборудования и монтажа

    Чтобы подсчитать, во сколько обойдется приобретение и установка геотермальной отопительной системы, учитывают следующие четыре фактора:

      Приобретение станции – себестоимость ГН зависит от производителя и мощности модуля. Средняя стоимость варьируется от 80 до 1200 тыс. руб. и выше. Дороже всего обойдется оборудование немецких производителей, но переплаты в данном случае оправданы, по причине высокого качества и надежности.

    Обустройство участка геотермальных полей или земляные работы – дешевле всего обходится горизонтальный геотермальный контур теплового насоса. При желании, можно самостоятельно вырыть траншеи, по предварительно подготовленному проекту, что уменьшит стоимость работ практически вдвое.

    Монтаж геотермального насоса – прокладка трубопровода и подключение его к емкости с испарителем, правильно выполнит только квалифицированный специалист. На монтажных работах лучше не экономить и предоставить профессионалам выполнение работ.

    Преимущества и недостатки геотермальных отопительных насосов

    Отзывы о геотермальных насосах теплоснабжения и реальный опыт эксплуатации, помогают выявить сильные и слабые стороны оборудования. К недостаткам геотермального насоса можно отнести:

      Высокие нормативные требования к геотермальным тепловым насосам, а точнее прилегающей территории. Станция не может быть установлена в любой местности. Первоначально потребуется провести геологическую разведку, и определить, будет ли целесообразно использовать ГН или лучше выбрать другой источник тепловой энергии.

    Стоимость – не каждый хозяин частного дома, в состоянии выложить за приобретение и установку насосного оборудования порядка 350-500 тыс. руб. Некоторые банки предлагают льготное кредитование на приобретение оборудования, также можно воспользоваться государственной помощью (если она предусмотрена).

  • Изменения в геотермальном контуре в первый год эксплуатации – уложенные трубы проседают, что приводит к уменьшению скорости циркуляции пропиленгликоля. В результате, снижаются показатели теплоотдачи и характеристики СОР. Поэтому, через год эксплуатации проводится аудит первичного водяного контура, что часто неудобно и приводит к дополнительным расходам на облагораживание территории.
  • Вот практически и все недостатки геотермального насоса. Теплонасос, в противовес этому, обладает достоинствами, перевешивающими существующие минусы:

      Экономичность – сравнение затрат на газ, твердое топливо и на электричество, расходуемые традиционными котлами отопления, покажет, что ГН является более выгодным. Причем, экономическая выгода настолько существенна, что позволяет окупить затраты на покупку и установку модуля уже через 4-5 лет.

    Функциональность – существует возможность использования геотермального оборудования для отопления и кондиционирования помещений. Если учесть, что в летнее время года теплонасос будет продолжать работать как кондиционер и обеспечивать дополнительную экономию электроэнергии, становятся очевидным, целесообразность приобретения.

    Читайте также:  Утепление, усиление шумоизоляции двери
  • Длительный срок эксплуатации – сам теплонасос сможет проработать и 100 лет, но отдельные узлы потребуют ремонта уже через 30-50 лет. После проведения ремонтных работ, можно будет продолжить использовать оборудование в обычных условиях эксплуатации.
  • Геотермальные насосы в странах ЕС устанавливают не только в жилых помещениях. Некоторые крупные промышленные центры, отапливают с помощью тепла, отдаваемого грунтом или водой. Большой опыт эксплуатации показывает экономическую выгоду и целесообразность вложения средств в тепловые геотермальные установки.

    Тепловой насос: как обогреть дом энергией земли

    Одна из альтернатив отопления, позволяющая не зависеть от стоимости газа и энергоресурсов, — это тепловой насос. Это инновационный метод, при котором тепловая энергия для обогрева «добывается» из окружающей среды. Как именно прибор производит тепло? Сколько стоит установка теплового насоса и каким будет ежемесячный платеж? И почему тепловой насос «Экомер» можно считать уже бытовым прибором? На эти вопросы ответил директор компании «Умград» Алексей Цымбал.

    Принципы работы теплового насоса

    «По сути, тепловой насос — это холодильник наоборот. Если углубляться в физику — это свойство вещества рабочего тела испаряться и конденсироваться при разных температурах в зависимости от давления. Если простыми словами — вот вы покупаете в супермаркете продукты, кладете их в холодильник, холодильник отбирает у них тепло и выкидывает на заднюю стенку, то есть она горячая постоянно. Теперь представьте, что у вас таких продуктов неограниченный и бесплатный запас», — объясняет Цымбал.

    В качестве источника тепла этот насос использует теплоту грунта под землей. Ее температура постоянная, стабильная и равна примерно среднегодовой. Для Сибири — это от 2 до 5 градусов по Цельсию. Стоит отметить что, тепловая энергия грунта постоянно восстанавливается от солнечной радиации и от потоков радиогенного тепла земных недр.

    Чтобы установить тепловой насос, в земле бурят ряд скважин. В них закладывают геозонды — это специальная вертикальная система трубопроводов, в которой циркулирует теплоноситель. Хладагент снимает с грунта низкопотенциальную теплоту и переносит в тепловой насос, который и преобразует ее в более высокие показатели.

    Для теплового насоса нет ограничений ни по площади, ни по назначению помещения. Систему можно использовать для детсадов, больниц, школ, коттеджных поселков и производственных зданий. Тепловой насос можно ставить и в уже построенный дом, используя существующую систему отопления.

    С тепловым насосом обычно монтируют теплый пол или систему фанкойлов — воздушных вентиляторов-теплообменников. Тепловой насос — вещь низкотемпературная, он в среднем нагревает носитель от 40 до 55 градусов Цельсия. Это более чем достаточно для теплого пола, температура которого для взрослых помещений по СНиП должна быть 26 градусов, а для детских — 24 градуса Цельсия.

    Тепловой насос без проблем справляется с круглогодичным обеспечением горячей водой. Однако надо учитывать, что температура воды в бойлере, как правило, достигает 60 градусов Цельсия.

    «Эффективность работы теплового насоса определяется коэффициентом преобразования, КОП. КОП — это соотношение электроэнергии, которую потребляет тепловой насос, к тепловой энергии, которую он отдает. Для нашего региона средний КОП — 3,5, то есть на каждый киловатт электроэнергии тепловой насос отдаст 3,5 киловатта тепла. Это цифры для классической схемы, у нас есть новая разработка, у нее КОП не менее 4», — рассказывает специалист.

    Тепловому насосу задается температура, требуемая в доме. Исходя из внешних условий, он достигает и поддерживает ее.

    Тепловой насос, газ или электричество?

    Тепловому насосу не избежать сравнения с отопительными системами, которые работают на газу или электричестве. Наверное, главное преимущество теплового насоса перед газом — то, что установка не требует согласований.

    Второе — это полная безопасность. Отсутствуют процессы горения, нет никаких отходов. Тепловой насос надежен, срок службы прибора не менее 15 лет, его работой полностью управляет автоматика, отмечает Цымбал. «В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании. Поставили, нажали на кнопку и забыли. Но также есть модели с модулем GSM — для желающих изменить какие-либо параметры с телефона», — добавляет он.

    Стоимость инсталляции теплового насоса пока немаленькая. На дом площадью в 100 квадратных метров установка классического варианта обойдется от 800 тысяч до более 1 миллиона рублей. Но, по словам директора компании «Умград», есть новые разработки, которые снижают затраты в два раза. Это вполне сопоставимо с подключением газа.

    Эксплуатационные затраты на работу теплового насоса и газового котла примерно равны. Однако есть предпосылки к тому, что природный газ может значительно вырасти в цене. По сравнению с электрокотлом тепловой насос гораздо выгоднее.

    «Допустим, имеем дом в 100 квадратных метров, он построен по СНИПам, и его теплопотери не превышают 100 ватт на квадратный метр, то есть его тепловая нагрузка 10 киловатт в час. За год и электрокотрел, и тепловой насос нарабатывают примерно 2300 часов, то есть оборудование произведет около 23 тысячи киловатт электроэнергии. Если тепловой насос работает с коэффициентом 4, то затраты в Новосибирске получаются примерно 13 тысяч в год, то есть чуть больше тысячи в месяц. Если отапливаться электричеством, то годовая сумма будет примерно 51 тысяча рублей», — приводит расчеты Цымбал.

    Бытовой тепловой насос «Экомер-ЕСО»

    «Нашей задачей было приблизить тепловой насос к бытовым приборам и создать вариант лучше, чем те, что уже есть на рынке. Так появилась новая линейка «Экомер-ЕСО», — рассказывает Цымбал.

    Размеры теплового насоса значительно уменьшились. Если в классическом виде он весит около 300 килограммов, то новинка — всего 70 килограммов, его спокойно могут перенести два человека.

    Тепловой насос стал инверторным, то есть его мощность плавно меняется, исходя из потребностей. Прибор сделали очень тихим, шум от него не превышает шум от бытового холодильника.

    «Сейчас установка занимает не 1,5-2 месяца, а до пяти дней, и не портит ландшафтный дизайн. Монтаж геоконтура в классическом виде — грандиозная работа, по участку ездят КамАЗы с грунтом, экскаваторы, буровые машины. Сейчас операции очень чистые, установка осуществляется с пятачка 4 на 4 квадратных метра двумя людьми ручным инструментом. При этом стоимость работ снизилась более, чем в два раза», — перечисляет преимущества директор компании.

    Читайте также:  Чем стереть фукорцин с кожи

    Области применения древесины: от масштабного строительства до домашнего изготовления мебели и поделок

    Под термином «древесина» принято понимать внутреннюю часть ствола дерева, расположенную под его корой и освобожденную от веток, луба и корней. К основным физико-техническим характеристикам этого материала относятся: прочность и износостойкость, привлекательный внешний вид, высокая теплопроводность и т.д.

    Применение и использование древесины

    Для изготовления инженерных сооружений и изделий различного назначения древесина используется с давних времен. К примеру, из этого материала был изготовлен мост через реку Тибр в Древнем Риме, в котором полностью отсутствовали скрепляющие компоненты из металла. Он был построен в 614 году до н.э. и простоял на своем месте 24 года!

    Так что же делают из древесины:

    • Различные виды мебели, включая корпусную, мягкую и решетчатую.
    • Изделия столярно-строительного назначения (оконные и дверные блоки, паркетная и половая доска, фрезерованные погонажные детали и т.д.).
    • Музыкальные инструменты, в том числе: скрипки, гитары, виолончели, рояли и т.д.
    • Деревянные суда (лодки, яхты, каноэ и др.).
    • Инвентарь для спорта (лыжи, биты, городки, клюшки).
    • Приборы точной механики и радиотехнические изделия (футляры радиоприемников, микроскопов и т.д).
    • Посуда и художественные изделия.
    • Тара (ящики, бочки и др.). и т.д.

    Древесина как конструкционный материал находит применение в автомобилестроительной промышленности, где она используется для создания деталей и узлов грузовых машин, сельскохозяйственной техники и элементов внутренней оснастки салонов авто «люкс» класса.

    Области использования древесины

    Из натуральной древесины изготавливается основная группа строительных материалов, использующихся для возведения сооружений различной сложности. Это клееный брус, оцилиндрованное бревно и сухой профилированный брус.

    С этой целью используется сырье хвойных пород, отличающееся более выраженной прямослойностью волокон и наличием большего количества смолистых веществ в их составе. Эти вещества препятствуют развитию гниения и разложения сердцевины дерева.

    Древесина более мягких, лиственных пород применяется в изготовлении мебели, декоративных и бытовых изделий.

    Различные изделия из древесины

    Благодаря своей красивой текстуре, оптимальной плотности, хорошей податливости обработке и достаточно высокой механической прочности, древесина является универсальным и практичным материалом для изготовления строительно-столярных, декоративных изделий, мебели и товаров культурно-бытового назначения.

    В число изделий, производимых из древесины лиственных и хвойных пород, входит широкий ассортимент разнообразных элементов небольшого поперечного сечения и деталей, изготовленных методом фрезеровки, а также точеных изделий. Сюда можно отнести:

    • Плинтусы, наличники, пояски, поручни для лестничных перил, карнизы, галтели, обшивки.
    • Паркетная продукция, включая штучный паркет, щитовой паркет, паркетную доску и мозаичный паркет.
    • Фанера толщиной от 3 до 19 мм.
    • Древесно-волокнистые плиты.

    Также из этого материала производят изделия столярного назначения, например, дверные и оконные блоки, состоящие из коробок, деревянных полотен и оконных створок, и строительные материалы, включая:

    • Балки и щиты перекрытий;
    • Щиты перегородок;
    • Элементы щитовых и каркасных домов и т.д.

    При этом качество вышеуказанной продукции определяется, исходя из множества различных параметров, основным из которых является влажность сырья, поступающего в обработку.

    Поделки своими руками

    Превосходные внешние качества, декоративность и удобство в работе (по данным параметрам ей можно присвоить «пятерку» по уже используемой нами ранее пятибалльной шкале оценки), древесина является одним из наиболее популярных материалов, используемых для создания всевозможных поделок и сувениров.

    Из нее можно изготовить огромное количество интересных и оригинальных вещей: дверки шкафа и столешницы для журнальных столиков, украшения, декоративные подставки, шкатулки и т.д.

    Что может быть сделано из древесины

    Пример №1 Пример №2 Пример №3 Пример №4 Пример №5 Пример №6 Пример №7 Пример №8 Пример №9

    При самостоятельной работе с древесиной различных видов следует иметь в виду, что в качестве облицовочного материала наиболее рационально использовать кап тополя, отличающийся легкостью, хорошей податливостью шлифовке и высокой декоративностью. Однако недостатком этого материала является его редкость.

    Гораздо более доступным материалом для домашних поделок можно назвать поленья дров, среди которых «встречаются» очень оригинальные «экземпляры». Их, при правильном распиле, можно использовать для облицовки столешниц и дверок шкафчиков.

    Из натуральной древесины также можно изготовить скамейки, статуэтки и другие предметы декора, которые могут стать дополнением любого интерьера.

    Мебель

    Дерево является основным сырьем для производства мебели, в том числе элитного уровня. При этом для создания различных видов мебели используются разные виды древесины:

    • Мягких пород (это кедр, ель, сосна, каштан, ольха, ива, тополь и т.д.)
    • Твердых пород (яблоня, орех, ясень, рябина, береза, бук и др.)
    • Очень твердых пород (самшит, граб, фисташковое дерево, акация).

    Твердость исходного сырья оказывает непосредственное влияние на продолжительность эксплуатации мебельных гарнитуров и отдельных изделий, изготовленных из натурального дерева. Однако мебель производится из древесины всех перечисленных видов, причем во всех случаях она может иметь высокое качество. Основное влияние на формирование стоимости готовой продукции оказывает отделка материала и конечный внешний вид мебели.

    Лесоматериалы

    Материалы и изделия из древесины принято подразделять на несколько основных групп:

    • Лесоматериалы, производимые методом механической обработки дерева. В их число входят круглые, пиленые, лущеные, строганные материалы.
    • Колотые и побочные продукты: древесная мука, опилки, стружка, щепа.
    • Модифицированная древесина, прошедшая обработку синтетическими смолами, пластифицированная аммиаком и др.
    • Древесные изделия (фанера, ДСП, столярные плиты, ДВП, древесно-слоистые пластики и т.д.)

    Древесина в строительстве домов и других сооружений

    Древесина является одним из основных материалов, использующихся в строительстве, для возведения зданий и конструкций различной сложности. С данной целью используется сырье как хвойных, так и лиственных пород дерева, имеющие определенный набор специфических характеристик, обуславливающих их применение в той или иной области.

    К примеру, для монтажа опалубки более рационально использовать материал хвойных пород, так как древесина лиственных деревьев плохо переносит нагрузку бетонной массы. Также хвойные деревья являются основным сырьем для производства бруса, из которого возводятся жилые дома и бани.

    Читайте также:  Цена за метр ковролина

    При этом считается, что для строительства бани лучше использовать сосну, произрастающую в северной местности. Такое сырье содержит минимальное количество влаги, имеет высокую прочность и устойчивость к растрескиванию.

    Продукты для копчения

    Помимо основной части дерева, в повседневной жизни мы активно пользуемся «отходами» деревообработки, такими, как дрова, опилки и щепа. Этот материал с большим успехом применяется в кулинарии, для копчения различных продуктов.

    Хорошо использовать с этой целью древесину лиственных деревьев, которая хорошо подходит и для мяса, и рыбы. Это может быть осина, придающая готовому блюду очень тонкий, изысканный аромат, а также бук, дуб и осина, образующие стойкий дым и насыщенный аромат.

    Изделия из отходов древесины

    В результате обработки древесного сырья на пиломатериалы средний выход готовой продукции составляет порядка 65 %. Оставшиеся 35 % приходятся на отходы в виде горбыля (14%), опилок (12%), обрезков и мелочи.

    В случае переработки пиломатериалов для производства строительных материалов, мебели и изделий бытового назначения получается около 40% отходов (это опилки, срезки, стружка). Поэтому, для более рационального использования этого материала, данная «отбраковка» также находит применение в промышленности.

    В частности, древесные опилки используются для изготовления теплоизоляционных и стеновых материалов, в состав которых входят вяжущие растворы. Кроме того, они являются одним из компонентов перегородочных и отделочных гипсовых плит. Также стружка используется для производства древесно-стружечных плит.

    Из кусковых отходов небольшого размера и обрезков путем дробления получается стружка для изготовления ДСП, арболита и т.д. Крупные отходы используются для создания клееных конструкций различного назначения (шпал, брусьев, оконных блоков и т.п).

    Экоизделия из отходов ценных пород древесины:

    Достоинства и недостатки материала

    Таким образом, к основным достоинствам древесины можно отнести:

    • Малый объемный вес, составляющий порядка 500 кг/м3.
    • Высокая относительная и удельная прочность.
    • Высокая упругость (благодаря этому показателю древесина может применяться в сейсмоопасных районах).
    • Хорошая стойкость к химическому воздействию.
    • Превосходные теплоизолирующие свойства.
    • Отличные акустические характеристики, позволяющие использовать древесину для обустройства лучших концертных залов мира.
    • Безопасность для человека и экологичность.
    • Простота в добывании.
    • Удобство и быстрота в работе (с этой точки зрения ей можно присвоить твердую «пятерку» по пятибалльной шкале оценки).
    • Отсутствие сезонных ограничений при работе.

    Недостатки древесины:

    • Различие механических свойств в зависимости от породы.
    • Подверженность изменению формы и размера в результате набухания, усушки, коробления и других естественных процессов.
    • Возможность растрескивания.
    • Возникновение гнилостных процессов в результате воздействия бактерий и микроорганизмов.
    • Слабая пожаростойкость.

    Возвращаясь к нашей оценочной шкале можно сделать резонный вывод, что древесина как универсальный природный материал заслуживает «отлично» за доступную стоимость, удобство в работе, внешний вид и экологичность. А за долговечность и практичность ей можно присвоить твердую «четверку».

    Все о древесных материалах

    1. Что это такое?
    2. Основные требования
    3. Обзор видов
      • Натуральные
      • Пропитанные
      • Прессованные
      • Слоистые
      • Клееные
      • Слоистопрессованные
      • Древеснопластические
    4. Особенности использования

    Древесные материалы, в виде тонких листьев и плитные, считаются популярным вариантом для применения в строительстве и отделке зданий, сооружений. Они довольно разнообразны по своим размерным параметрам, прочности, внешнему виду, но всегда имеют в своей основе натуральные компоненты. Разобраться в том, что это такое, какая листовая древесина является экологически чистой, поможет обзор различных вариантов такой продукции.

    Что это такое?

    Древесные материалы представляют собой разновидность продукции, получаемой в результате обработки натуральной основы. Они могут иметь конструкционное, поделочное, теплоизоляционное назначение. В качестве основы всегда выступает натуральная древесина, подвергающаяся механическому воздействию или влиянию физико-химических методов обработки. По своим свойствам материалы этой группы превосходят необработанные натуральные аналоги. Они более устойчивы к эксплуатационным нагрузкам.

    У древесных материалов есть очевидные достоинства:

    • широкий размерный диапазон;
    • эстетические преимущества;
    • удобство монтажа;
    • устойчивость к воздействию внешней среды;
    • возможность дополнительной обработки.

    К недостаткам можно отнести относительную экологическую безопасность — при изготовлении некоторых прессованных изделий в плитах используются клеи на фенолоформальдегидной основе. Кроме того, по степени влагостойкости древесные материалы иногда также уступают массиву.

    При отсутствии антипиреновой пропитки они горючи, подвержены развитию гнили и плесени, привлекают насекомых.

    Основные требования

    Древесные материалы должны соответствовать определенному ряду требований. При их изготовлении допустимо использование хвойных и лиственных пород растений, а также отходов их заготовки, обработки. Дополнительно могут использоваться включения не из древесины: смолистые, клеевые на натуральной основе, виниловые и из других полимеров, бумажные.

    Для склеивания заготовок возможно применение следующих методов:

    • на зубчатый шип по длине;
    • на ус по ширине;
    • на гладкую фугу в обеих плоскостях.

    Все прочие требования имеют не общий, а индивидуальный характер, поскольку меняются в зависимости от типа и назначения материала.

    Обзор видов

    Классификация древесных материалов достаточно обширна и разнообразна. Часть из них получают путем переработки отходов, полученных при пилении, строгании, применении других способов механической обработки натурального массива. Поскольку исходным сырьем является древесина, условно все такие изделия являются экологически чистыми. Но это не всегда верно, поскольку такими свойствами могут не обладать соединительные компоненты, включаемые в листовые и плитные элементы при производстве.

    Древесно-конструкционные материалы чаще всего применяют там, где требуется обшивка стен, пола, потолка. На основе многослойных листов шпона изготавливают фанеру. Из волокна, получаемого в ходе измельчения отходов, получают строительные плиты (ДВП). В виде тонких листов изготавливают и стружечные панели. Материалы, для изготовления которых применяют щепу, именуются ОСП — к ним также относится маркировка OSB, используемая за рубежом.

    Натуральные

    Эта категория самая обширная. В ней представлены лесоматериалы и пиломатериалы, прошедшие различные способы механической обработки. Среди наиболее популярных вариантов можно выделить:

    • круглый лес;
    • тесаный;
    • пиленый;
    • колотый;
    • шпон щепного типа;
    • фанеру строганую;
    • древесную стружку, волокно и опилки.

    Отличительной особенностью этой группы материалов можно назвать отсутствие посторонних включений. Они формируются при помощи исключительно механической обработки, без участия клеевых составов и пропиток.

    По степени экологичности эта категория — самая безопасная.

    Пропитанные

    Модифицированные путем применения пропиток древесные материалы обладают повышенной влагостойкостью, становятся более устойчивыми к механическим нагрузкам. Чаще всего в качестве дополнительного компонента выступают едкие химические вещества — аммиак, олигомеры синтетического происхождения, антисептики, антипирены, красители. Процесс пропитки может сопровождаться дополнительным сжатием или нагревом материала.

    Читайте также:  Чтобы в доме было не только тепло, но и красиво: печь для дачи своими руками

    Пропитанные или модифицированные продукты на основе древесины приобретают улучшенную прочность на изгиб — разница достигает 75%, уменьшенное водопоглощение. Они пригодны для использования в качестве основы для рудничных стоек, антифрикционных элементов различного назначения.

    Прессованные

    К этой категории относится ДП — древесина прессованная, формируемая путем сжатия с давлением до 30 МПа. Натуральное сырье при этом подвергается дополнительному нагреванию. По методу получения материала выделяют прессованную древесину:

    • контурного уплотнения;
    • одностороннюю;
    • двустороннюю.

    Чем интенсивнее воздействие, тем сильнее получается сжатие. Например, при одностороннем прессовании бруски сдавливаются поперек волокон, с сохранением одного направления. При контурном уплотнении заготовка из дерева вдавливается в металлическую форму, имеющую меньший диаметр. Двустороннее действует на бруски продольно и поперечно. Прессованная древесина приобретает высокую устойчивость к деформации, отличается механической и ударной прочностью — она возрастает в 2-3 раза после обработки.

    Материал также становится практически водонепроницаемым за счет уплотнения волокон.

    Слоистые

    К этой категории относятся древесные материалы, при формировании которых используется строганная фанера или шпон. В качестве соединительного элемента здесь обычно выступает клей на белковой основе или смола синтетического происхождения.

    Классификация слоистых древесных материалов включает следующие варианты.

    1. Столярная плита. Правильнее называть ее слоистой комбинированной древесиной.
    2. Клеёная фанера. Ее волокна в каждом слое шпона располагаются взаимно перпендикулярно. Это позволяет обеспечить высокие прочностные характеристики материала.
    3. Формованная фанера. Она изготавливается в виде модулей с криволинейным изгибом.
    4. Слоистая древесина. Волокна в ее листах могут располагаться разнонаправленно или в одном направлении.

    Допускается при изготовлении слоистых материалов дополнительное армирование с использованием ткани, сетки или листового металла.

    Клееные

    Сюда входят изделия из массива, соединенные в общий щит, брус или другое изделие. Сращивание может происходить по длине, ширине, толщине. Основной целью склеивания является упрочнение конструкции за счет определенного расположения элементов с разными характеристиками и физико-химическими свойствами. Соединение происходит под давлением с использованием клеевых составов и естественных компонентов древесины.

    Слоистопрессованные

    К этой категории относят древесные материалы, которые изготавливают из многих слоев шпона, соединенного смолами синтетического происхождения. Дополнительная обработка проходит под давлением 300 кг/см3 с нагревом материала до +150 градусов.

    Основная классификация совпадает с той, что используют для слоистых материалов.

    Древеснопластические

    Сюда входят все комбинированные плиты, формирующиеся с применением пластификаторов. В качестве сырья используется щепа, стружка, опилки, дробленая древесина. Связующие элементы могут быть минеральными или органическими, а также в виде синтетических смол. Самые известные типы таких материалов — ЦСП, ДСП, ОСП, МДФ. Из волокон делают ДВП — их производство больше напоминает изготовление бумаги.

    Особенности использования

    Применение древесных материалов определяется их индивидуальными особенностями. Наиболее широко они востребованы в целом ряде сфер.

    1. Строительство. Здесь востребованы крупноформатные плиты — ДСП, ОСП, ЦСП, ориентированные на создание наружных и внутренних стен, перегородок при каркасной технологии монтажа.
    2. Мебельное производство. Здесь наиболее востребованными являются материалы с полимерной (виниловой), а также бумажной наружной поверхностью, МДФ и ДСП.
    3. Звукоизоляция и теплоизоляция. При помощи плит можно понизить слышимость перегородок и перекрытий, устранить или снизить потери тепла в зданиях различного назначения.
    4. Машиностроение. Древесные материалы востребованы при производстве грузовых автомобилей, специальной техники.
    5. Вагоностроение. Из плит с покрытием делают вагонные конструкции грузового назначения, настилы полов и другие элементы.
    6. Кораблестроение. Древесные материалы, в том числе с полимерными добавками, применяются при создании судовых переборок, планировании внутреннего пространства.

    Особенности использования материалов на древесной основе определяются преимущественно степенью их влагостойкости и механической прочности. Большая часть таких изделий предназначена для внутренней отделки помещений либо требует организации дополнительного укрытия в виде паропроницаемых и гидроизолирующих пленок.

    Основные древесные строительные материалы

    С развитием технологий в отрасли строительства регулярно появляются новые виды строительных материалов. В данной статье мы рассмотрим какие пиломатериалы представлены на рынке на сегодняшний день.

    Дерево в строительной сфере применялось всегда, даже при сооружении пирамид и средневековых гранитных замков. Сегодня древесные материалы применяются не менее широко, хотя с изобретением бетона дерево начинает уступать ему свои доминирующие в прошлом позиции. Но и современные каменные здания никак не могут обойтись без дерева. Например, ни один жилой дом сегодня не обойдется без стропильной системы, которая в 99% случаев изготавливается именно из древесины. Также она используется и при отделочных работах, и это не говоря уже об опалубке, если производится бетонирование каких-либо частей дома. Да, деревянное домостроение в нашей стране идет на спад, а каркасные технологии вообще не прижились, а это как раз те виды строительства, которые требуют применения большого количества дерева.

    Но и в каменном домостроении древесины используется не так уж и мало, поэтому деревообрабатывающая промышленность сегодня развивается достаточно быстрыми темпами. На многих лесопилках и фабриках производятся самые разные пиломатериалы, предназначение которых очень широко. Для каждого вида работ применяют тот или иной тип материала, в связи с этим имеется классификация пиломатериалов. Кроме пиломатериалов используются и другие древесные материалы, такие как фанера или древесностружечные плиты, вот обо всем этом и поговорим.

    Бревно

    Самым традиционным пиломатериалом является бревно, но сегодня обычное бревно используется мало, в основном строители свое предпочтение отдают бревну оцилиндрованному. Такое бревно представляет собой пиломатериал идеальной круглой формы в разрезе, обрабатывается на фабриках. Все бревна, идущие на строительство дома, имеют одинаковый диаметр, так что их подгонять друг к другу не надо, из таких бревен дома строятся очень быстро. Однако оцилиндрованное бревно стоит заметно дороже, чем бревно обычное, и немалую долю в этой разнице занимает подготовка бревна к строительству не только столярной обработкой, но сушкой с помощью не очень дешевых технологий.

    Доска

    Самый распространенный вид пиломатериалов – это доска. Стандартная доска получается путем распиловки бревна, длина ее находится в пределах 2 метров, толщина – до 10 см, и ширина – до 30 см. Из досок настилают полы в помещениях, обшивают ими стены, делают перекрытия между этажами. Доски различаются по категориям, наиболее популярным из которых является необрезная доска, а самым элитным – массивная доска, одним из вариантов которой является вагонка. Отличие заключается в том, что массивная доска выполняется из дорогих пород дерева, а вагонка – практически из любых. Объединяет их наличие на боковых сторонах шипов и пазов, благодаря которым укладка этого материала производится более качественно, нежели с помощью гвоздей или шурупов.

    Читайте также:  Умный дом на даче: современные идеи для загородного участка

    Необрезная доска – это доска, у которой кромки не спилены, она самая дешевая, дешевле ее только горбыль, который представляет собой самый крайний слой распила бревна с не обработанными кромками. И если из необрезной доски можно произвести даже вагонку, то горбыль годится только для обрешетки или опалубки, что, впрочем, не умаляет ее ценности при проведении самых разных видов работ, так как опалубка и обрешетка – это обязательные элементы, использующиеся при строительстве любого дома.

    Также промышленность производит самые разные варианты строганных досок, которые, впрочем, чаще применяются не в строительстве, а в мебельной сфере.

    Доски производятся практически из всех промышленных пород деревьев, как лиственных, так и хвойных.

    Брус также изготавливается из цельного бревна, и, по сути, он бревно собой и представляет, только стороны у него не круглые, а обрезанные. В основном этот пиломатериал используется для изготовления стропил домов любого типа или для создания каркасов домов каркасных. Брус бывает разных видов, самый популярный – обычный брус, может иметь любую толщину больше 10 см. Более дорогой – это брус профилированный. У обычного бруса все стороны гладкие, у бруса профилированного две противоположные стороны представляют собой профиль, чем-то сходный с системой шип-паз. Благодаря этому профилю монтаж сруба из брусьев более качественный, но одновременно такой брус и стоит значительно дороже.

    Сегодня получил достаточно большое распространение брус клееный. Строго говоря, это даже не брус как таковой, а подобный брусу деревянный массив, изготавливаемый из склеенных между собой досок. Однако такой брус гораздо прочнее и долговечнее, чем обычные виды бруса, и он не подвергается усадке или искривлению при повышенной влажности.

    Также можно упомянуть и такую разновидность бруса, как брусок. Изготавливается он в основном посредством распила толстых досок и используется чаще всего в отделочных и ремонтных работах. Обычная толщина его не превышает 10 см, длина может быть разной в зависимости от применения.

    Кроме доски и бруса производится еще ряд пиломатериалов, которые в основном являются разновидностями этих двух видов.

    Блок-хаус

    Вообще-то блок-хаус скорее не строительный, а отделочный материал, и представляет собой один из вариантов сайдинга. Несмотря на импортное происхождение названия («дом из блоков»), к блочным домам этот материал не имеет никакого отношения. Неведомо, почему этот вариант пиломатериала так назвали, но он очень нравится многим застройщикам и домовладельцам, и они предпочитают обшивать свои дома именно им. Представляет собой блок-хаус разрезанное надвое бревно, или доску с одной закругленной стороной. Способ крепления этих досок между собой аналогичен скреплению вагонки – шип-паз. Блок-хаусом облицовывают стены дома, и внешне кажется, что сруб дома выполнен из цельных бревен. Также этот материал может применяться и для внутренней облицовки, но в этом случае доски берутся меньшей толщины.

    Погонаж

    Это пиломатериалы, которые измеряются при продаже в погонных метрах, а не в кубометрах, как выше описанные материалы. К ним относятся всякие мелкие элементы, в основном использующиеся в отделке зданий и помещений. Рейки, плинтусы, бруски, профилированные рамки, и даже тонкая вагонка – это все является погонажем.

    Фанера и древесно-плитные материалы

    Фанера, ДСП, ДВП и прочие подобные материалы напрямую не относятся к пиломатериалам, но они производятся из древесины и играют очень важную роль в строительстве и отделке.

    Фанера

    Фанера в современном виде появилась на строительном рынке более двух столетий назад, и с тех пор ее качество возросло в разы, в основном благодаря усовершенствованию технологии производства. Изготавливается она из шпона дерева, пласты которого склеиваются друг с другом, и в результате получается прекрасный плитный материал, без которого сегодня невозможно представить себе ни одной стройки. Видовое разнообразие фанеры очень большое, сегодня выпускается фанера как обычная, упаковочная, мебельная, так и промышленная, строительная, водостойкая, и даже такая, из которой можно возводить весьма объемные конструктивные элементы. Шпон для фанеры обычно изготавливается из хвойных деревьев – ели, сосны, лиственницы. Но самая качественная фанера получается из шпона березы, и хотя она заметно дороже, но определенной популярностью все же пользуется.

    Древесно-плитные материалы

    Не отстают от фанеры по популярности и прочие древесно-плитные материалы. Самыми известными из них являются плиты древесностружечные и древесноволокнистые (ДСП и ДВП соответственно). Первые выполняются из прессованной стружки, пропитанной смолами разных видов, технологии прессования могут применяться разные, но в итоге получается прекрасный строительный материал, лучшие образцы которого не уступают по качествам фанере. ДВП – это похожий на ДСП материал, только вместо стружек наполнителем выступают опилки и прочие измельченные отходы деревообработки.

    Кроме ДСП и ДВП существуют и другие виды древесных плит, например, столярная плита, «канадская фанера» (OSB), цементно-стружечная плита, термопластичные древесные плиты и многие другие. Но они пока что не получили такого широкого распространения, как перечисленные выше, хотя технологии меняются, и может статься так, что появятся совершенно новые строительные и отделочные материалы на основе древесины, которые смело можно будет назвать древесными строительными нано-материалами!

    Весь этот ассортимент пиломатериала широко представлен на строительном рынке Балтия на новорижском шоссе в 10 км. от МКАД

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: