Оборудование для фонтанов, прудов и бассейнов

Регистрация Вход

тел +7 921 519 69 67

На сумму: 0 руб. Оформить заказ
Контакты
ГлавнаяРазноеТепловой насос для отопления

Тепловой насос для отопления дома: виды, эффективность, стоимость монтажа. Тепловой насос для отопления


Выбираем тепловой насос для отопления дома: обзор систем отопления будущего

Сегодня весь цивилизованный мир борется за экономию энергоресурсов. Конечно, вечный двигатель пока создать никому не удалось, но практически постоянный источник теплоснабжения уже найден. Это – окружающая нас среда:

  • атмосфера;
  • почва;
  • грунтовые воды;
  • естественные водоемы.

Остается только вопрос: каким образом можно аккумулировать тепло из внешней среды и направить его на внутренние потребности?

Принцип работы теплового насоса

Для этих целей используется такой агрегат, как тепловой насос. Фактически многие из технически образованных людей его уже знают – он реализован в любой современной холодильной либо климатической системе.

Причем в сплит-системах кондиционирования этот агрегат работает самым непосредственным образом: в режиме обогрева они аккумулируют внешнее атмосферное тепло, передавая его на внутренние теплопередающие устройства – вентилируемые радиаторы.

Сразу следует оговориться, что посредством такого аппарата эффективным будет отопление любых изолированных пространств при температуре источника тепла, превышающей один градус по Цельсию.

  • Весной и осенью подобные устройства могут эксплуатироваться в качестве практически бесплатных источников тепловой энергии.
  • Летом они могут работать в обратном режиме – в качестве систем микроклиматического охлаждения.
  • Зимой, при минусовой температуре, скорее всего необходимо будет пользоваться другими источниками отопления, поскольку подобные системы способны аккумулировать тепловую энергию исключительно при положительных температурах, либо получать ее от незамерзающих источников, например, из глубинных скважин, в которых всегда положительные температурные показатели.

Принцип действия этого агрегата основоположен на законе Карно. Он основан на аккумуляции низкопотенциальной тепловой энергии хладагентом с последующей передачей ее потребителю.

  1. Хладагент, имеющий более низкую температуру, нагревается от внешних источников – грунта, глубинных скважин, естественных водоемов, при этом переходя в газообразное агрегатное состояние.
  2. Он принудительно сжимается компрессором, при этом нагреваясь еще больше, и вновь обретает жидкое состояние, высвобождая при том всю накопленную тепловую энергию в радиаторах отопления.
  3. Цикл повторяется – жидкий хладагент вновь попадает во внешний контур системы, где, испаряясь, заряжается тепловой энергией от внешних источников тепла.

При этом расходуется только электроэнергия, необходимая для сжатия и циркуляции в системе хладагента, то есть, обогрев внутренних помещений осуществляется максимально экономичным способом.

Виды тепловых насосов

Существует три основные модификации тепловых насосов:

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

Теплогенераторы класса «вода – вода»

Сегодня теплонасосные агрегаты широко применяются в высокоразвитых странах Европы. Например, в Нидерландах посредством этого теплообменного устройства отапливаются целые коттеджные поселки, поскольку там имеется изобилие геотермальных шахт, заполненных водой с постоянной температурой в 32 градуса по Цельсию. А это практически дармовой источник тепла.

Подобная вариация теплогенерирующего оборудования называется «вода – вода». К этой категории относятся любые типы тепловых систем, использующих в качестве источников тепловой энергии жидкие среды.

Обычно этот принцип действия реализуется следующим образом:

  • теплая вода из скважины подается к внешнему теплообменнику, после чего она сбрасывается в другую скважину либо в близлежащий водоем.
  • радиатор монтируется на дне незамерзающего водоема. Исполняется он из нержавеющей либо металлопластиковой трубы. Причем для экономии дорогостоящего хладагента – фреона – зачастую применяется промежуточный контур теплоносителя, заполненный «незамерзайкой» — тосолом либо раствором гликоля (антифризом).

Стоимость агрегатов типа «вода – вода» варьируется в значительных пределах и зависит, в первую очередь, от мощности теплогенерации и страны-производителя.

Так, самый маломощный агрегат российского производства, способный развивать тепловую мощность порядка 6 кВт, обойдется в сумму почти 2000 долларов, а промышленноe двухкомпрессорное оборудование мощностью более 100 кВт, будет стоить уже почти тридцать тысяч долларов США.

Агрегаты класса «воздух – вода»

При использовании в качестве источника тепловой энергии атмосферы либо солнечных лучей тепловой насос считается класса «воздух – вода». В этом случае на внешний теплообменник зачастую устанавливается циркуляционный вентилятор, дополнительно нагнетающий теплый внешний воздух.

Стоимость 18-киловаттного воздушного теплового аппарата этого класса российского производства начинается с отметки в 5000 долларов США, а за двенадцатикиловаттное оборудование японской компании Fujitsu потребителю придется выложить уже почти 9 тысяч долларов США.

Оборудование класса «грунт – вода»

Существует также вариация, использующая в качестве источника тепловой энергии потенциал, накопленный в грунте.Возможны два типа подобных конструкций: вертикальная и горизонтальная.

  • Вертикальная — компоновка теплосборного коллектора линейная. Вся система размещается в вертикальных траншеях, глубина которых составляет 20…100 метров.
  • Горизонтальная — компоновки внешнего коллектора, обычно металлопластиковые спирально свитые трубы, укладываются в 2…4-метровые горизонтальные траншеи. Причем в этом случае, чем больше глубина залегания внешнего теплоприемника, тем лучше работает отопление «из земли».

Цена на агрегаты класса «грунт – вода» сравнима с оборудованием аналогичной мощности класса «вода – вода» и начинается с отметки в две тысячи долларов США за шестикиловаттный насос.

Плюсы и минусы отопительной системы, основанной на тепловом насосе

К положительным свойствам тепловых насосов можно отнести:

  • Максимальную экономию энергоресурсов. Если при обычно схеме отопления загородного дома вся затраченная энергия (причем с КПД максимум 60–70 процентов) преобразуется в тепловую, то в случае применения теплового насоса осуществляется транспортировка внешней рассеянной энергии в локальные участки, обозначенные внутренними радиаторами отопления. Таким образом, вся потребляемая электроэнергия расходуется исключительно на сжатие, транспортировку хладагента и циркуляцию промежуточного теплоносителя во внешнем контуре.
  • Обратимость. Большинство конструкций современных приборов способны функционировать и в обратном направлении, то есть при превышении температуры внутри здания определенного предела, заданного значением температуры среды, в которой расположен внешний контур агрегата, возможна работа оборудования на охлаждение внутренних замкнутых пространств.
  • Абсолютная безопасность. В отличие от традиционных средств отопления – котлов газовых, твердотопливных, при функционировании теплового насоса не происходит совершенно никаких вредных выделений в окружающую среду. Для работы теплового оборудования, основанного на аккумуляции внешней рассеянной тепловой энергии и переносе ее в конкретную точку, необходимо лишь сравнительно небольшое потребление электрической энергии. А в сравнении с аналогичными показателями электрических котлов отопления, тепловые насосы могут дать многократную фору.

Отзыв: В прошлом году приобрел тепловой насос моноблок системы «воздух — вода» для отопления загородного дома. Дорого, конечно, но надеюсь, лет за 10 окупится. Поставщик сам установил насос и подключил к системе отопления, все работает практически без моего участия. Выбором доволен.

К недостаткам теплового насоса относят:

  • Высокую стоимость монтажа. Для нормальной работы теплового оборудования необходимо приложить значительные усилия – вырыть траншеи большой продолжительности, проложить глубокие скважины либо преодолеть зачастую значительные расстояния до ближайшего водоема.
  • Необходимость качественной реализации системы. Малейшая утечка хладагента либо промежуточного теплоносителя способна свести на нет все старания. Поэтому при закладке схемы любой вариации необходимо использовать труд исключительно квалифицированных специалистов и в процессе эксплуатации системы исключить риск ее разгерметизации.

Тепловой насос своими руками. Сборка и установка

Конечно, первичные вложения на организацию отопления дома согласно этой технологии весьма высоки. Поэтому у многих обывателей, заинтересовавшихся этой сверхэконмичной системой, возникает желание хоть немного сэкономить, соорудив ее самостоятельно.

Для этого нужно:

  • Приобрести компрессор. Подойдет любой работоспособный агрегат от бытовой сплит-системы кондиционирования.
  • Соорудить конденсатор. В самом простом случае в качестве оного может выступать обычный бак из нержавейки, объем которого составляет 100 литров. Он разрезается напополам, внутри его монтируется змеевик из медной трубы малого диаметра. Толщина стенки змеевика должна быть не ниже одного миллиметра. После раскрепления змеевика необходимо обратно сварить бак в целостную конструкцию, соблюдая условия герметичности.
  • Собрать испаритель. Это может быть и пластиковая 60–80-литровая емкость с вмонтированной в нее трубой на ¾ дюйма.
  • Для организации внешнего контура, расположенного в грунте, лучше использовать современные металлопластиковые трубы – они намного более долговечные, нежели классические металлические и монтаж их гораздо надежнее и быстрее.

Осталось только пригласить мастера по холодильному оборудованию, чтобы он, используя специализированную оснастку, качественно загерметизировал все стыки системы и заправил ее фреоном.

Смотрите видео о монтаже теплового насоса Daikin Altherma:

На этом монтаж теплогенерирующей установки заканчивается. Можно пользоваться всеми ее преимуществами, главным из которых является низкое потребление энергоресурса – электроэнергии при значительной мощности теплогенерации.

Мы подобрали для Вас ещё восемь полезных статей, смотрите далее.

klimatlab.com

Тепловые насосы для отопления дома

 

Тепловые насосы для отопления дома являются оборудованием, позволяющим осуществлять перенос теплоэнергии от источника, характеризующегося низкотемпературностью, к потребителю с более высоким уровнем данного показателя.

Функция выделения тепла возложена в данном устройстве на конденсатор, а за осуществление утилизации теплоты низкопотенциальной несёт ответственность испаритель.

Функции теплового насоса для отопления дома

На сегодняшний день данный тип оборудования относится к устройствам, представляющим альтернативное отопление и характеризующимся непрерывно растущим спросом, на который не оказывает негативного влияния даже высокая стоимость как самого товара, так и монтажных работ по его установке. Владельцы коттеджей и дачных построек, для которых ценовая планка оказывается чрезмерно высокой, могут осуществить необходимые работы самостоятельно.

В основе функционирования теплового насоса для отопления дома лежит следующий подход: так как определённым количеством тепловой энергии характеризуется каждая окружающая среда, в случае, конечно же, превышения её температуры одного градуса, то сам собой напрашивающийся вывод задаёт вопрос, как можно использовать какую-то часть этой энергии в целях обогрева здания?

Принцип работы теплового насоса

В трубопровод, который может быть расположен, для примера – в грунте, поступает теплоноситель, после чего происходит его нагревание на несколько градусов. Далее совершается его переход в теплообменник (альтернативный вариант – испаритель) и передача всей теплоэнергии на контур во внутренней части конструкции.

Образование газа происходит посредством хладагента, находящегося в наружном контуре и нагревающегося в такой части, как испаритель. Специфика данного вещества – в присущей ему крайне невысокой температуре кипения при его нахождении при низком давлении.

Преимущества теплового насоса

Тепловые насосы для отопления дома на сегодня – это оборудование, о котором достаточно многие уже наслышаны, однако о реальном его использовании могут сказать относительно немногие.

Знание всех нюансов специфики данного типа теплового оборудования поможет решить проблему целесообразности приобретения достаточного дорогого устройства. На фоне непрерывного роста оплаты за эксплуатацию традиционных энергоносителей вопрос использования более экономных вариантов приобретает особую остроту.

Использование теплового насоса (любого типа модификации) – это реальная возможность сократить расходы, осуществляемые в связи с отоплением дома, на порядок, а именно – до 70% от начальной финансовой планки.

Среди других преимуществ стоит выделить экологическую безопасность: несмотря на то, что значительная часть энергии при функционировании теплового насоса черпается из окружающей среды, какого-либо урона ей в итоге не наносится. Однако ожидания быстрой окупаемости затраченных на приобретение оборудования средств чрезмерны: компенсация будет происходить на протяжении нескольких лет. Тем не менее в самом же начале первого отопительного сезона можно будет заметить, что затраты на отопление действительно значительно снизились.

Применение этой разновидности теплового оборудования будет по-настоящему экономичным решением как для загородного дома, так и для коттеджа. К другим плюсам стоит отнести следующую специфику: при наличии уже действующей и достаточно эффективно отопительной системы на основе одного из видов котла (газовый, электрический и т.д.), можно повысить уровень эффективности и экономности уже установленной системы. Радиаторная система отопления пригодна для адаптации к совместной с теплонасосом работе.

Воздушный тепловой насос для отопления дома может быть также использован, как дополнение к котлу отопительному. Это окажется особо выигрышным, когда температура опустится ниже (-20) градусов. Данная комбинация давно уже получила название «бивалентной» отопительной системы и активно применяется в странах Северной Европы.

Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос, как основное отопление

В случае полного перехода на отопление посредством теплового насоса и избавления при этом от старого котла, нужно осуществлять эксплуатацию вкупе со внутренним модулем, заключающем в своей конструкции вмонтированный электронагреватель, который осуществляет поддержку насосу при низких температурах. Такое совместное использование позволить осуществить снижение отопительных затрат почти что вдвое.

Разбиение по категориям происходит на основе следующих факторов:

  • производительность и тип используемого хладагента;
  • вид источника низкопотенциальной энергии и устройство;
  • назначение (бытовое или промышленное).

В целом функционирование теплового насоса для отопления дома можно сравнить с работой холодильника, только с точностью до наоборот.

Наибольшей широтой характеризуется сфера применения тепловых насосов для отопления дома, в которых берут теплоэнергию из воздуха в силу удобства. Насосы грунтовые и водные менее востребованы. Первая разновидность на редкость востребована в США. Для российских широт данный ряд отличается одним существенным недостатком – низким уровнем эффективности при низких температурах воздуха.

Удобство использования представленного оборудования выражено также в отсутствии необходимости большой площади. Привлекающим покупателей фактором является такой факт, что прежде чем возникнет необходимость обращения к мастеру, устройство успеет отработать как минимум пятнадцать сезонов. Это число особенно впечатляюще на том фоне, что в целом срок эксплуатации традиционных систем отопление менее продолжителен. Режим функционирования – автоматический. За потребителем остаётся только обязательность периодического контроля и организации ежегодного техосмотра.

Целесообразность покупки теплового насоса

При сравнении цены на теплонасосы с газовыми котлами, можно сделать вывод не только об относительно невысокой дороговизне первых, но и принять во внимание неизбежные расходы по подключению котлов к газопроводу. Своевременное приобретение теплового насоса для отопления дома, капиталовложение, эффективность которого будет оценена в недалёком будущем.

Так же рекомендуем посмотреть альтернативное мнение по тепловым насосам:

 

 

eurosantehnik.ru

Отопление частного дома тепловым насосом: виды насосов, принцип работы

Отопление дома тепловым насосом избавит вас от энергетического рабства. Выбрав эту систему обогрева, вы навсегда распрощаетесь и с непредсказуемыми коммунальщиками,  и с прожорливыми газовщиками. То есть температурный режим в жилище будете определять именно вы. И никто другой.

Согласитесь: только этот факт делает тепловой насос для отопления дома очень выгодным приобретением. Да, он стоит недешево. Но со временем все затраты окупятся, а плата за «коммуналку» или газ для автономного котла только возрастет. А ведь тепловой насос можно сделать и своими руками!

Тепловой насос для отопления дома

И в данной статье мы познакомим вас с основными типами тепловых насосов. Надеемся, то эта информация поможет вам выбрать (или построить) оптимальную энергетическую установку для обогрева вашего жилища.

Отопление частного дома тепловым насосом: в чем выгода?

Во-первых, такие насосы очень экономичны и эффективны. Вы «вкладываете» 0,2-0,3 КВт электроэнергии, расходуемой на питание компрессора, и получаете 1 КВт тепловой энергии. То есть, без учета энергии воздуха, воды или грунта, КПД теплового насоса равен фантастическим 300-500 процентам.

Простота и экономичность!

Во-вторых, такие насосы эксплуатируют, по сути, бесплатный и вечный источник энергии – сам воздух, воду или грунт. Причем этот «источник» распространен повсеместно. То есть, отопление загородного дома тепловым насосом можно реализовать где угодно – хоть на экваторе, хоть за полярным кругом. Правда, чтобы подобраться к такому «источнику» нужно задействовать энергоемкий компрессор. Но за счет нереально высокого КПД все расходы энергии окупаются в пятикратном размере!

В-третьих, тепловой насос всегда индивидуален. То есть вы не платите за избыток энергии. Ваше оборудование будет настроено  под конкретные пожелания и условия эксплуатации.

Поэтому отзывы о тепловых насосах для отопления дома бывают либо одобрительными, либо самыми восторженными.

Кроме того, насос не только греет. В теплое время года он может работать и как кондиционер, охлаждая жилище с той же эффективностью.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

Согласитесь: все вышеупомянутые достоинства теплового насоса выглядят несколько фантастично. Особенно КПД на уровне 300-500 процентов. Однако, все достоинства тепловых агрегатов – это не вымысел, а угрожающая энергетическим компаниям реальность.

Секрет подобной эффективности кроется в оригинальном принципе работы насоса, который, в кратком изложении, заключается в следующем: циркулирующая по трубам среда отбирает тепло у источника с низким потенциалом (воздух, грунт, скальные породы, вода) и сбрасывает его в выбранной потребителем точке.

То есть, перед нами «вывернутый» холодильник: отбирающий тепло у потенциальных источников с помощью испарителя и отдающий энергию потребителю посредством конденсатора.

Причем и тепловой насос, и холодильник функционируют на хладагенте – веществе с очень низкой температурой кипения, которое перекачивается по трубам с помощью особого компрессора.

Подробная схема работы

В итоге, при более детальном рассмотрении схема работы тепловых агрегатов выглядит следующим образом:

Схема теплового насоса

  • На глубине 5-6 метров в грунте монтируют циклический трубопровод с теплоносителем, в который встроен особый радиатор – испаритель. Причем эта глубина выбрана не случайно – на такой отметке температура держится выше нуля в любое время года.
  • К испарителю подводят второй трубопровод с залитым хладагентом. Под высоким давлением хладагент вскипает даже при одном градусе Цельсия. Причем процесс испарения, как известно из школьного курса физики, сопровождается поглощением энергии, отбираемой у циркулирующего в грунте теплоносителя.
  • Пары хладагента выкачиваются из трубопровода компрессором, который не только транспортирует эту среду по арматуре, но и генерирует еще большее давление, провоцирующее дополнительный разогрев хладагента.
  • Далее перегретые пары хладагента закачиваются (тем же компрессором) в конденсатор, где происходит трансформация агрегатного состояния вещества (пар превращается в жидкость). А все те же основы термодинамики утверждают, что при конденсации газообразной среды происходит выделение энергии.
  • Выделенное тепло, генерируемое в конденсаторе, поглощает уже третий трубопровод – система теплоснабжения жилища. То есть конденсатор выступает в роли газового или электрического котла. Ну а вернувшийся в жидкое состояние хладагент возвращается к испарителю, проходя сквозь регулирующий дроссель.

Тепловые насосы для отопления дома: типовые разновидности

Самый удобный способ классификации тепловых насосов предполагает разделение подобных агрегатов по типу среды, в которой проложен первичный контур, питающий теплом испаритель.

И согласно этому способу классификации тепловые насосы делятся на следующие разновидности:

  • Геотермальные агрегаты (земля-вода).
  • Гидротермальные насосы (вода-вода).
  • Аэротермальные установки (воздух-вода).

Причем все виды тепловых насосов эксплуатируют общий принцип работы, но среда «обитания» первичного контура накладывает свой отпечаток и на функционирование, и на обустройство агрегата. Поэтому далее по тексту мы рассмотрим нюансы обустройства каждой разновидности тепловых насосов.

Установка «земля-вода»

Тепловой насос «земля-вода»

Первичный контур геотермального насоса заглубляют в грунт до отметки 5-6 метров. Причем такой монтаж практикуют при обустройстве систем с горизонтальным теплообменником. А в случае монтажа  вертикального первичного контура практикуется и 150-метровое заглубление, в особую скважину.

При этом минимальный объем работ характерен именно для вертикального размещения первичного контура. Поскольку при горизонтальном размещении необходимо распределить трубы теплообменника  по слишком большой площади (50 квадратный метров на каждую 1000 Ватт энергетической отдачи теплового насоса).

Ну а в качестве теплоносителя геотермальный тепловой насос использует совершенно безвредный соляной раствор, незамерзающий даже при отрицательных температурах.

Насос «вода-вода»

Первичный контур гидротермального насоса можно инсталлировать в естественный или искусственный водоем, обычный или сточный колодец, реку или рукотворный канал.

Тепловой насос «вода-вода»

Причем испаритель и  труба с теплоносителем погружаются в воду, как минимум, на 1,5-2 метра. Ведь поверхностные слои могут замерзнуть, повредив и функциональность, и целостность элементов теплового насоса.

Словом, для геотермального насоса придется подобрать «правильный» водоем. А вот сама инсталляция первичного контура происходит достаточно просто – полимерную трубу с тем же соляным раствором «топят» на нужной глубине, используя особы грузила.

И такой способ размещения первичного контура превращает обустройство насосной станции «вода-вода» в чрезвычайно простую и нетрудоемкую операцию. Поэтому, если поблизости есть подходящий водоем, то лучшим вариантом теплового насоса будет именно гидротермальный агрегат.

Агрегат «воздух вода»

Тепловой насос воздух-вода

По сути, это тот же кондиционер, правда, много больших размеров. Первичный контур с испарителем размещается «на воздухе», за пределами жилища, в специальном корпусе.

Причем для обеспечения работоспособности насоса в зимнее время этот корпус очень часто объединяют с вытяжным каналом вентиляционной системы жилища.

Словом, основное достоинство данной системы – простота монтажа, а вот эффективность работы насосов «воздух-вода» весьма сомнительна. Ну а в наших широтах они попросту не могут конкурировать с геотермальными или гидротермальными установками.

Тепловой насос своими руками: возможно ли это?

Разумеется, да! Вот только эффективность такой системы будет практически не прогнозируема. Ведь «заводские» агрегаты – это не только три компрессора и такое же количество трубопроводов, по которым циркулирует теплоноситель и хладагент. Сердцем такого теплового насоса является блок управления, координирующий работу первого, второго и третьего контуров всей системы. И создать такой управляющий блок «своими силами» практически невозможно.

Ну а техническая часть насоса реализуется очень просто:

Тепловой насос своими руками

  • Вместо компрессора можно использовать блок кондиционера.
  • Первичный контур собирают из полиэтиленовых труб и заполняют концентрированным раствором поваренной соли.
  • Испаритель – это металлический бак из нержавейки (его можно извлечь из старой стиральной машины), в который спускают соляной раствор, отдающий тепло медному змеевику вторичного контура, вмонтированному во внутреннюю часть этого бака.
  • Конденсатор – это точно такой же бак, только из пластика, внутри которого монтируется точно такой же медный змеевик. Причем компрессор качает хладагент между нижним и верхним змеевиками.
  • Ну а третий контур – система отопления – подключается к полимерному конденсатору.

Как видите: все очень просто. Вот только эффективность такой системы может быть и чрезмерной, и явно недостаточной.

canalizator-pro.ru

Тепловой насос для отопления дома: устройство и типы

Тепловой насос — это далеко не новое изобретение. Первый рабочий вариант был изготовлен еще в 1855 году. Но из-за недостаточного развития технологий не получила широкого распространения вплоть 70-х годов 20 века. В это время идея экономичного и энергосберегающего отопления стала набирать популярности. В это время и стали востребованными тепловые насосы для отопления дома: при малых эксплуатационных расходах они могут полностью обеспечивать теплом для отопления и нагрева воды. 

Устройство теплового насоса

Чем же хороши эти агрегаты? Тем, что затратив 1 кВт электроэнергии, в самом плохом варианте вы получаете 1,5 кВт тепла. И чудес тут нет: электричество тратиться не на преобразование в тепловую энергию, а на работу агрегатов для переноса тепла.

В этом устройстве есть три отдельных контура:

  • В первом (внешнем) циркулирует обычный теплоноситель (соляной раствор или антифриз). Он нагревается от наружных источников тепла (вне дома).
  • Во втором (внутреннем) герметично запаяно вещество с очень низкой температурой кипения.
  • И третий контур идет в отопительную систему.

    Устройство теплового насоса: это три контура с теплоносителями, компрессор и испаритель, сбросный клапан (кликните для увеличения размера)

Если говорить коротко, то принцип работы теплового насоса состоит в следующем. У объектов разной природы, имеющих зимой положительные температуры (грунт на глубине ниже уровня промерзания, вода, воздух в вентиляционных шахтах и т.п.), тепло отбирается. От этого тепла нагревается циркулирующий по замкнутому контуру хладагент. Нагревшись до температуры выше точки кипения, жидкость переходит в газообразное состояние. По трубе пар (с температурой уже выше 0oC) попадает в компрессор, где сжимается до высокого давления. При сжатии выделяется большое количество тепла и из компрессора выходит вещество, нагретое уже до приличных величин +35oC или даже +60oC. В другом устройстве — конденсаторе — большую часть своего тепла он передает теплоносителю, который подается на трубы отопления.

Достаточно привлекательный внешний вид , малый уровень шумов позволяет устанавливать оборудование в доме

Хладагент в значительной степени потерявший тепло, но еще находящийся в газообразном состоянии и под приличным давлением, движется дальше по внутреннему контуру. Попадает на спускной клапан, где давление падает, резко снижается температура, вещество снова становится жидкостью. И снова попадает в испаритель, начинает следующий цикл работы теплового насоса.

Вот и получается что электроэнергия уходит не на выработку тепла, а только на его перемещение. И потому затратив 1 кВт электроэнергии, от этого устройства можно получить 2-6 кВт тепла. Такой разброс коэффициента преобразования из-за особенностей использования: чем ниже температура первичного нагрева (от внешних источников), тем менее эффективно будет работать тепловой насос. Но работать он будет даже при -20oC.

С какими системами отопления работает

Чтобы эффективно использовать тепловой насос для отопления дома, иногда приходится переделывать систему отопления. Дело в том, что извлекаемая им энергия нагревает теплоноситель в контуре отопления до не очень высоких температур. Они редко превышают 50-55oC, а чаще бывают ниже. И это — определяющий фактор при выборе системы. Если предпочитаете радиаторную, то ее тщательно и внимательно нужно считать: обеспечит дом теплом подобная установка только при хорошей теплоизоляции. Причем радиаторов понадобится очень много (расчет количества секций радиаторов тут). Потому в этом случае лучше иметь резервный источник тепла. Идеален тепловой насос для отопления дома теплыми полами: он выдает ту температуру теплоносителя, которая рекомендована для водяного подогрева пола.

В чем недостаток теплового насоса? Как было сказано выше, его эффективность (и температура нагрева теплоносителя в контуре отопления) зависят от температуры нагрева в первичном контуре. Не все источники тепла могут давать стабильно одну и ту же степень нагрева. По факту этим могут похвалиться только некоторые геотермальные источники. В основном же они меняются в достаточно широких пределах. Это не самое удобное свойство. Но для нивелирования этого разброса ставят на входе в систему отопления теплоаккумулятор, который выравнивает скачки.

Тепловой насос с теплыми полами — идеальная совместимость

Второй недостаток — высокая стоимость. И это не только стоимость самого теплового насоса, хоть и она уже очень велика. Устройство внешнего контура тоже требует средств, и порой немалых. Чтобы понять конкретнее масштабы требующихся вложений, поговорим об источниках тепла и типах тепловых насосов для отопления дома, работающих с ними.

Чем ниже температура, до которой будет нагреваться теплоноситель в отопительном контуре, тем выше эффективность теплового насоса. При температуре не выше 35oC затратив 1 кВт электроэнергии, вы можете получить 5 кВт тепла. С повышением температуры эффективность снижается. Так что идеальная система для совместной работы — водяные полы. Для достаточной теплоотдачи необходимо будет сделать шаг укладки минимальным (но и позаботиться о хорошей теплоизоляции).

Источники тепла и требования к первичным контурам

Источником тепловой энергии для теплового насоса может быть любая среда, которая в зимнее время имеет температуру стабильно выше 1oC. Это может быть:

  • Вода — речка, озеро, непромерзающий пруд, колодец, даже сточные воды и т.п. Тут все понятно: подо льдом температура воды всегда положительная. В воду погружают трубопровод. Его длина зависит от требуемой мощности: один метр трубопровода дает до 30 Вт тепла. Если для отопления дома необходимо 15 кВт, то в воду нужно погрузить 500 метров трубы. Ее можно укладывать кольцами или змейкой. Этот тип оборудования называется «тепловой насос вода-вода», если тепло отбивается от воды и передается жидкому теплоносителю в отопительной системе. И тепловой насос вода-воздух, если отобранное у воды тепло уходит на обогрев воздуха в помещении.

    Для отбора тепла у воды, потребуется утопить большое количество труб

  • Воздух. Теплые воздушные массы систем вентиляции, выхлопы каких-то агрегатов и др. Если использовать обычный водяной контур для нагрева теплоносителя и тепловой насос вода-вода, то в среднем коэффициент преобразования 1,5-2,2. Но есть специальные тепловые насосы воздух-воздух или воздух-вода, которые показывают гораздо более высокую эффективность за счет использования современных технологий. Тогда коэффициент преобразования может быть выше 4. Воздушные тепловые насосы распространены наиболее широко: нет нужды устанавливать большие контура, а источник тепла можно найти. По сути все кондиционеры, которые могут работать на обогрев, являются тепловыми насосами, но с небольшой эффективностью. Есть одно серьезное «но»: эти системы не могут функционировать при низких температурах. Где брать тепло, если уже глубокий минус? Только некоторые модели способны отбирать его при -20oC и то не в самых больших количествах, а для большинства нижний предел -10°C.
  • Породы на глубине более 20 м. Самый стабильный источник тепла. И зимой и летом температура почти одинакова. Вся сложность заключается в том, что приходится бурить скважины, а это далеко недешево. Вниз опускают U-образную трубку, заполненную теплоносителем. Один метр скважины может дать 50-60 Вт тепла. Потому для обеспечения такого же количества тепла 15 кВт потребуется 250-300 м скважин. Понятно, что одной скважиной тут не обойдешься, дешевле сделать несколько расположенных рядом с рассчитанной общей протяженностью. Система довольно эффективна, но срок окупаемости — не менее 10-15 лет, и это при хорошо утепленном доме. Эти насосы называют геотермальными — используется тепло земли.

    Способы устройства коллектора в грунте: вертикальный и горизонтальный

  • Отбор тепла от грунта. Ниже уровня промерзания на 30-50 см температура практически всегда стабильно выше 0oC. На практике заглубление требуется на 1-2 метра в зависимости от региона. Трубопровод укладывают с расстоянием между витками 1-1,5 метра. Отбор зависит от типа грунта и влажности: во влажных грунтах с близко расположенными грунтовыми водами эффективность выше — 50-70 Вт/м, в сухих песчаных грунтах самая низкая 30-40 Вт/м. Так при укладке в «эффективный» грунт 15 кВт тепла можно получить с 250 м трубопровода. Для этого потребуется приличный участок земли. Для уменьшения занимаемой площади трубы могут укладывать кольцами. Несмотря на довольно высокую эффективность, такой способ используют редко: велики объемы земельных работ. И подземный трубопровод с большей вероятностью может быть поврежден, чем все остальные.

Источники трех последних групп хоть и являются разными средами, на самом деле получают тепло в немалой степени от земной коры. Потому устройство, работающие с ними, называют еще геотермальный тепловой насос.

Чтобы горизонтальный контур занимал меньшую площадь, трубы можно уложить кольцами

Несмотря на то, что в использовании тепловые насосы очень экономичны, они требуют больших средств на установку: от 300$ до 1000$ на один киловатт мощности. Срок их окупаемости 5-15 лет, при строке эксплуатации до капитального ремонта от 15 лет до 20 лет.

Для снижения расходов и уменьшения «стартовых» затрат систему делают комбинированной: часть тепла для отопления дома дает тепловой насос, а часть — какой-то другой источник тепла, хоть та же печка. Так расходы и на монтаж системы и на отопление минимизируются. Дело в том, что расчет потребности тепла берется исходя из самых низких температур в регионе. Но такое время — это одна, максимум полторы недели в отопительном сезоне. Для остального промежутка требуется намного меньшая мощность. Вот эту среднюю потребность и обеспечивает тепловой насос. То есть его мощность может составлять 50-70% от пиковой. А в самые холодные дни подключается резервный источник тепла. Разумное решение, которое экономит довольно приличную сумму.

Что еще приятно, что летом система может работать в режиме кондиционирования, отбирая тепло в помещении и отдавая его в первичный контур.

Перспективы

Само оборудование и установка теплового насоса очень недешевы. Но привлекательна идея. В Европе давно функционируют тысячи агрегатов. Для наших просторов это пока экзотика, но есть уже фирмы, которые могут не только рассчитать и смонтировать систему, есть даже производители тепловых насосов в России.

Тепловой насос воздух-воздух не требует устройства внешнего контура

Все дело в том, что системы требуют индивидуального расчета и выбора источника, протяженности трубопровода и подбора самого оборудования. Но есть две модификации, которые не так и много стоят. Это те, которые отбирают энергию у воздуха. Например, тепловой насос воздух-воздух часто можно встретить в кондиционерах, которые могут работать и на отопление. Они работают именно по этой технологии и потому такие агрегаты имеют более высокую стоимость по сравнению с теми, которые только охлаждают.

Тепловой насос воздух-вода работает по схожему с отопительными кондиционерами принципу, но для нагрева воды используется гидромодуль — устройство, в котором и происходит нагрев воды. Мощность этого типа оборудования можно подобрать с таким расчетом, чтобы оно работало не только на отопление, но и нагревало воду для бытовых нужд. Вот тут нужно считать: возможно, поставить отдельный бойлер будет дешевле.

Система воздух-вода: водяное отопление с обогревом от атмосферного тепла (кликните для увеличения размера)

Производители тепловых насосов

Это оборудование давно применяется в Европе, потому на рынке довольно большое количество «европейцев». Присутствуют и японцы, и корейцы, есть и вездесущие китайцы. С качеством все, как и в остальной технике: европейцы и японцы качественны, но дороги, корейцы, и по качеству и по цене чуть ниже. С китайской продукцией тоже как обычно: повезет, все работает отлично, не повезет — будете покупать новый насос.

Примеры хорошо зарекомендовавших себя фирм:

  • Шведские . Есть оборудование, работающее от любого геотермального источника (грунт, горные породы, вода), а также агрегаты воздух-вода. Эти системы дешевыми не назовешь, но срок эксплуатации — 20 лет, стабильная репутация и хорошие отзывы.

    На рынке много европейских производителей. Для них экономия на отоплении из-за высоких цен очень актуальна, а тепловые насосы окупаются у них за несколько лет

  • Тепловые насосы Viessmann — продукт европейского концерна, который почти столетие занимается разработкой и производством отопительного и климатического оборудования. В нашей стране представлены модели вода-вода и рассол-вода. Большая часть оборудования по максимуму может нагреть теплоноситель внешнего контура до 45oC, 55oC или до 60oC. Одна линейка выдает 65oC. Как и отопительные котлы, тепловые насосы Viessmann имеют отличную репутацию: надежны, не требуют внимания и обслуживания.
  • Немецкие тепловые насосы Stiebel Eltron типа воздух-вода работают при температуре до -20oC, некоторые модели, работающие на соляном растворе, могут обеспечивать также нагрев воды для хозяйственных нужд, и работать на охлаждение летом. Некоторые — только отопление. Есть модульные модификации, пригодные для больших площадей. Они собираются в группу до шести штук.
  • Известная японская кампания Mitsubishi Electric в 2007 году запустила в производство тепловые насосы Z В этой линейке есть бытовые модели, полупромышленные и промышленные агрегаты. Некоторые дают возможность сделать мультизональное разделение, которое позволяет управлять температурой в каждом обслуживаемом помещении. Есть линейка тепловых насосов воздух – вода Mitsubishi Heavy, которые работать могут и на обогрев и на охлаждение.

Присутствуют на рынке и тепловые насосы российского производства. Цены и качество — между европейскими и китайскими агрегатами. Например, тепловые насосы «Henk system». С качеством оборудования, судя по отзывам, все нормально, но проблема, как обычно у нас, в грамотном расчете, а особенно в монтаже. Если с воздушными системами проблемы бывают нечасто, то об установках геотермального типа этого не скажешь: нормальные партнеры у этого предприятия есть не во всех регионах.

Henk выпускает много разных агрегатов, разной производительности и типа. Всего 82 модели. Есть линейка для низкотемпературных систем водяного пола, есть для высокотемпературных — с радиаторами. Тип подключения — однофазный и трехфазный, с теплообменниками для подогрева воды бытового назначения. Собственно, выбрать есть из чего.

Итоги

Современные тепловые насосы — это высокоэффективные устройства, которые легко обеспечивают 3-4 кВт тепла на один затраченный киловатт электроэнергии. Но стоимость самого оборудования и устройства первичного контура не многим по карману. Если же говорить о моделях воздух-воздух или воздух-вода, то хорошую эффективность они показывают при плюсовых температурах, с падением температуры их производительность сильно снижается (хотя последние линейки могут работать и до -40oC). Технология, несомненно, очень интересная и перспективная, но пока доступна немногим.

Возможно, вам интересна будет статья «Солнечное отопление: насколько эффективно?»

teplowood.ru

принцип работы, виды, расчет мощности и стоимость монтажа

Автономные системы отопления это то, что делает загородным дом по-настоящему «крепостью». Установив надежную и энергоэффективную конструкцию вы избавитесь от диктата монополистов и сможете регулировать климат в дома так, как вы сочтете нужным. Существует масса конструкций автономных отопительных систем. Они делятся на типы по источнику тепловой энергии. Это может быть твердое топливо, электрическая энергия, газовое снабжение или солнечная энергия. В последнее время на этом рынке появилась свежая инновация – тепловой насос, который использует стабильную температуру недр земли для отопления дома.

Тепловой насос частного дома — общая схема в разрезе

Содержание статьи

Принцип работы теплового насоса для отопления частного дома: объясняем на пальцах

Если отбросить все технические моменты — можно привести вам пример, который раз и на всегда поможет вам понять, как тепловой насос может отопить ваш дом, затратив при этом столь ничтожное количество электроэнергии. Представьте, что в системе отопления вашего частного дома: радиаторы батарей, трубы (внутренний контур) — залито 100 литров холодной воды с температурой 2 градуса по Цельсию. Вы укладываете на глубину около 2 метров под землей очень длинную пластиковую трубу, срок службы которой достигает 100 лет (внешний контур). В подземную трубу помещается примерно 1000 литров рабочей жидкости. Солнце круглый год греет нашу планету и разогревает её недра до температуры +7 +8 градусов по Цельсию. Итого мы имеем 1000 литров жидкости с температурой +7.5 градусов. Теперь в игру вступает сам тепловой котел, который как соковыжималка вытягивает из каждого литра рабочей жидкости по 7.5 градусов, давайте напишем формулу: 1000л. х 7.5 = 7500 градусов чистой энергии. Эта чистая энергия передается воде в самой системе отопления, в итоге получаем 100 литров воды с температурой 7500/100 =75 градусов, неплохо, да? Все основные затраты электроэнергии расходуются на два насоса, которые качают рабочую жидкость по системам внешнего (подземного) и внутреннего (внутридомового) контуров и компрессор, который создает давление. Получается, что основными рабочими лошадками являются насосы, отсюда и название самой системы — «Тепловой насос».

Но каким образом этому «Чудо-котлу» удается отбирать энергию и концентрировать её до гораздо более высокой температуры? Это очень просто, вы никогда не задумывались, как работает ваш холодильник или кондиционер? Может быть и кондиционер является для вас загадкой, но он работает и точно также будет работать и система отопления дома с тепловым насосом, это как холодильник наоборот. Схематично это можно представить в таком виде:

Применение тепловых насосов только набирает силу в Россию. Эти сведения только начинают распространяться в профессиональной строительной среде. Также информация о данных системах пока еще мало знакома российским потребителям. Однако, эта инновация уже получила широкое распространение и уже около тридцати лет такие конструкции применяются для теплоснабжения частных домов. Особое преимущество данным конструкциям придает тот факт, что они используют возобновляемые источники энергии. Такой подход предполагает разовые затраты на приобретение и монтаж системы, небольшие затраты на регулярное регламентное обслуживание и абсолютно бесплатные энергоносители. Это немаловажно в условиях стремительно растущих тарифов на любые типы энергии.

Из каких частей состоит тепловой насос

Исходя из конструкционных особенностей все семейство систем отопления с «тепловыми насосами» делится на три основных составных части:

  • Внешний контур. Эта конструкция размещается либо в водоемах, либо непосредственно в толще земли и служит для сбора природного тепла недр земли.
  • Сам тепловой насос. Это оборудование работает по принципу, обратному обычному бытовому холодильнику и передает в помещение тепло, накопленное землей или водой от предыдущего воздействия солнечной энергии.
  • Внутренний контур. Это классическая система распределения тепла и горячей воды внутри жилища.

Внешний контур отопления теплового насоса

Основным элементом внешнего контура таких систем является теплообменник. Он монтируется из пластиковых труб, расположенных специальным образом в толще земли или водоема. Трубы можно прокладывать вертикальным, горизонтальным или «водным» методом. Выбор способа прокладки определяется индивидуально для каждой системы, так как существуют определенные ограничения. Внутри труб находится теплоноситель – антифриз. Он имеет низкую температуру замерзания. Обычно для этих целей используется пропиленгликоль или этиловый спирт.

  • К горизонтальной прокладке труб обычно прибегают при наличии большого приусадебного участка, так как над трубами не должно находиться никаких строений. Трубы размещаются на индивидуальной глубине для каждого региона. Так, для Сибири эта величина составляет 1,8 метра. Траншеи для труб прокладываются по извилистой линии.
  • Вертикальный метод размещения труб требует больших трудовых и финансовых затрат, так как предполагает бурение глубоких скважин. Глубина скважин может достигать ста метров. Но зато такие системы можно установить даже на небольшом приусадебном участке.
  • Выбирать водный способ прокладки труб следует при наличии рядом озера или реки. Трубы помещаются в воду ниже уровня зимнего промерзания. Эта самый дешевый метод размещения труб, так как при нем существенно уменьшается длина внешнего контура. Глубина и длина размещения трубопровода рассчитывается индивидуально в зависимости от региона. Зимой в водоемах вода замерзает только на поверхности, а в глубине водоема ее температура остается положительной. Однако это утверждение справедливо не для всех водоемов – мелкие озерца и речушки могут при суровой зиме промерзать до дна. Кроме того, такой трубопровод может повредиться в период весеннего ледохода. Вызывает вопросы и отношение контролирующих организаций к размещению труб с антифризом на территории водоемов.

Технические особенности устройства теплового насоса

Такие конструкции приобретаются, как правило «в сборе» и состоят из следующих составных частей:

  • Бойлера,
  • Насосной установки внешнего контура,
  • Насосной установки внутреннего контура распределения тепла,
  • Автоматической регулировочной системы.

Сам тепловой насос имеет внешний вид большого газового котла, с подключением к четырем трубам:

  • Входному и выходному патрубку внешнего контура
  • К подаче и к обратке системы теплоснабжения.

Такая установка, несмотря на солидное назначение имеет довольно компактные размеры и напоминает по внешнему виду и уровню шума обычный бытовой холодильник. Такую конструкцию можно установить в любом подсобном помещении вашего здания, для нее нет особых инженерных требований.

Тепловой насос может работать как источником тепла для системы отопления или горячего водоснабжения, так и выдавать холод для кондиционирования воздуха. Около 80 процентов энергии, необходимой для его работы он получает из внешней возобновляемой энергии, накапливающейся в толще земли или воды.

Как устроен внутренний контур теплового насоса

Внутренний контру таких систем устроен довольно традиционно. Нагревать помещения или, наоборот, охлаждать их могут теплые полы с водяным теплоносителем или специальные устройства – фанкойлы, напоминающие усовершенствованный кондиционер.

В таких системах не используются традиционные отопительные радиаторы, так как максимальная температура теплоносителя не превышает 55 градусов Цельсия.

Установка фанкойлов наиболее предпочтительна, так как они более эффективно могут работать как в режиме тепловентилятора холодной зимой, так и в режиме охлаждающего кондиционера жарким летом. Летом температура воздуха, поступающего из вентилятора может достигать минимальной величины в 7 градусов, что безусловно будет достаточно для эффективного охлаждения дома.

Очевидные плюсы установки теплового насоса для отопления частного дома

Рассмотрим основные преимущества таких систем:

  • Прежде всего они чрезвычайно экономны. Расчеты показывают, что расходы на отопление при использовании такой системы снижаются в семь раз. Система требует для своей работы электричество, но всего 1 киловатт электричества даст вам 4-7 киловатта тепловой энергии, из которых до 85 процентов достанутся вам абсолютно бесплатно. При этом система одинаково эффективно может как нагревать помещение, так и охлаждать его.
  • В таких системах очень низки эксплуатационные расходы. Вам придется платить только за небольшое количество потраченной электрической энергии.
  • Вам не придется бегать по инстанциям, согласовывая подключение дома к магистральным линиям теплоснабжения, к газовым магистралям. Вас не будут волновать проблемы прорывов и протечек на этих трассах.
  • Единственным недостатком такой системы является стоимость ее установки. Впрочем, вы вполне можете прикинуть, через сколько лет установленная система может окупить свое приобретение и монтаж.

Выгодно ли ставить тепловой насос в современных условиях (видео):

Монтаж частей системы теплового насоса

Изучив порядок монтажа систем отопления и кондиционирования, основанных на тепловых насосах вы вполне можете провести этот процесс самостоятельно. Во всяком случае, обладая необходимыми знаниями, вы вполне сможете грамотно проверить ход выполнения таких работ сторонними организациями.

На начальном этапе производится расчет необходимой мощности системы. Для этого оцениваются потенциальные теплопотери строения.

Далее подбирается необходимая конфигурация системы: рассчитывается необходимая протяженность и глубина залегания внешнего контура, мощность «теплового насоса» и объем и места расположения отопительно-охладительных устройств внутреннего контура.

На следующем этапе бурятся скважины под внешний контур отопительно-охладительной системы.

бурение скважины

В пробуренные скважины устанавливаются специальные, заранее изготовленные геотермальные зонды.

геотермальные датчики (внешний вид)

опускаем датчик в скважину

Внешний контур системы соединяется с коллектором, расположенным внутри здания. Параллельно изготавливается и устанавливается сам коллектор внешнего контура.

соединение с коллектором 1

соединение с коллектором 2

канава под тепловую систему

коллектор внешнего контура

Рассчитывается и проектируется система отопления и охлаждения. Непосредственно после расчета производится ее монтаж: строится система теплых полов или комбинированных вентиляторов. При применении фанкойлов до места их расположения монтируются вентиляционные каналы.

напольный фейкнол

подвесной фейкнол

коллектор теплого пола

коллектор системы отопления

монтаж коллектора

Вся система соединяется в единое целое. После сбора производится наполнение всей системы рабочими жидкостями и тестовое подключение.

тепловое оборудование в сборе

В течении некоторого времени построенная система прогоняется на различных режимах работы. В зависимости от достигнутых показателей проводится тонкая регулировка и настройка.

В связи с технологической сложностью регулировки, контрольные показатели с системы снимаются ежемесячно на протяжении одного года. В дальнейшем система, как правило начинает работать по годовому циклу и не требует столь частой проверки.

Ряд организаций, монтирующие отопительно-охладительные системы с использованием «тепловых насосов» предлагает услуги по удаленной регулировке и настройке параметров системы. В этом случае физического присутствия наладчика в вашем доме не требуется.

До сих пор не поняли, как тепловой насос может отопить ваш дом? Смотрите обучающее видео

Виды тепловых насосов в зависимости от типа системы (видео)

Существует несколько видов систем тепловых насосов, мы предлагаем вам ознакомится с особенностями каждого отдельного вида, все плюсы и минусы отображены на видео. Надеемся после просмотра вы однозначно решите для себя, какой именно тип лучше всего применим в вашем случае!

Вода-вода

Воздух-вода

Воздух-воздух

Грунт-вода

Реально ли сделать тепловой насос своими руками?

Если вы ощущаете в себе достаточные силы для создания чего-либо грандиозного, можно начать со строительства независимой системы автономного отопления вашего жилища. Процесс создания теплового насоса из старого кондиционера подробно описан в этом видео, если вы будете следовать всем его советам то у вас точно всё получится и вы сэкономите очень много денег, удачи в постройке!

После установки — напишите нам о своем результате, нам приятно будет знать, сколько вы сэкономили после установки теплового насоса. Своим советом вы поможете тем, кто еще только собирается присоединиться к прогрессивной части человечества!

kamin-expert.ru

Тепловые насосы для отопления дома: принцип действия

Содержание   

Тепловой насос — универсальный агрегат, в котором по функциям совмещены качества кондиционера, устройства для нагрева жидкости и отопительного котла. В таком агрегате не применяется традиционное топливо, для его функционирования требуются возобновляемые источники из природной среды – энергия воздуха, земли, воды.

На данный момент тепловой насос для отопления дома – очень экономически выгодное устройство, потому что его функционирование не связано с ценами на топливо, также экологичный, потому что источником тепла становится не электрический ток или продукты горения, а естественные тепловые источники.

Принцип функционирования теплового насосного оборудования

Чтобы лучше понимать, как работают тепловые насосы для отопления дома, вспомните принцип функционирования холодильника. В нём происходит испарение рабочего вещества и отдача холода. А в насосном оборудовании наоборот, происходит его конденсация и продуцирование тепла.

Принцип работы теплового насоса для отопления дома строится на цикле Карно, названного в честь его изобретателя. После прохождения теплоносителя через рабочий контур – земляной,воздушный, водяной, их сочетание, он устремляется в первый теплообменник – камеру испарения. Здесь происходит передача накопленного тепла холодильному агенту, который циркулирует во внутреннем контуре агрегата.

Принцип работы теплового насоса

Жидкий холодильный агент поступает в камеру испарения, где из-за низких уровней температуры (50°C) и давления происходит его переход в состояние газа. Следующая стадия – поступление газа в компрессор и сжатие газа. В итоге происходит резкое увеличение температуры газа, он поступает в конденсатор, там происходит его обмен теплом с отопительной системой. Происходит переход охлажденного газа в жидкость, и повторение цикла.к меню ↑

Плюсы и минусы тепловых насосов

Функционированием теплового насоса для отопления дома возможно управлять с помощью специально поставленных регуляторов температуры. Происходит автоматическое включение насоса при уменьшении температуры среды меньше определённого уровня и его отключение при превышении заданного уровня температуры. Тем самым с помощью тепловых насосов поддерживается неизменная температура в жилище, что является преимуществом агрегатов.

Достоинствами оборудования является экономичность-потребление  небольшого количества электрической энергии и его безопасность для окружающего пространства. Главные преимущества оборудования:

  • надёжность. Период эксплуатации составляет больше 15 лет, все компоненты системы имеют высокий рабочий ресурс, при перепадах энергии вред системе не наносится;
  • безопасность – отсутствие копоти, выхлопов, открытого огня, утечки газа.
  • комфортность – бесшумность функционирования оборудования. Климат-контроль и система автоматики позволяют создать домашний комфорт и уют;
  • гибкость. Устройство характеризуется стильным дизайном, оно совмещается со всякой отопительной системой;
  • универсальность. Используются для гражданского и частного строительства, потому что имеют большой диапазон мощности. Отопление с помощью теплового насоса возможно использовать для множества помещений — и маленьких домов, и коттеджей.

Сложной структурой агрегата определяется его основной недостаток – высокая цена устройства и монтажа. Чтобы установить устройство, необходимо выполнить большой объём земельных работ.

Грунтовые тепловые насосы

к меню ↑

Классификация тепловых насосов

Для отопления тепловыми насосами характерен большой температурный диапазон– от -30 до +35 . Самые распространённые агрегаты -  абсорбционного типа (тепло переносится его источником) и компрессионные (рабочая жидкость циркулирует за счет электрической энергии).

Самим экономичным является абсорбционное оборудование, но оно дороже и имеет более сложные конструктивные особенности.

По типу тепловых источников насосы делятся на:

  1. Геотермальные, использующие тепло земли или воды.
  2. Воздушные агрегаты, забирающие тепло из атмосферы.
  3. Устройства вторичного тепла, забирающие производственное тепло, которое образуется на промышленных предприятиях, при отоплении, других производственных процессах.

В качестве теплоносителя применяют:

  • грунтовые воды, воду из естественного или искусственного водоёма;
  • массы воздуха;
  • грунт;
  • сочетание этих носителей.

к меню ↑

Устройства и принцип функционирования геотермального насоса

Геотермальные тепловые насосы для отопления применяют тепло грунта, отбираемое горизонтальным коллектором или вертикальными зондами. Зонды устанавливают на глубине до 70 м, они находятся на небольшом углублении от поверхности. Этот тип оборудования самый эффективный, потому что у источника тепла достаточно высокая постоянная круглогодичная температура. Поэтому для транспортировки тепла нужно потратить меньше энергии.

Система теплового насоса

Для установки этого оборудования требуются большие средства. Бурение скважин стоит недёшево. Помимо этого, площадь, которую занимает коллектор, намного больше площади обогреваемого здания. Необходимо учитывать, что землю, где будет стоять коллектор, нельзя будет использовать для огорода или сада – возможно переохлаждение корней растений.к меню ↑

Применение воды как источника тепла

Водоёмы являются источником большого количества тепла. Насос можно применять в незамерзающих водоемах глубиной от 3 мили в грунтовых водах, если они имеют высокий уровень. Организовать обогрев можно таким образом: трубу теплообменника с грузом из расчета 5 кг на 1 м погонный, кладут на дно водоема. Длина трубопровода определяется метражом дома. Помещение площадью 100 м. кв. требует трубы протяжённостью 300 м.

При применении грунтовых вод бурят 2 скважины, которые расположены друг за другом в направлении грунтовых вод. В первую скважину устанавливают насос, который подаёт жидкость на теплообменник. Во вторую скважину подаётся охлажденная жидкость. Это открытая схема, собирающая тепло. Ее главный недостаток  — нестабильность уровня грунтовых вод, и возможно его значительное изменение.к меню ↑

Воздух – наиболее доступный источник тепла

Если использовать воздух как источник тепла,то теплообменником выступит радиатор, который принудительным образом обдувает вентилятор.

Тепловой насос типа воздух-воздух

Если для отопления частного дома тепловым насосом используется система «воздух-вода», то клиент будет иметь такие преимущества:

  • возможность отапливать всё здание. Вода, которая выступает как теплоноситель, поступает в приборы отопления;
  • минимальные затраты электрической энергии позволят жильцам иметь горячее водоснабжение. Это становится возможным из-за наличия дополнительного теплоизолированного теплообменника с ёмкостью для накопления;
  • подобные устройства могут нагревать воду в бассейнах.

При функционировании насоса по системе «воздух-воздух», теплоноситель для нагрева здания не используется. Воздушный тепловой насос для отопления обогревает дом за счет полученной тепловой энергии. Такая схема реализована в кондиционере, который установлен на режим обогрева. Сейчас все устройства, которые применяют воздух в качестве источника тепла, – инверторные. В них переменный ток преобразуется в постоянный, что обеспечивает гибкость управления компрессором и его беспрерывную работу, это увеличивает ресурс агрегата.

Отопление загородного дома тепловым насосом является альтернативой современным отопительным системам. Они экономичные, экологичные и безопасные в применении. Но высокая стоимость монтажа и оборудования не дают возможности для повсеместного применения устройств.

Мы ознакомили вас принципом действия тепловых насосов для отопления дома и подсчитав, сколько стоит оборудование и монтаж, вы можете принять решение о его использовании.к меню ↑

Виды тепловых насосов и схемы их подключения (видео)

 Главная страница » Насосы

byreniepro.ru

Тепловой насос для отопления собственными руками

Содержание статьи

Проблема отопления и горячего водоснабжения зачастую решается традиционными способами, а именно установкой газовых, дизельных, электрических котлов. Безусловно, данный вариант проверенный и надежный, однако имеет ряд минусов. Далеко не всегда рядом с домом, дачей, коттеджем проходит газовая магистраль. Для использования солярки необходимо устанавливать дополнительные резервуары, электричество – слишком расточительно, уголь и дрова помимо неудобства применения, требуют специального хранилища и особого оборудования.

Но главное, каждый из перечисленных котлов работает по принципу вырабатывания тепла из газа, электричества, дизельного топлива и т.д. Другими словами, чем больше сгорит «солярки», например, тем теплее будет в доме. С экономической точки зрения такой подход нельзя назвать рациональным и выгодным, особенно в условиях сложного климата России и нестабильных цен на топливо.

Тепловой насос для работы использует более дешевые источники энергии, которые окружают нас – вода, грунт, воздух. Более того, устройство не вырабатывает тепло, а лишь переносит его в помещение, затрачивая при этом минимум электричества.

Для наглядности. Один киловатт потребляемого электричества, преобразуется в пять, а иногда и шесть киловатт тепловой мощности. Эффективность использования очевидна!

Тепловой насос (ТН): принцип действия

Система отопления с использованием ТН включает две основные составляющие:

  • Сам тепловой насос.
  • Источник тепла или низкопотенциальное тепло.

Принцип действия во многом напоминает работу холодильника, но только в обратном направлении. Т.е. тепло забирается извне, проходит через ТН и перенаправляется в дом.

Конструктивно тепловой насос состоит:

  • Компрессор
  • Испаритель
  • Конденсатор
  • Дроссельный клапан.

Более подробно работа теплового насоса представлена на рисунке

  • В испаритель попадает низкопотенциальное тепло передаваемое по трубам. В качестве носителя используется любая незамерзающая жидкость, способная выдерживать низкие температуры снаружи помещения.
  • Далее в испарителе поступающее тепло передается хладагенту (фреону) циркулирующему по замкнутой системе. Учитывая низкую температуру кипения фреона, он превращается в пар.
  • Проходя через компрессор, хладагент подвергается воздействию высокого давления, и его температура резко увеличивается (согласно законам физики).
  • Газообразный фреон попадает в конденсатор, где и происходит теплообмен с контуром отопительной системы здания. Тепло уходит в помещение, а хладагент остывает и вновь приобретает жидкое состояние.
  • Проходя через дроссельный (редукционный) клапан, давление фреона снижается, он опять попадает в испаритель и цикл работы ТН повторяется.

Как видно из схемы, электроэнергия тратится лишь на работу компрессора, что объясняет экономическую целесообразность использования тепловых насосов для отопления помещений.

Виды тепловых насосов

Классификация ТН зависит от теплового источника. Различают три основных вида тепловых насосов:

  • Грунтовые (геотермальный тепловой насос).
  • Использующие воду в качестве теплообменного вещества.
  • Воздушные.
  • Грунтовые ТН

В течение лета земля интенсивного накапливает тепло, которое сохраняет на протяжении года. Данный вид энергии прекрасно подойдет для отопления и горячего водоснабжения.

Как это работает?

  • На участке земли расположенном рядом с домом выкапываются траншеи, в которые укладываются полиэтиленовые трубы (можно использовать обычные тонкостенные Ø40 мм).
  • Трубы заполняются незамерзающей жидкостью (например антифризом), проводится опрессовка на предмет выявления протечек и траншеи закапываются.
  • Концы коллектора заводятся в дом и подключаются к тепловому насосу.

Важно! Труба должна пролегать ниже зоны промерзания. На этом уровне теплообменная жидкость всегда будет сохранять положительную температуру.

Забирая низкопотенциальное тепло из грунта, антифриз или другой носитель передает его в ТН, где происходит преобразование (через испаритель, компрессор, конденсатор) в высокотемпературное тепло.

Насосы, извлекающие тепловую энергию из грунта, считаются максимально эффективными. Ведь даже в сильные морозы, температура на глубине неизменна и энергозатраты на отопление не увеличиваются.

Для устройства земляного контура потребуется на 1м2 площади дома, примерно 5 п.м. трубы. Это не много и за несколько дней можно выполнить все работы самостоятельно.

Тепловые насосы – вода

Использовать тепловую энергию воды можно двумя способами:

  • Устройство коллектора (по принципу грунтового) в близлежащем водоеме. Однако следует учитывать, что глубина его должна быть достаточно для незамерзания в сильные морозы.
  • Бурение скважин. В этом случае низкопотенциальное тепло «отбирается» у грунтовых вод. Бурится две скважины: первая – для забора тепла, вторая – сброс воды. Может показаться, что данный вариант сопряжен с большими затратами. Совсем не обязательно. Ведь если дом не подключен к централизованной системе подачи воды, то бурить скважину придется в любом случае.

Тепловой насос с использованием водных ресурсов из скважины, позволяет устраивать эффективную систему ГС и отопления на небольших по площади участках, без привязки к озерам, рекам и другим водоемам.

Воздушные тепловые насосы

Атмосферный воздух – самый доступный и дешевый источник тепла. Но как забрать из него необходимую тепловую энергию? Все достаточно просто. Необходимо установить на улице (наземное или настенное положение) большой радиатор. У него должен быть встроенный вентилятор, выполняющий функции обдува и развитое оребрение.

Работа теплового насоса напоминает действие кондиционера. Только последний выводит тепло наружу, а ТН наоборот перемещает его внутрь помещения.

Сегодня потребителю предлагаются тепловые воздушные насосы по принципу мультисплитсистем, когда от одного внешнего блока,/ тепловая энергия обеспечивает несколько внутренних. Ярким примером служат кондиционеры, работающие не только на охлаждение, но и отопление.

Следует помнить, что эффективность воздушного ТН уменьшается по мере снижения температуры за пределами помещения. Обычно высокое КПД поддерживается при температуре окружающего воздуха до -15 градусов.

Горячее водоснабжение и отопление

Используя тепловые насосы, обеспечивается функционирование систем:

  • Отопления (традиционное радиаторное, а также «теплый пол»).
  • Горячего водоснабжения – для любых потребителей (нет необходимости установки бойлеров и других устройств).

В зависимости от теплоносителя во входном/выходном контуре различают тепловые насосы: «грунт-воздух», «грунт-вода», «воздух-воздух», «воздух-вода», «вода-вода», «вода-воздух». Другими словами, тепло может нагревать внутри дома воздух или системы с циркулирующей в них водой.

Преимущества использования тепловых насосов

Следует выделить ряд основных преимущественных характеристик:

  • Стабильный источник тепловой энергии (вода, воздух, грунт).
  • Экологичность – отсутствие продуктов сгорания и пр., которые являются обязательными в случае использования дизельного, твердотопливного, газового оборудования.
  • Простая эксплуатация, не требующая постоянного вмешательства.
  • Безопасность использования. Тепловой насос для отопления дома не загорится, не взорвется и т.д.

Но главное достоинство – экономичность. Безусловно, на тепловые насосы цена немаленькая, плюс временные/финансовые затраты на установку, но все это быстро окупится. Можно привести пример. Установленная система в новый дом около 100м2. окупается уже через пару лет, а дальше «чистая экономия».

Можно ли сделать тепловой насос своими руками

Проложить земляной контур, соорудить коллектор в воде или скважине, установить радиатор для забора воздуха – под силу каждому. Что касается непосредственно ТН, то лучше приобретать готовое оборудование. Однако если появилось желание экспериментировать, то вот пример сборки теплового насоса из подручных материалов:

  • Компрессор – его придется купить в одной из фирм или сервисных центров занимающихся холодильным оборудованием/кондиционированием.
  • Для испарителя подойдет пластиковая бочка, около 60 литров с вмонтированным змеевиком. Для поставки и слива теплоносителя применяют обычные трубы для водопровода.
  • Конденсатор можно выполнить из нержавеющего бака. Он режется пополам, в него вставляется змеевик, после чего бак сваривается. Также необходимо сделать резьбовые соединения для вывода контура, который «пойдет» в помещение.
  • Змеевики и фреоновый контур лучше изготавливать из медной трубки.

На этом изготовление теплового насоса своими руками закончено. Далее необходимо вызывать специалиста, который грамотно соединит (сварит) медные трубки и заполнит систему фреоном.

Но все-таки лучше сразу купить тепловой насос в сборе, а вот уже системы подачи низкопотенциального тепла из грунта и воды, выполнить самостоятельно.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Мне нравится!0Мне не нравится!0

www.allremont59.ru

.