Тепловой насос земля воздух

Постоянно растущая стоимость энергоносителей заставляет владельцев частных домов искать новые способы экономии на отоплении. Другой причиной является то, что энергоисточники обычно расположены вне зоны доступа, а подключиться к ним физически невозможно. Вашему вниманию предлагается статья о том, как создаются тепловые насосы своими руками

Подобная технология появилась в стране относительно недавно, но популярность геотермального отопления (то есть, использования энергии земли) ввиду своей энергоэффективности растет достаточно быстро.

Особенности конструкции

Геотермальная отопительная система состоит из нескольких элементов:

заборного узла;
теплового насоса;
распределительного узла.

Сам насос по принципу работы напоминает холодильник, вот только тепловая энергия передается не в окружающее пространство, а в отопительную магистраль. Это происходит так:

антифриз подается в коллектор, получает определенную порцию тепла и передает ее тепловому насосу;
в испарителе хладагент поглощает это тепло, закипает и образует пар;
в компрессоре пар сжимается и, следовательно, повышает температуру/давление;
посредством конденсатора тепловая энергия поступает в домашнюю отопительную магистраль;
цикл повторяется.

Важно! Как видим, тепловой насос не генерирует энергию, а лишь накапливает ее. Для получения 1 кВт он «тратит» в среднем 220 Вт. Довольно неплохой результат.

Видео – Насосы тепловые

Интересный факт

Тепловой насос способен не только обогревать, но и охлаждать помещение. Охлаждение осуществляется одним из двух способов.

Способ 1. Ввиду того что летом в недрах земли температура ниже, чем в здании, дом можно охлаждать естественным путем или, проще говоря, напрямую.

Способ 2. Второй способ есть не что иное, как кондиционирование. Реверсивный тепловой насос позволяет регулировать движение хладагента. Тепло в доме передается этому хладагенту и выводится наружу.

Целесообразность и окупаемость

Сразу отметим, что покупка геотермального оборудования – удовольствие не из дешевых. Стоимость может колебаться в ту или иную сторону в зависимости от мощности, источника энергии или производителя, но, к примеру, тепловой насос средней мощности польского производства стоит порядка 337 000 рублей (без стоимости монтажа). Есть и более дорогие модели. При этом расчеты показывают, что эта сумма окупится максимум за 2 года, а если сделать устройство своими руками, то даже быстрее.

Технология изготовления теплового насоса

Обустройство геотермального отопления – процедура сложная, но за несколько недель ее можно выполнить. Для этого потребуется купить специальное оборудование и инструменты, но затраты на них все равно будут меньшими, чем 300 тысяч.

Этап 1. Выбор источника энергии

Об особенностях различных источников энергии речь пойдет в конце статьи. Главное, что нужно уяснить – все они должны находиться под землей. Потребуется бурение скважины или рытье траншеи на глубину, где перманентная температура в зимнее время не опускается ниже +5ᵒС. Есть и другие варианты (водоемы, к примеру), но принцип работы у каждого из них один.

Этап 2. Проведение расчетов

Требуемая мощность будет зависеть лишь от качества термоизоляции дома:

для некачественно утепленного дома потребуется минимум 70 Вт/м²;
для домов, отделанных современным утеплителем – 45 Вт/м²;
для домов, которые утеплены с применением специальных технологий – всего 25 Вт/м².

При необходимости улучшается термоизоляция.

Этап 3. Необходимое оборудование

Все, что потребуется при создании теплового насоса, продается в специализированных магазинах. Сюда можно отнести:

компрессор;
терморегулирующий клапан;
конденсатор;
испаритель.

Важно! Нежелательно использовать комплектующие от разных систем.

Помимо того, потребуется дополнительное оборудование, такое как:

L-образные кронштейны;
герметичный бак из «нержавейки»;
болгарка;
алюминиевые рейки;
медные трубы разных диаметров, 3 шт.;
пластиковый бак на 90 л;
металлопластиковые трубы.

Этап 4. Монтаж оборудования

Шаг 1. Компрессор должен быть бесшумным. Оптимальный вариант – использование компрессора от импортного кондиционера. Посредством L-образных кронштейнов длиной в 30 см он устанавливается на стене.

Шаг 2. Конденсатором послужит герметичный бак из «нержавейки» объемом минимум в 120 л. Бак разрезают на две части и помещают в него медный змеевик, в котором будет циркулировать антифриз. После этого резервуар сваривается обратно и в нем проделывается необходимое количество технических отверстий (обязательно резьбовых).

Шаг 3. В роли теплообменника выступает большая медная труба. Она наматывается на бак, а концы витков фиксируются рейками. Для вывода этих концов используются сантехнические переходы.

[block id=”19″]

Шаг 4. Испаритель не будет подвергаться воздействию высоких температур, поэтому его можно сделать из обычной пластиковой бочки емкостью в 90-100 л. Испаритель также оборудуется медным змеевиком и крепится к стене L-образными кронштейнами. Для слива и подводки используются простые металлопластиковые трубы.

Шаг 5. После сборки покупается терморегулирующий клапан. Делать это раньше нежелательно, т. к. клапан должен быть совместимым с конструкцией.

Шаг 6. Для сварки готовых комплектующих и закачки фреона необходимо пригласить специалиста, ведь делать это самостоятельно минимум небезопасно. Кроме того, свежий опытный взгляд на самодельный насос может быть полезным.

Важно! Создавать такое оборудование без соответствующих навыков и знаний в области физики – дело рискованное. Если есть хоть малейшие сомнения в своей компетенции, то лучше отказаться от затеи. Поверхностного знакомства с конструкцией теплового насоса вряд ли хватит для собственноручного изготовления устройства.

Этап 5. Сборка

После сборки остается подсоединить систему к заборному устройству. Особенности этой процедуры напрямую зависят от выбранной схемы геотермального отопления.

1. Схема «вода-земля»

Такая схема может быть горизонтальной и вертикальной.

При вертикальном расположении коллектор представляет собой систему труб. Он помещается ниже уровня промерзания грунта – обычно это 1,5-2 м, но конкретная цифра зависит от климатических особенностей региона. Снимается верхний слой почвы, устанавливаются трубы, производится обратная засыпка.

Насосы горизонтального типа устанавливают в траншеях, при этом трубы размещают опять же ниже глубины промерзания.

2. Схема «вода-воздух»

Как можно судить из названия, насос получает тепло непосредственно из воздуха, поэтому земляные работы в данном случае не требуются. Необходимо лишь выбрать место для монтажа коллектора – на крыше здания или где-нибудь неподалеку – и подключить к отопительной магистрали.

3. Схема «вода-вода»

При сборке коллектора используются ПНД-трубы, а саму процедуру монтажа проводят на суше. Затем коллектор наполняется жидкостью и помещается в ближайший водоем, при этом трубы должны размещаться в максимальной близости от центра.

4. Бивалентное отопление

Такой способ отопления позволяет существенно сэкономить на монтажных работах. Суть подобной схемы в следующем: мощность насоса определяется минимальным возможным температурным показателем, но подобный минимум стоит на улице недолго, следовательно, большую часть времени система использует свой потенциал лишь частично.

В таких случаях устанавливают тепловой насос меньшей мощности, чем того требуют климатические условия, но параллельно с ним подключают небольшой электрокотел. Выходит, что при сильных морозах можно дополнительно «подтапливать» дом. По карману это особо не ударит, зато позволит сэкономить на строительстве насоса.

Правила монтажа

Испаритель с компрессором должны быть с запасом мощности минимум в 20%, в противном случае насос может не справиться с отоплением.

К выбору фреона следует отнестись со всей серьезностью. Оптимальный вариант – фреон марки R-22, но есть прогнозы, что уже через несколько лет он исчезнет с производства. Поэтому лучше отдать предпочтение марке R-422.
Все соединения должны быть герметичными, а магистрали, по которым будет циркулировать фреон, чистыми. Более того, при заправке внутри системы нужно создать вакуум, что едва ли возможно без специального оборудования.

Важно! Обрезку труб нужно проводить исключительно вальцовкой, ведь если в систему попадет даже мелкая стружка, то компрессор придет в непригодность через одну-две недели.

Иностранный опыт в геотермальном отоплении

Во многих развитых странах геотермальные тепловые насосы распространяются с рекордной скоростью – каждый год устанавливаются десятки и сотни тысяч приборов. Наибольшей популярностью такое отопление пользуется в Западной Европе, Китае и, конечно же, Америке.

В чем же причина невиданной популярности? Как ни странно, главная причина кроется отнюдь не в оригинальности технологии отопления как таковой, а в мощной поддержке государства – каждому человеку, установившему тепловой насос, возмещается определенная часть затрат.

Не так давно интерес к геотермальному отоплению появился и у жителей стран СНГ. Но информацию об оборудовании, равно как и о самой технологии в целом, изготовители доносят до потенциального клиента несколько искаженно. Возможно, потому, что ориентируются лишь на продажу новинки. Справедливости ради стоит заметить, что рост популярности, о котором говорилось в начале статьи, не настолько интенсивен, невзирая даже на тщательно продуманные ходы маркетологов.

Словом, тепловые насосы – действительно полезная вещь, пусть и малоизвестная. Несмотря на достаточно высокую стоимость (даже при собственноручном изготовлении), оборудование окупит себя максимум за два года.

svoimi-rykami.ru

Устройство системы отопления

Тепловой насос состоит из:

капилляра;
электрического компрессора;
терморегулирующего управляющего устройства;
конденсатора;
хладагента;
испарителя;

Вся система теплового отопления состоит из трех контуров. Внешний контур содержит в себе теплоноситель, который не замерзает и эффективно накапляет тепло.

При попадании в насос хладагенту отдает теплоноситель приблизительно 4 – 7⁰С. Температура его кипения равна 10⁰ С. Благодаря этому, хладагент очень быстро закипает и переходит в газообразное состояние. А вот теплоноситель внешнего контура, отдав свое тепло, переходит на следующий уровень в системе.

Газообразный хладогент поступает по трубам в компрессор, который работает от электросети. В компрессоре газ сжимается, повышается давление, благодаря чему температура начинает расти.

После этого, уже газ c повышенной температурой попадает в конденсатор. Здесь тепло газа непосредственно передается теплоносителю, циркулирующему по внутреннему контуре, или же непосредственно воздуху помещения.

Классификация

Тепловые насосы разделяют на несколько групп. Но более удобной считается классификация оборудований по типу среды, в которой расположен первичный контур.

Тепловые насосы делятся на такие типы:

воздух-вода;
вода-вода;
грунт-вода;
воздух-воздух;

Все типы характеризуются общим принципом работы. Но каждый из них отличается обустройством агрегата и функционированием, ведь месторасположение у первичного контура свое. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Тепловой насос «воздух-вода»

Этот тип насоса можно сравнить с кондиционером большого размера. Испаритель вместе с первичным контуром часто располагают на улице, для этого используют специальный корпус. Зимой это оборудование может не справляться со своими обязанностями. Поэтому часто этот спецкорпус является и вытяжным каналом всей вентиляционной системы дома. Это обеспечивает нормальную функциональность оборудования.

Преимуществом этой системы является простота установки. Ее эффективность, к сожалению, не может показать желаемого результата. В широтах нашей страны лучше использовать тепловые насосы, которые используют тепло воды или земли.

Тепловой насос «вода-вода»

Тепловой насос этого типа может использовать энергию:

открытый водоема (искусственного или природного;
рукотворного канала;
сточного или обычного водоема.
реки;

Теплоноситель обязательно должен быть погружен в воду вместе с трубой минимум на 2м. Ведь с похолоданием верхний слой может замерзнуть, при этом могут произойти повреждения целостности различных элементов оборудования.

Поэтому для такого насоса необходимо подобрать правильный источник.

Установка первичного контура очень проста. Для этого необходимо подготовить полимерную трубу, заполненную специальным раствором. При помощи специальных грузил, трубу зануряют на определенную глубину.

Благодаря простой установки наружного контура, монтаж всей системы отопления превращается в несложную операцию. Поэтому для многих жителей частных домов, которые находятся вблизи водоема, идеальным будет именно этот вариант оборудования.

Тепловой насос «грунт-вода»

Этот тип теплового насоса характеризуется особым расположением первичного контура.

Оно может быть:

вертикальным;
горизонтальным;

Он должен находиться в грунте на глубине около 6 метров. Такой тип монтажа практикуется при обустройстве горизонтального теплообменника. Если же первичный контур расположен вертикально, то заглубление может достигать 150 метров.

Вертикальное расположение первичного контура требует минимального количества работ. Ведь при горизонтальном расположении необходимо распределять трубы на достаточно большой территории (на каждые 1000 Ватт энергии следует использовать 50м2).

Тепловой насос «воздух-воздух»

Этот вид оборудования прост и эффективен. Он использует тепловой потенциал воздуха, при этом отопление помещения может происходить даже при минимальных температурах.

Этот тип насоса очень схож с кондиционером. Только его действие происходит в обратную сторону. Это оборудование способно забирать тепло даже у воздуха с пониженной температурой, дополнительно понижая ее при этом.

Преимуществом такого устройства является его универсальность. Ведь в зимнее время оно способно отапливать помещение, а в летнее – охлаждать. Установка необходимых элементов достаточно проста, не требует бурения скважин, выполнения земельных работ.

Экономичность тепловых насосов

Тепловые насосы начали использовать относительно недавно.

Но за этот небольшой период они подтвердили свою экономичность:

Тепловые насосы предоставляют высокие показатели эффективности и экономичности. Для получения 1 КВт тепловой энергии необходимо вложить 0,2-0,3 КВт электроэнергии на питание компрессора. Таким образом, не учитывая энергию воздуха, земли или воды, КПД теплового насоса приблизительно равняется 300-500%.
Тепловой насос эксплуатирует бесплатный источник питания, который можно смело назвать вечным. Ведь вода, воздух, земля – источники энергии, которые расположены повсюду. Таким образом, отопление коттеджа или загородного дома таким способом вы можете реализовать практически где угодно на всем земном шаре.
Устройство теплового насоса в каждом случае индивидуально. Вы не будете получать избыток энергии. В каждом оборудовании обязательно должны быть настройки, которые соответствуют не только определенным условиям эксплуатации, но и пожеланиям владельца дома.

Преимущества и недостатки

Установленные терморегуляторы позволяют управлять работой тепловых насосов. При падении температуры среды ниже определенного уровня насос должен автоматически включаться и отключаться в противном случае. Таким образом, прибор может поддерживать постоянную температуру в помещение.

Тепловые насосы имеют множество преимуществ:

Экономичность. Насос потребляет небольшое количество энергии, а вырабатывает необходимое.
Экологичность. Оборудование абсолютно безопасно для окружающей среды.
Гибкость. Оборудование выполнено в современном стильном дизайне. Его можно совмещать с любым видом отопления.
Надежность. Срок эксплуатации оборудования превышает 15 лет.
Безопасность. Отсутствуют выхлопы, сажа, открытый огонь, утечка газа.
Универсальность. Использование оборудования в гражданском, частном строительстве. Характеризуется большим диапазоном мощности.
Комфорт. Работа оборудования не создает посторонний шум. Благодаря климат-контролю в доме всегда будет уютно.

Как выполнить расчёт оборудования?

Рассмотрим особенности расчета на примере.

Схемы отопления дома тепловым насосом

Плюсы профессионального изготовления схемы:

исключит вероятность поломок;
определит необходимое количество материалов, что позволит сразу же предположить стоимость установки в целом;
правильное распределение необходимых элементов отопления;

Данная схема точно объясняет принцип действия теплового насоса, установленного в скважине. По стрелочкам можно проследить как тепло из грунта способно экономно отопить любое здание.

Обзор цен

Стоимость теплового насоса зависит от его мощности, типа и т.д.

К примеру, для загородного дома до 10 кВт стоимость оборудований:

с использованием грунта от 215 000 до 600 000 рублей;
с использованием воды от 310 000 до 500 000 рублей;
с использованием воздуха от 95 000 до 130 000 рублей;

Для загородного дома от 10 кВт до 50 кВт стоимость составляет:

с использованием грунта от 310 000 до 1 350 000 рублей;
с использованием воды от 350 000 до 910 000 рублей;
с использованием воздуха от 560 000 до 800 000 рублей;

Тепловой насос своими руками

Для частных домов площадью более 400 м²обязательно следует использовать качественный тепловой насос. Но вот многие владельцы маленьких домов предпочитают использовать собственные конструкции. Как же изготовить тепловой насос самостоятельно?

Необходимо приобрести следующие механизмы:

Компрессор, предназначенный для кондиционера.
Конденсатор (можно самостоятельно изготовить в виде змеевика из медной трубы, который будет помещен в металлический или пластиковый корпус. В качестве корпуса можно использовать бак необходимого размера. После установки змеевика, две половинки бака сваривают, монтируют соединения).

Что следует сделать:

На стену монтируется испаритель.
Аккуратно выполняется монтаж оборудования специалистами(выполняют пайку медной трубы, закачивают фреон). Самостоятельные действия могут привести к получению бытовых травм;
Подключение конструкции к системе отопления;
Монтаж наружного контура;
Подключение.
Прежде чем перейти к подключению оборудования, необходимо проверить состояние электропроводки и счетчика. Мощность последнего должна быть не менее 40 ампер.

Итоги

Несмотря на то, что тепловые насосы появились относительно недавно в нашей стране, ими пользуются уже достаточно большое количество людей. Многие из них оценили преимущество такой системы отопления, некоторые узнали о недостатках. Конечно, смело сказать, что тепловой насос неэффективен нельзя.

Ведь отзывы достаточно разные. Из них можно сделать такие выводы, что геотермальное (использование тепла грунта) отопление следует выбирать правильно, ведь в противном случае деньги на установку могут быть потраченными зря.

На что необходимо обращать внимание:

Температурный режим региона. В США зима не так холодна, поэтому использование там этого типа насоса более эффективно.
Наличие свободной земли, которую нельзя будет засаживать, застраивать.

slarkenergy.ru

Что такое тепловой насос для отопления частного дома? Как работает?

Специальное устройство, которое способно извлекать тепло из окружающей среды называется тепловой насос.

Применяются такие приборы в качестве основного или дополнительного метода обогрева помещений. Некоторые устройства также работают на пассивное охлаждение здания — при этом насос применяется как для летнего охлаждения, так и для зимнего обогрева.

В качестве топлива используется энергия окружающей среды. Такой обогреватель извлекает тепло из воздуха, воды, грунтовых вод и так далее, поэтому это устройство относят к классу возобновляемых источников энергии.

В состав всех тепловых аппаратов входит испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный клапан. В зависимости от источника тепла различают водяные, воздушные и другие устройства. Принцип действия очень похож на принцип работы холодильника (только холодильник выбрасывает горячий воздух, а насос поглощает тепло).

Большинство приспособлений работают как при положительных, так и при отрицательных температурах, однако КПД устройства напрямую зависит от внешних условий (т. е. чем выше температура окружающей среды, тем мощнее будет устройство). В общем случае прибор работает следующий образом:

Тепловой насос вступает в контакт с окружающими условиями. Обычно аппарат извлекает тепло из земли, воздуха или воды (в зависимости от типа устройства).
Внутри прибора установлен специальный испаритель, который заполнен хладагентом.
При контакте с внешней средой хладагент закипает и испаряется.
После этого хладагент в виде пара поступает в компрессор.
Там он сжимается — благодаря этому серьёзно повышается его температура.
После этого разогретый газ поступает в систему отопления, что приводит к нагреванию основного теплоносителя, который и используется для отопления помещений.
Хладагент понемногу охлаждается. В конце он превращается обратно в жидкость.
Потом жидкий хладагент поступает в специальный клапан, который серьёзно понижает его температуру.
В конце хладагент вновь попадает в испаритель, после чего цикл нагрева повторяется.

Фото 1. Принцип работы теплового насоса типа грунт-вода. Синим цветом показан холодный теплоноситель, красным – горячий.

Преимущества:

Экологичность. Такие устройства относятся к возобновляемым источникам энергии, которые не загрязняют атмосферу своими выбросами (тогда как в случае использования природного газа образуются вредные парниковые испарения, а для производства электроэнергии часто применяется сжигание угля, из-за чего также загрязняется воздух).
Хорошая альтернатива газу. Тепловой насос идеально подойдёт для отопления помещений в случаях, когда использование газа затруднительно по тем или иным причинам (например, когда дом находится вдали ото всех основных инженерных сетей). Насос также выгодно отличается от газового отопления тем, что для установки такого прибора не требуется получать государственное разрешение (но при бурении глубокой скважины его все же придётся получить).
Недорогой дополнительный источник тепла. Насос идеально подойдёт в качестве дешёвого вспомогательного источника питания (оптимальный вариант — применение газа зимой и насоса — весной и осенью).

Недостатки:

Тепловые ограничения в случае использования водяных насосов. Все тепловые аппараты хорошо функционируют при положительных температурах, тогда как в случае работы при отрицательных температурах многие насосы перестают работать. В основном это связано с тем, что при этом вода замерзает, что делает невозможным её применение как источника тепла.
Могут появиться проблемы с устройствами, которые в качестве тепла используют воду. Если для нагрева применяется вода, то потребуется найти её стабильный источник. Чаще всего для этого следует пробурить скважину, благодаря чему расходы на монтаж устройства могут возрасти.

Основные разновидности, их принципы работы

Все тепловые насосы отличаются друг от друга по источнику энергии. Основные классы устройств: грунт-вода, вода-вода, воздух-вода и воздух-воздух.

Первое слово указывает на источник тепла, а второе — означает то, во что оно превращается в устройстве.

Например, в случае прибора грунт-вода тепло извлекается из земли, а потом оно преобразуется в горячую воду, которая используется как нагреватель в системе отопления. Ниже мы рассмотрим разновидности тепловых насосов для отопления более подробно.

Грунт-вода

Установки типа грунт-вода добывают тепло прямо из земли с помощью специальных турбин или коллекторов. В качестве источника в данном случае используется земля, которая нагревает фреон. Он нагревает воду, которая находится в баке-конденсаторе. При этом фреон охлаждается и поступает обратно на вход насоса, а разогретая вода используется в качестве теплоносителя в основной системе отопления.

Цикл нагрева жидкости продолжается до тех пор, пока насос получает электричество из сети. Самым затратным, с экономической точки зрения, является метод грунт-вода поскольку для монтажа турбин и коллекторов придётся бурить глубокие скважины или менять расположение грунта на большом участке земли.

Вода-вода

По своим техническим характеристикам насосы типа вода-вода очень похожи на устройства класса грунт-вода с тем лишь отличием, что в качестве первичного источника тепла в данном случае используется не земля, а вода. В качестве источника могут использоваться как подземные воды, так и из различных водоёмов.

Фото 2. Монтаж конструкции для теплового насоса типа вода-вода: в водоём погружаются специальные трубы.

Устройства класса вода-вода значительно дешевле насосов типа грунт-вода, поскольку для их установки не нужно бурить глубокие скважины.

Воздух-вода

Установки класса воздух-вода получают тепло прямо из окружающей среды. Такие приборы не нуждаются в крупном внешнем коллекторе для сбора тепла, а для нагрева фреона используется обыкновенный уличный воздух. После нагревания фреон отдаёт тепло воде, после чего горячая вода поступает в отопительную систему через трубы. Устройства данного типа довольно дешёвые, поскольку для работы насоса не нужен дорогостоящий коллектор.

Воздушный

Установка класса воздух-воздух тоже получает тепло прямо из окружающей среды, а для её работы также не требуется внешний коллектор. После контакта тёплого воздуха происходит нагрев фреона, затем фреон нагревает воздух в насосе. Потом этот воздух выбрасывается в помещение, что приводит к локальному повышению температуры. Устройства данного типа также являются довольно дешёвыми, поскольку для их работы не требуется установка дорогостоящего коллектора.

Фото 3. Принцип работы теплового насоса воздух-воздух. В отопительные радиаторы поступает теплоноситель с температурой 35 градусов.

Расчёт для систем отопления, таблица

Главным показателем, который показывает мощность того или иного теплового прибора, является параметр КПТ (в англоязычной литературе он известен под аббревиатурой COP). КПТ — коэффициент преобразования тепла, который вычисляется путём деления общей мощности устройства на количество потребляемого электричества за единицу времени. Например, некий насос X потребляет 2 кВт/ч электрической энергии, а вырабатывает при этом 5 кВт/ч тепловой энергии — в таком случае значение КПТ = 5/2 = 2,5.

Коэффициент преобразования большинства устройств находится в пределах от 3 до 7, однако чем выше КПТ, тем дороже будет стоить прибор. Следует также помнить, что значение КПТ зависит от температуры окружающей среды — если она слишком низкая, то значение КПТ начнёт стремиться к 1 (фактически для нагрева теплоносителя используется только электричество, а внешнее тепло принимать участие в обогреве здания не будет).

Фото 4. Таблица с расчетом мощности теплового насоса типа воздух-вода от производителя Sapun.

Применение того или иного насоса должно быть оправдано с инженерной точки зрения. Для покупки прибора сперва производят расчёт теплопотерь здания. Для этого используется следующая формула: КТ = (ОЗ * МТП * КС)/860. Расшифровывается она так:

Количество тепла (единицы измерения — кВт/ч).
ОЗ — общий объем здания.
МТП — максимальный температурный перепад. Для определения этого показателя следует отнять температуру в помещении от уличной температуры. Например, вы хотите, чтобы в помещении температура зимой составляла 20 °C, тогда как на улице она будет находиться рядом с отметкой —10 °C — в таком случае МТП = 20 – (-10) = 30.
КС — специальный поправочный коэффициент, который учитывает тип стен. Для деревянных — показатель КС равен 3—4 единицам, для кирпичных стен — 2—3, для кирпичных в два слоя — 1—2, для кирпичных в 2 слоя с утеплителем — 0,5—1.
Число 860 — поправочный коэффициент, на который делится итоговое значение, чтобы перевести килокалории в киловатт-часы.

Монтаж теплового насоса

Метод установки прибора зависит от типа и модели устройства, а также от особенностей местности. Давайте рассмотрим пример монтажа простейшего теплового насоса класса земля-вода:

Сначала проводятся подготовительные работы. На данном этапе происходит замер уровня залегания грунтовых вод, определение мощности электросети и так далее. В конце этапа происходит бурение скважины в соответствии с планом.

Фото 5. Монтаж теплового насоса типа грунт-вода: в заранее вырытые скважины погружаются специальные трубы.

После чего в скважины опускаются геотермальные зонды, которые будут извлекать тепло из земли. На этом этапе устанавливается также ещё и испаритель с хладагентом, который будет передавать тепло на компрессор.
Теперь его необходимо установить. Обычно прибор ставят в помещении рядом с домом; площадь компрессора обычно составляет менее 1 квадратного метра, поэтому, как правило, такое устройство устанавливают в небольшом помещении.
После этого происходит подключение насоса к отопительной сети дома с помощью труб. На завершающем этапе производится тестовый запуск, а в случае обнаружения каких-либо недочётов производится отладка.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается о принципах работы теплового насоса для отопления грунт-вода.

Безопасность и экологичность

Тепловой насос — хорошее устройство, которое идеально подойдёт для обогрева здания в качестве вспомогательного источника тепла.

В качестве топлива в таком случае используются ресурсы окружающей среды, поэтому тепловой насос считается возобновляемым источником энергии.

Главные преимущества — безопасность и экологичность, поскольку для эксплуатации не используется сжигание газа или угля.

Такой прибор не навредит человеку и окружающей среде, но использовать его следует с умом, поскольку в ряде случаев применение этого прибора может быть нецелесообразно с инженерной или экономической точки зрения.

ogon.guru

Устройство и принцип работы

Некоторым количеством тепловой энергии обладает практически любая среда, которая нас окружает, если только ее температура превышает 1°C. Почему бы не использовать часть этой энергии для обогрева собственного дома? Делается это с помощью теплового насоса.

Основан принцип работы теплового насоса на передаче тепла от источника с низким потенциалом тепловой энергии к теплоносителю, который имеет более высокую температуру. На практике выглядит это таким образом:

Теплоноситель поступает в трубопровод, расположенный, например, в грунте, и нагревается на несколько градусов.
Затем теплоноситель попадает в теплообменник (или испаритель) и передаёт собранную тепловую энергию на внутренний контур.
Хладагент (вещество с низкой температурой кипения, находящееся под низким давлением), который находится во внешнем контуре, нагревается в испарителе и превращается в газ.
Затем газообразный хладагент попадает в компрессор, где сжимается под воздействием высокого давления. При этом температура хладагента становится ещё выше.
Горячий газ поступает в конденсатор, где передаёт тепловую энергию теплоносителю внутренней системы отопления дома.
После этого хладагент, потерявший тепло, возвращается в систему в жидком состоянии.

Работа холодильных установок основана на таком же принципе, поэтому некоторые виды тепловых насосов в летнее время можно вполне успешно использовать в качестве кондиционеров, т. е. для охлаждения помещения.

Видео: устройство и работа тепловых агрегатов

Виды агрегатов

Наглядное представление о вариантах устройства тепловых насосов представляет их классификация по виду теплоносителя на внешнем и внутреннем контурах конструкции. Получать энергию устройство может из:

грунта;
воды (водоём или источник);
воздуха.

Внутри дома полученная тепловая энергия может использоваться в системе отопления, а также для подогрева воды или для кондиционирования воздуха. Поэтому различают несколько видов тепловых насосов в зависимости от сочетания этих элементов и функций.

Система «грунт-вода»

Получение тепла из грунта считается одним из самых эффективных для этого типа альтернативного отопления, поскольку уже примерно в пяти метрах от поверхности температура грунта остаётся достаточно постоянной, мало подвержена изменениям погодных условий.

В качестве теплоносителя на внешнем контуре используется специальная жидкость, которую принято называть рассолом. Это экологически безопасный состав.

Наружный контур теплового насоса типа «грунт-вода» выполняют из пластиковых труб. Разместить их в грунте можно горизонтально или вертикально. В первом случае могут понадобиться работы на значительной площади, от 25 до 50 кв. м на каждый киловатт мощности насоса. Площади, отведённые под устройство горизонтального коллектора, нельзя использовать для сельскохозяйственных нужд. Здесь допустима только разбивка газона или высадка однолетних цветущих растений.

Для сооружения вертикального коллектора понадобится ряд скважин глубиной 50-150 метров. Поскольку температура грунта на такой глубине выше и устойчивее, такой геотермальный тепловой насос считается более эффективным. Для передачи тепла в этом случае используются специальные глубинные зонды.

Насос «вода-вода»

Не менее эффективным выбором может стать тепловой насос вода вода, поскольку на большой глубине температура воды остается достаточно высокой и постоянной. В качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии могут использоваться:

открытые водоёмы (озёра, реки);
грунтовые воды (скважины, колодцы);
сточные воды промышленных технологических циклов (обратное водоснабжение).

Принципиальных отличий в конструкции теплонасосов «грунт-вода» или «вода-вода» не имеется. Наименьших затрат потребует сооружение теплонасоса, использующего энергию открытого водоёма: трубы с теплоносителем нужно снабдить грузом и погрузить в воду. При использовании потенциала грунтовых вод понадобится более сложная конструкция. Может потребоваться сооружение дополнительного колодца для сброса воды, которая проходит через теплообменник.

Универсальный вариант «воздух-вода»

По эффективности тепловой насос воздух вода уступает другим моделям, поскольку в холодное время года мощность его ощутимо снижается. Однако для его монтажа не требуется сложных работ по выемке грунта или по сооружению глубоких скважин. Нужно только выбрать и установить подходящее оборудование, например, прямо на крыше дома.

Несомненным преимуществом этой конструкции является способность повторно использовать тепло, которое покидает обогреваемые теплонасосом помещения с отработанным воздухом или водой, а также в виде дыма, газа и т. п. Чтобы компенсировать недостаток мощности воздушного теплонасоса в зимний период, следует предусмотреть варианты альтернативного отопления.

Наименее затратным вариантом может стать тепловой насос воздух воздух, для сооружения которого не нужны сложные работы по созданию традиционной системы водяного отопления в помещениях.

Преимущества и недостатки системы

Установка теплового насоса дома и включение его в систему отопления или создание полноценной отопительной станции решит ряд насущных проблем и имеет следующие преимущества:

это автономная система отопления, единственным централизованным элементом которой является подключение к электросети;
этот способ позволяет значительно сэкономить на дорогостоящих энергетических носителях, которые традиционно применяются для отопления и существенно снизить затраты на коммунальные услуги. Средний Коэффициент преобразования теплоты равен 3,5 – 4,5. Из 1 кВт электроэнергии насос вырабатывает от 3 до 7 кВт тепла. Это самые высокие показатели среди всех видов котлов, работающих на любом топливе;
система безопасна для здоровья человека и для экологии. Она помогает сберечь невозобновляемые энергоресурсы планеты;
пожарная безопасность и невоспламеняемость деталей. Этот котёл не перегревается, не взрывается, не горит, не выделяет угарный газ;
один насос может вырабатывать как тепло, так и холод, обеспечивая нужный микроклимат в доме, а также нагревать воду для бытовых нужд;
долговечность – по опыту европейских жителей срок службы оборудования составляет 20-50 лет;
комфорт и бесшумная работа. Управление системой осуществляется с помощью автоматики;
установка насоса не требует согласований, которые нужны при монтаже, например, газового оборудования.

В Норвегии и Швеции 95% всех домов отапливаются тепловыми насосами.

К недостаткам можно отнести:

относительно высокую стоимость установки и самого насоса, окупаемость такой системы напрямую зависит от интенсивности её эксплуатации;
необходимость привлечения специалистов и применения специальной бурильной и иной техники для обустройства геотермального насоса с вертикальным контуром, глубина которого может достигать 200 м.

Как сделать тепловой насос своими руками

Использовать тепловые насосы для отопления дома выгодно и удобно. Имеющийся опыт показывает, что в частных домах жилой площадью более 400 кв. м такая конструкция окупится в течение нескольких лет эксплуатации, несмотря на высокую стоимость. Владельцы домов с более скромными размерами успешно разрабатывают и устанавливают теплонасосы собственной конструкции. Вот некоторые принципы создания этих полезных устройств:

для начала нужно позаботиться о приобретении компрессора, например, предназначенного для кондиционера. Обычно его закрепляют на стене.
другую важную часть конструкции — конденсатор — можно сделать самостоятельно. Для этого понадобится сделать змеевик из медной трубы (толщина не менее 1 мм), который помещают в корпус из металла или пластика. В качестве корпуса подойдёт бак подходящего размера. После того как змеевик установлен, половинки бака сваривают, монтируя необходимые резьбовые соединения. Испаритель тоже обычно монтируют на стене. Чтобы сделать качественный змеевик, можно намотать медную сантехническую трубу вокруг предмета подходящего диаметра, вполне подойдет газовый баллон. Чтобы расстояние между витками было одинаковым, используют перфорированный алюминиевый уголок, на котором закрепляют витки змеевика.
окончательный монтаж этого оборудования: пайку медной трубы, закачку фреона и т. п. — должен выполнять только квалифицированный специалист. Неумелые действия могут повредить оборудование, кроме того, они связаны с высокой вероятностью получения бытовых травм.
после этого конструкцию подключают к внутренней системе отопления дома.
затем производится монтаж и подключение наружного контура, особенности этого процесса зависят от вида теплового насоса.

Перед пуском теплонасоса не помешает диагностировать состояние домовой электропроводки и счетчика. Ветхое и устаревшее оборудование необходимо заменить. Приемлемая мощность электросчётчика составляет не менее 40 ампер.

К сожалению, не всякий тепловой насос для отопления дома оправдывает ожидания владельцев. Чаще всего это связано с отсутствием правильных термодинамических расчётов. В результате получается система с недостаточной мощностью или неоправданно растут затраты на чрезмерно мощное оборудование. Чтобы подобрать систему с подходящей мощностью, следует учесть теплопотери здания, а также множество других характеристик. Поручать такие расчёты следует инженеру-проектировщику.

Рентабельность и целесообразность использования тепловых насосов

Чтобы достигнуть существенной экономии на отопительном бюджете на долгие годы, необходимо затратить значительные средства на этапе проектирования и установки. Окупаемость такой отопительной системы отложена во времени, она зависит от условий эксплуатации.

Энергия, взятая из окружающей среды, не требует оплаты и не заканчивается.

Если в доме пол и стены утеплены правильно, то тепловой насос будет работать максимально эффективно. Потери тепла не должны превышать 100 Вт на 1 кв. метр.

Ниже представлено сравнение затрат на отопление при использовании различных энергоносителей.

Очень выгодно включать насос в систему теплых полов или стен, где рабочая температура составляет примерно 40 градусов. Показателем экономии можно считать отсутствие перегрева отопительного контура и замерзания теплоносителя при отключении насоса, что позволяет повысить надежность системы и снизить риск аварии и частоту профилактических и ремонтных работ.

Стоимость установки такой системы, зависит от нескольких факторов:

площадь отапливаемых помещений дома;
разновидность конструкции насоса;
системы отопления и трубы, проложенные в доме;
показатели потерь тепла.

Для небольшого дома площадью 130 кв. м при установке насоса с грунтовым забором тепла, стоимость оборудования составит 450 000 р., а монтаж потянет на 300 000 р.

Насос «воздух-вода» будет стоить 300 00 р., установка составит 80 000 р., это самый недорогой вариант.

Максимальные затраты потребуются при глубоком бурении с низкой точкой промерзания и при большой площади дома, например, 400 кв. м. Оборудование обойдется в 800 000 р., а установка – в 360 000 р. Затраты включают в себя все проектные и земляные, наземные работы и все элементы насоса и отопительной системы.

Материал актуализирован 29.03.2018

aqua-rmnt.com