Схема теплового насоса

Если отапливать частный дом газом невозможно или слишком дорого, а использовать твердое топливо не удобно, почему бы не извлечь энергию прямо из окружающей среды? Один из самых эффективных вариантов получить необходимые джоули — тепловой насос вода вода. На западе промышленное производство таких агрегатов давно налажено и пользуется высоким спросом. Однако стоимость их довольно высока. Поэтому вопрос о создании теплового насоса своими руками остается весьма актуальным.

Как устроен и работает такой тепловой насос?

Грубо говоря, тепловой насос работает как холодильник, только наоборот. Холодильник выводит часть тепла наружу, чтобы понизить температуру внутри камеры. Поэтому задняя стенка холодильника заметно нагревается. Тепловой же насос «охлаждает» окружающую среду, нагревая теплоноситель, который циркулирует в домовой системе отопления.

Обычно тепловые насосы вода вода состоят из следующего набора устройств:

• наружного контура;
• внутреннего контура;
• испарителя;
• конденсатора;
• компрессора.

Наружный контур представляет собой трубу, по которой циркулирует грунтовая вода. Она поступает в систему из скважины, проходит через наружный контур, отдавая системе тепловую энергию с низким потенциалом, а затем сбрасывается в другую скважину. Иногда внутри наружного контура, погруженного в воду, находится специальная жидкость, именуемая «рассолом». Это тоже вполне эффективный способ собрать находящееся в окружающей среде тепло.

Обратите внимание! Если возле дома имеется открытый водоем, его также можно использовать в качестве источника тепла. При этом нет необходимости бурить скважины для забора и сброса грунтовой воды.

Тепло грунтовой воды поступает в испаритель. Сюда же попадает через капиллярное отверстие находящийся под давлением хладагент. Снижение давления вызывает процесс испарения и тепло с внутренних стенок испарителя передается хладагенту. Газообразный хладагент поступает в компрессор, где происходит процесс его сжатия, после чего он направляется в конденсатор.

Здесь хладагент снова переходит в жидкое состояние, а полученная в результате энергия используется для подогрева теплоносителя, который циркулирует в трубах отопительной системы дома. Таким образом, низкопотенциальная тепловая энергия воды преобразуется в энергию с высоким потенциалом и позволяет даже в сильные морозы обогревать дом вполне эффективно. Наглядно этот процесс представлен на схеме теплового насоса вода вода.

Качество работы теплового насоса во многом зависит от колебаний температуры воды. Чем стабильнее температура, тем лучше обогрев. В скважине температура воды на протяжении всего года колеблется в пределах 7-12 градусов, что позволяет использовать оборудование очень эффективно. Чтобы автоматизировать работу устройства, используют терморегулятор, который включает и отключает компрессор, поддерживая в температуру в помещениях на определенном уровне.

Как самостоятельно сделать такое устройство?

Самодельный тепловой насос типа «вода-вода» представляет собой набор готовых агрегатов, которые необходимо подключить в правильной последовательности. Выглядит просто, но на практике все дело можно испортить из-за отсутствия грамотных расчетов. Они необходимы, чтобы выяснить оптимальную мощность компрессора, диаметр трубы теплообменника, а также прочие параметры системы. У неспециалистов есть несколько вариантов решения этой проблемы:

• воспользоваться специальным программным обеспечением (например, программами CoolPack 1,46 и Copeland);
• использовать он-лайн калькуляторы, которые предлагаются на сайтах производителей такого оборудования;
• пригласить специалиста, который поможет все рассчитать за определенную плату или по доброте душевной.

Итак, теперь о каждой детали подробнее.

Деталь #1 — компрессор

Самый простой способ обзавестись подходящим компрессором — снять его с кондиционера, например, со сплит-системы марки LG. Семиваттный компрессор имеет мощность в 9,7кВт при производстве тепла и 7,5 кВт — при охлаждении. Дополнительное достоинство таких компрессоров — низкий уровень шума при работе.

Во многих компрессорах используется фреон R22, температура кипения которого составляет -10, конденсирования — +55. В 2030 году этот хладагент будет запрещен к использованию. Достойной альтернативой может стать более «молодой» фреон R422. Впрочем, сменить хладагент можно не только при создании теплового насоса, но и в любое подходящее время.

Деталь #2 — конденсатор

Для изготовления конденсатора можно использовать бак из нержавеющей стали примерно на 120 литров. Его разрезают пополам, внутрь монтируют медный змеевик, приваривают соединения с двухдюймовой резьбой, затем половинки бака соединяют с помощью сварки. Площадь змеевика, по которому будет циркулировать хладагент, рассчитывается по формуле:

ПЗ = МТ/0,8РТ, где:

• ПЗ — площадь змеевика;
• МТ — Мощность тепла, выдаваемого системой, кВт;
• 0,8 — коэффициент теплопроводности при взаимодействии воды и меди;
• РТ — разница температуры воды на входе в систему и на выходе из нее, градусов Цельсия.

Для изготовления змеевика подойдет полудюймовая медная труба, специальная холодильная или чистая сантехническая. Рекомендованная толщина стенки трубы 1-1,2 мм. Чтобы превратить отрезок трубы нужной длины в змеевик, достаточно намотать ее на любой подходящий цилиндр, например, на газовый баллон. Концы змеевика выводят наружу, используя сантехнические переходники. Для обеспечения герметичности соединения следует воспользоваться льном и зажимной гайкой.

Обратите внимание, что вход фреоновода должен располагаться в в верхней части конденсатора, чтобы предотвратить образование пузырьков.

Деталь #3 — испаритель

На роль испарителя подойдет пластиковая бочка объемом 127 л. Удобнее, если у нее будет широкая горловина. Рассчитывают испаритель также, как и конденсатор. Медную трубу можно скрутить медной же проволокой, без всякой изоляции.

Специалисты рекомендуют использовать для самодельных тепловых насосов испарители «затопленного» типа, в которых сжиженный хладагент поступает в воду снизу, а испаряется в верхней части. Переходники можно изготовить из горловин обычных пластиковых бутылок, которые фиксируют с помощью льна и герметика. Для подачи и отвода воды подойдут стандартные канализационные трубы. При монтаже терморегулирующего клапана, перед началом пайки трубы линии выравнивания, следует обмотать его влажной тканью, поскольку этот элемент нельзя нагревать более, чем до 100 градусов.

Сборка и заправка фреоном

Чтобы собрать подготовленные устройства в единую систему, понадобится сварочный аппарат. У входа в компрессор рекомендуется сделать заправочный клапан, который пригодится в дальнейшем. Затем с помощью специального вакуумного насоса следует проверить систему на вакуум.

Чтобы заправить систему фреоном, понадобится баллон, содержащий не менее 2 кг хладагента. После заправки рекомендуется выждать несколько дней, проверяя давление в системе. Если оно остается постоянным, значит, протечки отсутствуют. Если же давление снижается, определить места протечек можно самым простым способом: с помощью мыльной пены. Неопытным мастерам лучше обратиться к мастеру, который заправит оборудование профессионально и надежно.

Для автоматического регулирования работы системы рекомендуется использовать пусковое однофазное реле на 40А, предохранитель 16А, электрический щиток и DIN рейку. Понадобится два каппилярных датчика температуры: у выхода из системы (рекомендуемое максимальное значение температуры — 40 градусов) и на выходе из испарителя (температура отключения — 0 градусов, чтобы не допустить замерзания системы). Если для учета показаний обоих термодатчиков используется контроллер, следует помнить, что его настройки могут сбиться при отключении электроэнергии.

После того, как система готова, а ее элементы размещены в удобных местах, следует соорудить две отдельные скважины для забора и сброса грунтовой воды и подвести наружный контур к системе. В местностях, где бурение скважин связано с определенными проблемами, заняться этим вопросом следует в первую очередь. Если скважины пробурить не удастся, возможно, придется выбрать другой вариант теплового насоса, например, «земля-вода».

В следующем видеоматериале продемонстрирована работа насоса самодельного теплового насоса:

Несколько полезных рекомендаций

Перед тем, как приступать к изготовлению теплового насоса, следует оценить уровень теплоизоляции здания и повысить ее до максимального уровня. Иначе эффективность этой системы будет стремиться к нулю.

Лучше всего применять тепловой насос в комплекте с низкотемпературными системами отопления. Чаще всего агрегат подключают к системе «теплый пол». Успешным может быть опыт с системами теплых стен, больших по площади радиаторов и т. п. Эффективность системы будет тем выше, чем меньше разница температур на наружном и внутреннем контурах.

Чтобы снизить затраты на сооружение теплового насоса, рекомендуется использовать дополнительный источник тепла: газовый, электрический или твердотопливный котел. Требуемая мощность и расходы на сооружение теплового насоса будут меньше, а стоимость отопления жилища сократится.

aqua-rmnt.com

История создания

Появление тепловых насосов уходит корнями в конец 19 века, когда в процессе разработки первых промышленных холодильных установок были созданы машины, которые могли перекачивать из одного объема в другой в два раза большее количество тепловой энергии, чем требовалось для обеспечения их работы. Их создание послужило толчком для активного развития данного направления в разработке аппаратов теплообмена, благодаря чему и появились современные тепловые насосы, которые можно назвать наиболее экономной и неприхотливой отопительной системой для частного из всех существующих в настоящее время, о чем свидетельствует не только мнение производителя, но и отзывы многих покупателей.

Особенности и виды конструкций

Основными элементами любого вида тепловых насосов являются наружный и внутренний тепловой контуры. Наружный контур располагается либо глубоко в грунте, либо в подземном или обычном озере, если таковое имеется рядом с домом. В зависимости от нюансов конструкции, наружный контур может иметь различные схемы реализации, но у всех его вариантов задача только одна – прокачка теплоносителя и сбор энергии из среды, в которой размещен сам контур. Из него тепловая энергия поступает в компрессор, где регулируется до нужного уровня температуры и передается на внутренний контур, отапливая дом или отдельное помещение.

Внутренний контур может представлять собой как систему водяного отопления, так и систему горячего водоснабжения. Сам тепловой насос лишь обеспечивает сбор и аккумуляцию тепловой энергии из внешней среды, а ее распределение может быть каким угодно, в зависимости от индивидуальных нужд. Большинство современных тепловых насосов работает в двух режима, отопительном и охлаждающем. В кондиционирующем режиме охлаждающий контур выводит тепло за пределы дома, а не подает, поэтому тепловые насосы можно считать универсальными и вдвойне экономичными устройствами, так как при монтаже такого устройства отпадает необходимость в установке отдельных систем кондиционирования.

Самый простой способ размещения внешнего контура, это водная среда, причем в случае с открытым вариантом, водная среда является одновременно и тепловым носителем.

Варианты наружного контура с водным размещением:

• Тепловой насос с наружным контуром открытого цикла забирают грунтовые воды из скважины и, прогнав ее через контур, возвращают обратно в грунт в остуженном виде. Такой вариант насоса считается одним из самых эффективных, что подтверждают и отзывы людей, установивших такую систему, так как подземные воды имеют достаточную для эффективного отопления температуру, которая не меняется круглый год.
• Второй вариант контура с водным размещением это контур закрытого цикла. При таком устройстве шланг или труба с циркулирующей водой размещаются в подземном или близлежащем водоеме. То есть вода, которая циркулирует в системе отопления, не имеет прямого контакта с внешней средой и нагревается за счет вытягивания тепловой энергии воды в водоеме, но всегда находится внутри контура. Разница в выборе между схемами открытого и закрытого контура заключается лишь в условиях, в которых требуется создать отопительную систему – открытый вариант используется в случае отсутствия любых озер и водоемов в радиусе досягаемости. Недостатки таких вариантов размещения контура – необходимость насыщенных грунтовых вод или водоема рядом или под домом.

В случаях, когда вблизи дома нет водоемов, а подземные воды не соответствуют отопительным требованиям, внешний контур размещается непосредственно в грунте под домом или на территории всего участка.

Наружные контуры, размещаемые в грунте:

• Горизонтальный грунтовый контур теплового насоса предполагает размещение коллектора с водой, собирающей тепло прямо на территории участка вокруг дома. Коллектор должен находиться на глубине менее метра, чтобы обеспечивать требуемый уровень отопления в зимнее время. Но такой вариант расположения контура имеет свои недостатки – ему требуется большая площадь размещения, например, для стабильной работы в доме площадью 200 м² ему требуется около 500 м² территории. При его укладке в грунт нужно соблюдать дистанцию в 1.5 м от крон деревьев, иначе он может повредить их корневую систему. Правильно размещенная схема внешнего контур никак не отражается на состоянии почвы участка и зеленых насаждениях.

• Вертикальный контур требует для размещения коллектора скважины до 200 м², в зависимости от требуемого уровня температуры и объема теплоносителя. Уже на глубине в 15-20 м любое время года грунт имеет температуру в районе 12-15 С°, которой хватает для стабильного отопления жилых помещений стандартных размеров или обеспечения дома на одну семью горячей водой. Этот вариант контура более эффективен, чем с открытым водным размещением, и обеспечивает 5 кВт энергии на 1 кВт потраченной для обеспечения работы, но его установка является самой сложной из всех возможных.

Экономическая эффективность

В плане финансовых расходов тепловой насос заключает в себе две крайности. Он достаточно дорог и сложен в установке, так как помимо самого насоса и коллекторных контуров, требует проведения большого объема монтажных работ как по устройству коллектора под участком, так и создание системы отопления в доме, куда будет подаваться горячая вода. Все это требует серьезных финансовых вложений и может даже отпугнуть многих покупателей.

Но на самом деле на установке геотермального насоса все траты по большому счету и заканчиваются, так как в дальнейшем не нужно оплачивать горючее, уголь или газ, а также повышенные счета за электроэнергию, в случае использования электрических приборов отопления. Так как в геотермальном насосе отсутствуют любые нагревательные элементы, а энергия потребляется лишь для приведения в движение воды в коллекторе и работы компрессора, регулирующего уровень температуры, то выходит максимально возможная экономия, которую можно получить при использовании современных отопительных систем.

Ведь после установки такой системы отопления, о ней можно практически не думать, при этом геотермальный насос не требует не только расходов на топливо, но и каких-либо хлопот в плане обслуживания, достаточно лишь время от времени проверять целостность коллектора.

В целом о тепловых насосах можно сказать, что данный вид отопления и подогрева воды является оптимальным в том случае, если дом и его системы жизнеобеспечения устраиваются с основательным подходом. Отопление геотермальными насосами надежно, эффективно и может функционировать долгие годы.

klivent.biz

Проще говоря…

Чтобы охладить бутылку минеральной воды, Вы ее ставите в холодильник. Холодильник должен «забрать» у бутылки часть тепловой энергии и, согласно закону сохранения энергии, ее куда-то переместить, отдать. Холодильник переносит теплоту на радиатор, обычно расположенный на задней его стенке. При этом радиатор нагревается, отдавая свое тепло в помещение. Фактически он отапливает помещение. Это особенно заметно в маленьких минимаркетах летом, при нескольких включенных холодильниках в помещении.

Предлагаем пофантазировать. Предположим, что мы будем постоянно подкладывать теплые предметы в холодильник, а он будет, охлаждая их, нагревать воздух в помещении. Пойдем на «крайности»… Расположим холодильник в оконном проеме открытой дверкой «морозилки» наружу. Радиатор холодильника будет находиться в помещении. В процессе работы холодильник будет охлаждать воздух на улице, перенося в помещение «забранную» теплоту. Так и работает тепловой насос, забирая рассредоточенное тепло у окружающей среды и перенося его в помещение.

Где насос берет тепло?

Принцип работы теплового насоса базируется на «эксплуатации» естественных низкопотенциальных источников тепла из окружающей среды.

Ими могут быть:

• просто наружный воздух;
• тепло водоемов (озер, морей, рек);
• тепло грунта, грунтовых вод (термальных и артезианских).

Как устроен тепловой насос и система отопления с ним?

Тепловой насос интегрирован в систему отопления, которая состоит из 2-х контуров + третий контур — система самого насоса. По внешнему контуру циркулирует незамерзающий теплоноситель, который забирает на себя тепло из окружающего пространства.

Попадая в тепловой насос, точнее его испаритель, теплоноситель отдает в среднем от 4 до 7 °C хладагенту теплового насоса. А его температура кипения составляет -10 °C. Вследствие этого хладагент закипает с последующим переходом в газообразное состояние. Теплоноситель внешнего контура, уже охлажденный уходит на следующий «виток» по системе для набора температуры.

В составе функционального контура теплового насоса «числятся»:

• испаритель;
• компрессор (электрический);
• капилляр;
• конденсатор;
• хладагент;
• терморегулирующее управляющее устройство.

Процесс выглядит приблизительно так!

«Закипевший» в испарителе хладагент по трубопроводу поступает в компрессор, работающих от электроэнергии. Этот «трудяга» сжимает газообразный хладагент до высокого давления, что, соответственно, приводит к повышению его температуры.

Теперь уже горячий газ далее попадает во другой теплообменник, который называется конденсатором. Здесь тепло хладагента передается воздуху помещения или теплоносителю, который циркулирует по внутреннему контуру системы отопления.

Хладагент остывает, одновременно переходя в состояние жидкости. Затем он проходит через капиллярный редукционный клапан, где «теряет» давление и вновь попадает в испаритель.

Цикл замкнулся и готов к повтору!

Приблизительный расчет теплопроизводительности установки

В течении часа по внешнему коллектору через насос протекает до 2,5-3 м³ теплоносителя, который земля способна нагреть на ∆t = 5-7 °C.

Для расчета тепловой мощности такого контура воспользуйтесь формулой:

где:

Разновидности тепловых насосов

По типу используемого вида рассеянного тепла различают тепловые насосы:

• грунт-вода (используют закрытые грунтовые контуры или глубокие геотермальные зонды и водяную систему отопления помещения);
• вода-вода (используют открытые скважины для забора и сброса грунтовых вод — внешний контур не закольцованный, внутренняя система отопления — водяная);
• вода-воздух (использование внешних водяных контуров и системы отопления воздушного типа);
• тепловой насос воздух-воздух (использование рассеянного тепла внешних воздушных масс в комплекте с воздушной системой отопления дома).

Некоторые нюансы эксплуатации

Эффективное использование принципа работы теплового насоса требует соблюдения нескольких условий:

• помещение, которое обогревается должно быть хорошо утеплено (теплопотери до 100 Вт/м²) — иначе, забирая тепло с улицы, будете греть улицу за свои же деньги;
• тепловые насосы выгодно применять для низкотемпературных систем отопления. Под такие критерии отлично подходят системы теплый пол (35-40 °C). Коэффициент преобразования тепла существенно зависит от соотношения температур входного и выходного контуров.

Подытожим сказанное!

Суть принципа работы теплового насоса не в производстве, а в переносе тепла. Это позволяет получить высокий коэффициент (от 3 до 5) преобразования тепловой энергии. Проще говоря, каждый использованный 1 кВт электроэнергии «перенесет» в дом 3-5 кВт тепла. Еще что-то нужно говорить?

plusteplo.ru

Работа теплового насоса

Очень сложный на первый взгляд принцип работы тепловых насосов базируется на нескольких простых законах термодинамики и свойствах жидкостей и газов:

1. Когда газ переходит в жидкое состояние (конденсация), выделяется тепло
2. Когда жидкость переходит в газ (испарение), поглощается тепло

Большинство жидкостей могут закипать при достаточно высоких температурах, близких к 100 градусам. Но встречаются вещества и с достаточно низкими температурами кипения. У фреона она около 3-4 градусов. Превращаясь в газ, он легко сжимается и внутри емкости начинает расти температура.

Теоретически фреон можно сжимать до получения любых желаемых температур, но на практике ограничиваются 80-90 градусами, необходимыми для полноценной работы классической системы отопления.

Видео о технологии работы

Схема теплового насоса

Работоспособность большинства тепловых насосов базируется на тепле грунта, в котором на протяжении года температура практически не колеблется (в пределах 7-10 градусов). Тепло перемещается между тремя контурами:

1. Контур отопления
2. Тепловой насос
3. Рассольный (он же земляной) контур

Классический принцип работы тепловых насосов в отопительной системе состоит из следующих элементов:

1. Теплообменник, отдающий внутреннему контуру тепло, забираемое у земли
2. Сжимающее устройство
3. Второе теплообменное устройство, передающее отопительной системе энергию, получаемую во внутреннем контуре
4. Механизм, понижающий давление в системе (дросселе)
5. Рассольный контур
6. Земляной зонд
7. Отопительный контур

Труба, которая выполняет роль первичного контура, помещается в колодец или закапывается непосредственно в землю. По ней перемещается незамерзающий жидкий теплоноситель, температура которого повышается до аналогичной характеристики земли (около +8 градусов) и поступает во второй контур.

Вторичный контур забирает тепло у жидкости. Циркулирующий внутри фреон начинает закипать и преобразовываться в газ, который направляется в компрессор. Поршень сжимает его до 24-28 атм, благодаря чему происходит увеличение температуры до +70-80 градусов.

На данном рабочем этапе происходит концентрирование энергии в один небольшой сгусток. Благодаря этому увеличивается температура.

Разогретый газ поступает в третий контур, который представлен системами горячего водоснабжения или даже отопления дома. При передаче тепла возможны потери до 10-15 градусов, но они оказываются не существенны.

Когда фреон остывает, происходит уменьшение давления, и он вновь превращается в жидкое состояние. При температуре 2-3 градуса он поступает обратно во второй контур. Цикл повторяется снова и снова.

Основные виды

Устроен принцип работы тепловых насосов так, чтоб они легко эксплуатировались без перебоев в широком диапазоне температур – от -30 до +40 градусов. Наибольшую популярность получили следующие два вида моделей:

• Абсорбционного типа
• Компрессионного типа

Абсорбционного типа модели имеют достаточно сложное устройство. Они передают полученную тепловую энергию непосредственно при помощи источника. Их эксплуатация значительно снижает материальные затраты на расходующиеся электричество и топливо. Компрессионного типа модели для переноса тепла потребляют энергию (механическую и электрическую).

В зависимости от применяемого теплового источника насосы подразделяются на следующие виды:

1. Перерабатывающие вторичное тепло – самые дорогостоящие модели, получившие популярность для обогрева объектов в промышленности, в которых вторичное тепло, вырабатываемое другими источниками, расходуется в никуда
2. Воздушные – забирающие тепло из окружающего воздуха
3. Геотермальные – выбирают тепло из воды или земли

По видам входного/выходного теплоносителя все модели можно классифицировать следующим образом – грунт, вода, воздух и их различные сочетания.

Геотермальные тепловые насосы

Популярными являются геотермальные модели насосов, которые подразделяются на два вида: замкнутого или открытого типа.

Простое устройство открытых систем позволяет нагревать проходящую внутри воду, которая в последствии вновь поступает в землю. Идеально она работает при наличии неограниченного объема чистого жидкого теплоносителя, который после потребления не наносят вред среде.

Замкнутые системы геотермальных тепловых насосов делят на следующие разновидности:

• Водный – коллектор располагается в водоеме на непромерзаемой глубине
• С вертикальным расположением – коллектор помещается в скважину на глубину до 200 м и применим в местностях с неровным ландшафтом
• С горизонтальным расположением – коллектор помещается в землю на глубину 0.5-1 м, очень важно обеспечить на ограниченной площади большой контур

Насос типа воздух-вода

Одним из наиболее универсальных вариантов является модель «воздух-вода». В теплые периоды года она весьма эффективна, но зимой производительность может существенно падать.

Преимуществом системы является простой монтаж. Подходящее оборудование может монтироваться в любом удобном месте, например, на крыше. Тепло, которые в виде газа или дыма удаляется из помещения, может использоваться повторно.

Тип вода-вода

Тепловой насос «вода-вода» один из самых эффективных. Но его использование может быть ограничено наличием поблизости водоема или недостаточной глубиной, на которой в зимний период не наблюдается существенного падения температуры.

Низко потенциальная энергия может выбираться из следующих источников:

• Грунтовые вода
• Водоемы открытого типа
• Сточные промышленные воды

Наиболее прост принцип работы тепловых насосов у моделей, отбирающих тепло в водоеме. Если принято решение использовать подземные воды, может потребоваться бурение колодца.

Тип грунт-вода

Тепло из грунта можно получать на протяжении всего года, так как на глубинах от 1 м температура практически не меняется. В качестве носителя тепла используют «рассол» — незамерзающую жидкость, которая циркулирует по пластиковым трубам.

Один из недостатков системы «грунт-вода» — необходимость большой площади для достижения желаемой эффективности. Нивелировать его стараются укладкой труб кольцами.

Коллектор можно располагать в вертикальном положении, но потребуется скважина глубиной до 150 м. На дне монтируются зонты, отбирающие тепло грунта.

Плюсы и минусы отопительных систем с тепловым насосом

Тепловые насосы нашли широкое применение в системах отопления частной жилой площади или промышленных площадей. Они постепенно вытесняют более классические источники энергии благодаря надежности и экономичности.

Среди многочисленных преимуществ, которые предоставляет эксплуатация теплового насоса, выделяют:

• Экономия материальных средств на техническом обслуживании систем и теплоносителе
• Насосы работают полностью в автономном режиме
• В окружающую среду не выделяются вредные продукты горения и прочие токсичные вещества
• Пожаробезопасность монтируемого оборудования
• Возможность легко реверсировать работу системы

Несмотря на массу преимуществ, необходимо принять во внимание и отрицательные стороны эксплуатации теплового насоса:

• Большие первоначальные вложения на обустройства отопительной системы – от 3 до 10 тысяч долларов
• В холодные периоды, когда температура отпускается ниже -15 градусов, необходимо подумать об альтернативных вариантах отопления
• Отопление, основанное на работе теплового насоса, наиболее эффективно только в системах низкотемпературным теплоносителем

Еще одно схематичное видео:

Подводим итоги

Узнав и освоив принцип работы теплового насоса, можно подумать и принять решение о целесообразности его установки и использования. Первоначальные затраты, которые могут показаться очень масштабными, в скором времени окупятся и начнут приносить своеобразную прибыль в виде экономии на классическом топливе.

v-teplo.ru

Лучшие умы человечества разрабатывают новые технологии для создания энергии с целью сократить расход природных запасов. Достойным вариантом выступает тепловой насос. В зависимости от оборудования для работы может понадобиться грунт, вода либо же воздух. В статье будет описан принцип работы тепловых насосов.

Содержание:

1. Что такое тепловой насос
2. Принцип работы теплового насоса системы «земля-вода» и «земля-воздух»
   • Плюсы и минусы схемы работы теплового насоса
3. Принцип работы теплового насоса системы «воздух-воздух» и «воздух-вода»
   • Плюсы. Минусы
4. Принцип работы теплового насоса системы «вода-воздух» и «вода-вода»
   • Плюсы. Минусы
5. Лучшие производители
6. Сборка системы своими силами
7. Итог

Ниже будут рассмотрены следующие вопросы:

• разновидность агрегатов, их плюсы и минусы;
• принцип работы оборудования;
• устройство отопительной системы.

Что такое тепловой насос

• Тепловой насос используется как для полноценного отопления дома, так и при обустройстве теплых полов. Принцип работы заключается в следующем: теплоноситель поступает в теплообменник. Хладагент под действием полученного тепла генерирует в газ, нагретый до максимальных температур. Во втором теплообменнике он отдает свое тепло жидкому носителю, последний уже проходит по трубам отопительной системы.
• На рынке производителями представлено несколько видов тепловых насосов, которые могут использовать различные виды «топлива»: грунт, воздух и вода.

• Геотермальные котлы еще мало используются в нашей стране ввиду своей высокой стоимости. Но принцип работы теплового насоса завоевывает все больше поклонников и получает положительные отзывы.

Принцип работы теплового насоса системы «земля-вода» и «земля-воздух»

• Геотермальное оборудование, использующее в качестве топлива грунт, обеспечивает поступление нагретого воздуха в помещения посредством водопроводов либо воздуховодов, что и дает название данным системам.
• Физические свойства грунта позволяет хранить тепло, полученное в течение дня от солнца. Коллектор монтируется глубоко в земле, ниже глубины ее промерзания. Теплоноситель, постоянно циркулирующий по каналам коллектора, забирает на себя это рассеянное тепло.
• Самой низкопотенциальной энергии недостаточно, чтобы обогреть даже собачью конуру. Однако этого хватит для закипания хладагента, являющимся следующим этапом отопительной системы. Под воздействием температуры хладагент обретает газообразное состояние и поступает в компрессор, где происходит сжатие газа.
• Под растущим давлением у газа повышается температура и уже при выходе из компрессора она составляет 70-120 градусов, иногда и выше. Хладагент в конденсаторе передает накопленную температуру теплоносителю.

• По пути к редукционному устройству газ превращается в жидкость, которая двигается через дроссель, где происходит резкое падение давления обратно к испарителю. Такая схема работы теплового насоса, если не вдаваться в мельчайшие подробности, и обеспечивает отопление помещений.
• Электропитание необходимо для компрессора, перекачивающего хладагент. При затрате 1 кВт на выходе получаем 4 кВт тепловой энергии, где разница в 3 кВт получена от грунта.

Плюсы и минусы схемы работы теплового насоса

Из положительных свойств можно отметить постоянство источника тепла. То есть на определенной глубине даже в самый лютый мороз температура грунта не меняется.

Минус системы заключается:

• в высокой цене оборудования и дорогих установочных работах – наем техники для копки ямы и привлечение специалистов для подключения. Хотя здесь можно воспользоваться горизонтальным коллектором и выкопать траншею собственными силами;
• в «оккупации» большой площади, отведенной под монтаж коллектора. Как правило, данный участок значительно превышает площадь отапливаемого дом;

• в отсутствии возможности использовать территорию под зеленые насаждения, потому как на их корни будут постоянно воздействовать отрицательные температуры. К тому же при аварийной ситуации может понадобиться раскопать часть участка для осмотра поломки оборудования.

Принцип работы теплового насоса системы «воздух-воздух» и «воздух-вода»

• Технология подразумевает под собой работу оборудования, осуществляющее забор воздуха из атмосферы для дальнейшего его прогрева. Это могут быть современные «умные» кондиционеры и тепловые насосы промышленного назначения.
• В базовую комплектацию системы входит вентиляторы, которые работают на принудительный забор воздуха. В компрессоре происходит нагнетание давления для циркуляции хладагента в замкнутом контуре.

• В конденсаторе фреон переходит в газообразную форму и нагревается примерно до 60 градусов. Проходя через испаритель, газ возвращается в свое прежнее жидкое состояние. Накопленная положительная температура распространяется по вентиляционным каналам.
• Вентиль регулировки позволяет настроить комфортный режим в помещении. Блок автоматики служит для постоянного контроля над выполнением заданных параметров. При аварийных ситуациях им подается сигнал об имеющихся неисправностях.

• Инновационные модели дают возможность управлять настройками на удалении (через сеть интернет). Здесь осуществляется программирование оборудования с учетом времени суток, наружной температуры, интенсивности посещения отапливаемой комнаты. 

Плюсы. Минусы

• Сразу следует отметить, данная система не используется как самостоятельный источник нагрева. Чаще он выступает в качестве помощника для снижения нагрузки основного отопительного прибора. Тепловой коэффициент примерно равен 2,5 кВт, а это значит, что за 1 кВт электроэнергии получим 3,5 кВт тепловой энергии. Показатели могут варьироваться в зависимости от температуры на улице.
• Аналогичные устройства используются для подогрева воды в бассейнах.

К преимуществам такого оборудования относится:

• нагрев воздушных потоков происходит внутри помещения, что позволят сократить затраты на производство тепла;
• возможность использовать обогрев периодически, например, загородного дома, который посещается только по выходным. С помощью дистанционного управления можно включить систему обогрева буквально за пару часов до приезда.

Ложкой дегтя выступит ограничение работы данной системы, связанное с климатическими условиями большинства регионов страны. Эффективный обогрев возможен только при температуре от – 15 до + 20 градусов и дополнительной теплоизоляции строения. Для некоторых моделей нижняя граница составляет до – 30 градусов.

Наружный теплообменник монтируется на стену, более мощное оборудование может потребовать фундамента. Агрегаты, установленные на цокольном этаже, в виду своей высокой производительности передают шум и вибрации во внутренние помещения.

Принцип работы теплового насоса системы «вода-воздух» и «вода-вода»

• Если неподалеку от жилья располагается незамерзающий водоем с проточной водой или грунтовые воды протекают на небольшой глубине, то целесообразнее установить тепловой насос, работающий по принципу «вода-воздух» и «вода-вода».

• На дне водоема прокладывается система труб теплообменника. Груз в 5 кг на каждый метр рукава обеспечит его стабильность – не позволит перемещаться под действием течения. Посредством электрического насоса теплоноситель подается по каналу в испаритель.
• Накопленное тепло передается на внутренний контур, наполненный хладагентом с низкой температурой кипения. Под действием высоких температур фреон приобретает газообразную форму и затем попадает в конденсатор. Вторичный контур нагревает теплоноситель, который проходит в систему воздушного или водяного отопления дома.
• Выше была описана работа насоса закрытого типа. Здесь циркуляция происходит по замкнутому кругу – по завершению оборота водяной теплоноситель обратно поступает в водоем.
• Система открытого цикла предусматривает бурение двух скважин до уровня прохождения грунтовых вод.  В оду из них устанавливается электрический насос, закачивающий воду в теплообменник и далее по предыдущей схеме. Вторая скважина, расположенная не менее чем в 5 метрах от предыдущей, служит для сбрасывания уже охлажденного теплоносителя.

Плюсы. Минусы

Из-за низкого давления и недостаточно высокой температуры система может использоваться с тепловыми экранами и теплыми полами.

Среди плюсов можно отметить:

• экономичность. Качественное оборудование дает на 1 кВт электроэнергии 7-8 кВт тепла;
• минимум используемого пространства, за счет компактных размеров самого агрегата и удаленности работающего устройства.

Существенным минусом выступает дебет скважины. Уровень грунтовых вод может меняться при подвижках пластов. Поэтому система однажды станет бесполезной при резком падении воды.

При удаленности открытых водоемов установка тепловых насосов считается невыгодной и неэффективной. Тем более что для составления схемы прокладки, да и буровых и земляных работ необходимо привлечь специалистов и арендовать технику.

Лучшие производители

На рынке представлено оборудование от ведущих и малоизвестных компаний.

• Первые строчки занимает производитель NIBE AB (Швеция). Его оборудование отмечено благодаря уникальным свойствам и техническим характеристикам. Цена теплового насоса с таким принципом работы составляет от 500000 руб.
• Чуть ниже расположился HELIOTHERM (Австрия). Следующая позиция отдана продукции старейшей торговой марке Viessman (Германия), которая вот уже почти век разрабатывает и производит устройства для отопительных систем.

• Ведущие производители отвечают за качество, предоставляя гарантию на насосы до 25 лет бесперебойной службы. По их же заверению некоторые компоненты прослужат лет 100 не меньше.

Сборка системы своими силами

• К сожалению домашних мастеров, справиться прокладкой и монтажом сложных устройств не получится. Эта работа состоит из многих этапов от проектирования до сборки автоматического блока. Тонкости и нюансы сопровождают на каждом шаге установки, которые не может знать неподготовленный человек.
• Неправильный расчет длины магистрали, неверная глубина заложения коллектора, ошибочная настройка и балансировка может вывести всю систему из строя. Поэтому экономия нецелесообразна, переложите решение этой сложной задачи на плечи специализированных фирм.

Итог

В заключение хотелось бы беспристрастно рассмотреть преимущества работы тепловых насосов, так широко разрекламированных производителями.

• Экономичность – спорный вопрос. Дороговизна оборудования, установки и последующего обслуживания влетит в копеечку. О бережливости можно утверждать при наружной температуре до -5 градусов. Зная наши суровые зимы, потребление электроэнергии агрегатами автоматически повышается в разы.
• Универсальность. Системы можно использовать в качестве кондиционеров в летний период. Однако учитывая предыдущий пункт, возникает вопрос: не дороговато ли обойдется охлаждение дома?
• Экологичность – подтверждается безоговорочно, за счет неиспользования природных ресурсов и отсутствию продуктов горения в атмосферу.

• Эффективность обогрева. Данный фактор подтверждается только при качественном утеплении и изолировании всего здания. При других условиях установка теплового насоса нецелесообразна.
• Автоматическое управление, несомненно, в разы повышает комфорт. Функция позволяет с компьютера или телефона удаленно регулировать уровень температуры в помещениях. Однако такое преимущество есть не у всех моделей.

Безопасная эксплуатация возможна только при качественном подборе всех составляющих отопительной системы и, безусловно, грамотном монтаже.

strport.ru

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.

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

1. Испаритель с компрессором должны быть с запасом мощности минимум в 20%, в противном случае насос может не справиться с отоплением.
2. 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.
3. 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

Схема теплового насоса

Прежде чем рассмотреть как работает тепловой насос, нужно понять из каких основных элементов он состоит. Каждый насос независимо от способа получения тепла содержит:

• Испаритель;
• Компрессор;
• Конденсатор;
• Расширительный клапан.

Это основные элементы, которые присутствуют во всех видах тепловых насосов.

Порядок и принцип действия теплового насоса

Многим знаком принцип работы холодильника: тепло отбирается из внутренней части и выводится наружу — заднюю или боковую стенку.  Принцип отопления тепловым насосом похож.  Насос отбирает тепло из окружающей среды и переносит его в дом. Причем особенность работы его работы в том, что из окружающей среды он получает температуру 0 … +7 ˚С, а преобразовывает её в 35-50˚С.

Порядок работы:

1. Тепловой насос извлекает тепло из окружающей среды – земли, воздуха или воды. Достаточная температура – 0…7˚С.
2. Внутри насоса установлен испаритель с хладагентом. Это особая жидкость, которая закипает при температуре близкой к 0˚С.
3. За счет тепла полученного из окружающей среды хладагент закипает и принимает газообразную форму.
4. В виде газа хладагент поступает в компрессор. Здесь он сжимается, в результате чего увеличивается его давление и растет температура.
5. Далее уже нагретый газ поступает в конденсатор, где отдает тепло системе отопления. После чего он охлаждается и снова принимает жидкое состояние.
6. Жидкий хладагент поступает в расширительный клапан, где его давление понижается до начального низкого значения.
7. После этого хладагент возвращается в испаритель. Контур замыкается. Процесс повторяется непрерывно.

term.od.ua

Возможности теплового насоса

Современный рынок предлагает большой выбор отопительных систем и агрегатов, и найти подходящий по стоимости и эффективности вариант, казалось бы, не составляет труда. Однако на деле оказывается, что обслуживание аппаратов обходится непомерно дорого – цены на топливо, необходимость одобрения установки разными инстанциями и т.д. Тепловой насос является серьезным конкурентом всем отопительным системам, поскольку он работает не на топливе (газе, электричестве, дровах, угле), а на природных источниках (воде, воздухе, солнечном свете, силе земли). Отличается и сам принцип работы – тепловой насос не производит тепло, а лишь забирает его из источника, аккумулирует и направляет в дом.

Специфика работы тепловых насосов позволяет им затрачивать лишь 250 Вт электричества, чтобы произвести 1 кВт энергии. Таким образом, для отопления большого дома площадью 100 м² потребуется всего 2,5 кВт. По сравнению с обычными котлами и отопительными приборами разница феноменальная, не правда ли?

Виды тепловых насосов

Различают несколько разновидностей тепловых насосов по характеру используемого источника тепла: земля, воздух и вода. Система земля-вода забирает тепло из почвенного слоя под домом при помощи специального зонда или коллектора. Транспортным средством служит незамерзающая жидкость, которая доставляет тепло из-под земли к насосной установке, откуда оно идет в отопительную систему дома. Коллекторы при этом необходимо помещать на глубину ниже уровня промерзания почвы. Их целесообразно использовать на больших участках, а для маленьких владений, например, дач на 4-6 соток подойдут зонды.

Система отопления теплового насоса воздух-вода, как уже можно догадаться, аккумулирует тепло из воздуха. Для этого используют испарители и вентиляторы. Насосы вода-вода забирают тепло из воды. Их можно устанавливать даже если поблизости нет природных источников – глубинные установки могут качать тепло из грунтовых вод. Когда вода поступает в насос, то охлаждается и выходит обратно через специальную скважину.

Принцип работы

Отопительная насосная система состоит из нескольких элементов: источника тепла, насосной установки и агрегатов, которые распределяют и аккумулируют тепло путем низкотемпературного нагрева. Иными словами, чем холоднее будет вода в трубопроводе, тем лучше будет работать установка.

По сути, тепловой насос работает практически так же как обычный холодильник, однако если тот отводит тепло изнутри и выпускает его через решетку в задней стенке, то насос действует с точностью наоборот – забирает тепло из внешнего пространства внутрь. Источником тепла может быть воздух, вода или земля. Преимущество воздушных систем в том, что воздух есть везде и всегда, а для водяных или земляных насосов к источнику надо еще подобраться – пробурить скважину или вырыть котлован. В то же время грунт и вода являются оптимальными тепловыми аккумуляторами с относительно постоянной температурой в течение всего года.

Заниматься монтажом теплового насоса лучше еще на этапе строительства дома, чтобы сразу рассчитать отопительную систему с учетом последующей установки агрегата. Но если дом уже сдан в эксплуатацию, в него тоже можно интегрировать насос, но обойдется это значительно дороже. Так есть ли смысл тратить деньги на переоборудование всей отопительной системы или лучше оставить все как есть и выбрать что-то менее дорогостоящее?

Чтобы оборудовать котельную с теплонасосом вам и правда придется потратить много больше, чем если бы вы ставили котел, однако все затраты быстро перекроются мизерными эксплуатационными расходами. Установка теплового насоса окупится за 1,5-2 года. При этом энергопотребление дома снизится, вам не нужно будет постоянно контролировать работу системы, да и разрешений на установку такого оборудования не требуется. Тепловые насосы полностью безопасны в использовании, поэтому их смело можно ставить в жилых помещениях. Они имеют презентабельный внешний вид и достаточно компактны. С какой стороны ни посмотри, это самый выгодный и перспективный способ отопления.

Как выбрать тепловой насос

Если вы решились на установку теплового насоса, осталось дело за малым – выбрать подходящий вариант. При этом следует отталкиваться от энергетического состояния вашего дома. Вне зависимости от выбранной системы необходимо создать качественную теплоизоляцию стен, фундамента и крыш, чтобы тепло, добываемое насосом, не растрачивалось впустую. Чем утепленнее дом, тем меньше будут затраты на его отопление.

Также вам потребуется рассчитать мощность насоса в зависимости от степени теплопотерь. Если у вас дом старой постройки из кирпича или дерева с деревянными оконными рамами и некачественным утеплением, то для его обогрева потребуется около 75Вт/м². Для современных домов с хорошей изоляцией тепловая потребность будет ниже – примерно 50 Вт/м². Если же вы как следует утеплили стены, пол и крышу, то для обогрева будет достаточно всего 30 Вт/м².

Полезный совет: Как показывает практика, оптимальным вариантом отопительной системы в жилом доме с теплонасосом является теплый водяной пол. Рассчитывая его мощность, обязательно учитывайте тип напольного покрытия – плитка прогревается хуже дерева, бетонная стяжка тоже греет недостаточно хорошо. Лучше всего сделать дощатый настил или залить специальную полимерную стяжку.

Если вам небезразлична экологическая безопасность своего дома, тепловой насос в этом плане полностью соответствует вашим интересам. Он не выбрасывает в атмосферу никаких вредных соединений и не использует ценные природные ресурсы. Для него не нужно вырубать лес или осушать болота – система работает на неиссякаемых источниках тепла. Она полностью безопасна и исключает вероятность пожара или взрыва при качественной изоляции проводов. Такими характеристиками не обладает ни одна отопительная установка в мире, и можно смело сказать, что даже если у теплового насоса когда-нибудь и найдутся недостатки, они останутся незамеченными на фоне его преимуществ.

Тепловой насос своими руками

Многих владельцев частных домов отпугивает стоимость установки теплового насоса. И даже факт полной окупаемости затрат в течение короткого периода не убеждает их в обратном. Поэтому рождается вполне резонный вопрос: «А можно ли делать тепловые насосы для отопления своими руками?». Спешим обрадовать любителей поработать руками во благо экономии – тепловой насос можно собрать из вполне обычных деталей или б/у запчастей.

Если вы будете устанавливать насосную отопительную систему в уже построенном доме, то убедитесь в надлежащем состоянии электропроводки и наличии счетчика. Мощность измерительного прибора должна быть не меньше 40 ампер.

Как сделать тепловой насос:

1. Для сборки агрегата вам потребуется купить компрессор. Подойдет компрессор от кондиционера, который можно купить отдельно в специализированной фирме по продаже климатической техники или взять б/у в мастерской.
2. Для фиксации компрессора используйте кронштейны L-300.
3. Чтобы сделать конденсатор, возьмите бак на 100-120 л из нержавеющей стали, разрежьте его на две половины и установите внутрь змеевик.
4. Змеевик можно смастерить из медной трубки небольшого диаметра (обычной сантехнической или от старого холодильника). Трубка не должна быть тонкостенной, иначе в процессе работы она может лопнуть. Делайте змеевик с толщиной стенок минимум 1 мм. Возьмите кислородный или газовый баллончик и накрутите на него трубку, выдерживая равную дистанцию между витками. Зафиксируйте трубку в нужном положении при помощи алюминиевого уголка – примотайте его так, чтобы каждое из отверстий в уголке находилось напротив витков.
   
5. После монтажа змеевика приварите обратно две части бака, вварив резьбовые соединения.
6. В качестве испарителя можно использовать любую пластиковую емкость на 60-80 л. В нее нужно вмонтировать змеевик из тонкой трубки диаметром в 19 мм. Прикрепите испаритель к стене с помощью L-образного кронштейна подходящего калибра.
7. Для трубопровода, который будет доставлять и выводить воду из насоса, используйте обычные водопроводные пластиковые трубы.
8. На этом этапе вам понадобится специалист по холодильному оборудованию, если вы сами таковым не являетесь. Он соберет всю систему воедино, приварит медные патрубки и закачает внутрь фреон. Не стоит даже пытаться выполнить эту работу самостоятельно, если у вас нет опыта работы с фреоном!

Подключение теплового насоса

Технология подключения теплового насоса зависит от его разновидности. Так, для системы воздух-вода не нужно устанавливать зонды, а потому и монтаж осуществляется по-другому.

Особенности установки тепловых насосов:

1. Воздух-вода – установить этот насос проще и быстрее всего, поскольку для этого не потребуется проводить землекопные или буровые работы. Как правило, геотермальную установку монтируют неподалеку от жилого дома на расстоянии от 2 м до 20 м. Насос лучше всего устанавливать на хорошо проветриваемом участке, чтобы обеспечить полноценный доступ свежего воздуха. Также не допускается расположение рядом источников открытого огня или другого тепла. Чтобы защитить тепловой насос от осадков и механических воздействий, над ним рекомендуется установить навес, но так, чтобы не создавать преград для качественного вентилирования. Место установки оборудования должно быть свободным и обеспечивать доступ к технике с любой стороны, чтобы при необходимости произвести техническое обслуживание или ремонт. Насос следует установить на металлическом каркасе-рамке, во избежание дополнительных шумов и вибрирования в процессе работы. Раму надо закрепить на основании, проложив между ней и насосом резиновые прокладки.
2. Земля-вода – установка может быть вертикальной или горизонтальной. В первом случае вам потребуется использовать буровую установку, чтобы сделать скважину глубиной в 50-100 м. Диаметр скважины должен составлять 20 см. Затем внутрь надо опустить геотермальный зонд и подключить его к системе. Для одного насоса может потребоваться несколько скважин. Их количество и глубина определяются потребностью в энергии и геологическими характеристиками местности.
   Для горизонтальной установки насоса необходимо вырыть траншею недалеко от дома. Глубина траншеи должна составлять 1,5-2 м в зависимости от уровня промерзания грунта. Туда укладывают систему труб, которая соединяет теплоноситель с насосом через цокольную часть дома.
3. Вода-вода –  чтобы собрать водный коллектор, используйте обычные ПНД-трубы, заполненные теплоносителем, то есть водой. После сборки конструкцию следует перенести на берег водоема, погрузить в воду и отбуксировать на середину пруда. Крайне важно при подключении насоса не осуществлять опрессовывание системы отопления вместе с теплогенератором, а производить проводку отдельно. Во внутреннем контуре обязательно надо установить расширительный бачок, чтобы уровень воды в нем бел выше на 50 см крайней верхней точки отопительного контура. Чтобы насос прослужил подольше, трубопровод к силовой установке лучше подключать гибкими резиновыми шлангами – они уменьшают вибрацию. Для контроля работоспособности системы предусмотрите монтаж манометров и датчиков температуры в местах входа и выхода жидкости. Также потребуется установить дренажное устройство в крайней нижней точке отопления для полного слива воды из системы.

Подытожит тему рентабельности и выгоды установки тепловых насосов видео ниже:

Устройство теплового насоса довольно простое, но его установка может вызывать затруднения у неопытных мастеров. Во избежание некорректной работы системы лучше доверить ее монтаж профессионалам.

recn.ru