Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Отопление частного дома является очень затратным, когда для повышения температуры в помещении сжигаются дорогостоящие энергоносители или используются электрические приборы.

Чтобы снизить расходы владельцы недвижимого имущества стараются использовать современные наработки в области рационального расходования топлива.

Тепловой насос является устройством, позволяющим снизить издержки на 50 и более процентов, что при значительных расходах на отопление, является очень ощутимым способом экономии финансовых средств. Далее будет подробно описано устройство, а также приведены достоинства и недостатки отопительных установок этого типа.

Что это такое

Тепловой насос — это устройство, в котором передача тепла, осуществляется нестандартным способом. Если при обычных условиях нагрев объектов осуществляется от более горячих предметов, то в этом приборе реализован на практике обратный процесс.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Обратите внимание! Частным примером теплового насоса является обычный холодильник, в котором посредством циркулирующего в камерах хладагента, тепло передаётся внешнему радиатору.

Принцип действия

Принцип работы теплового насоса можно объяснить следующим образом:

  1. Хладагент поступает в испарительный контур и изменяет своё агрегатное состояние. При переходе из жидкого состояния в газообразное и из среды поглощается тепло.
  2. С помощью компрессора газ под значительным давлением перемещается вместо, где необходимо отдать тепло. При этом температура самого хладагента многократно увеличивается.
  3. Сжатый газ в теплообменнике конденсируется, отдавая при этом накопленную энергию.
  4. Высвободившееся тепло передаётся жидкости, которая циркулирует в системе отопления дома.

Установка, способная поддерживать процесс передачи тепла таким образом, называется тепловым насосом.

Энергия способна без ограничения постоянно перемещаться от устройства, где осуществляется её отбор, к радиаторам отопления, поэтому этот процесс напоминает способ перекачки каких-либо жидких или газообразных веществ.

Даже несмотря на то, что тепловой насос, применяемый для отопления дома, потребляет значительное количество электроэнергии, в итоге такой способ обогрева обойдётся значительно дешевле использования традиционных печей и котлов.

Основные элементы конструкции

Разобравшись с принципом действия электрического теплового насоса, для получения более точного представления о функционировании этого типа устройства, необходимо знать из каких основных элементов состоит конструкция. Тепловые насосы, используемые для отопления, состоят из следующих элементов:

  • Компрессора. Это устройство служит для значительного повышения температуры хладагента. В современных теплообменных приборах. Наиболее часто используются спиральные модели нагнетателей.
  • Испарителя. Этот элемент представляет собой ёмкость, в которой жидкое рабочее вещество переходит в газообразное, при этом, температура хладагента существенно увеличивается за счёт поглощения тепловой энергии.
  • Конденсатора. Это устройство предназначено для передачи тепла от разогретого хладагента отопительному контуру.
  • Дроссельный клапан. Механизм, который способен перекрывать доступ хладагента из одной части установки к другой, тем самым, разделяя систему на участки с низким и высоким давлением.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Этот принцип работы присущ всем системам отопления этого типа. В зависимости от вида тепловых насосов меняется только местоположение и тип испарителя.

Виды тепловых насосов

Тепловые установки этого типа принято разделять по среде, из которой происходит «добыча» тепловой энергии. Основными приборами, эффективность которых наиболее высока, являются:

  • Воздушный. В устройствах этого типа отбор тепловой энергии осуществляется из воздуха. Наиболее эффективны такие установки в местности с мягким климатом, но работоспособность отопительной установки может сохраняться до температуры −40˚С. При этом эффективность системы значительно снижается. То есть на 1 кВт потраченной электроэнергии можно будет получить лишь до 1,5 кВт тепла. Естественно, при небольшом «минусе» и при положительных температурах такие отопительные установки будут наиболее эффективными.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

  • Грунтовый. Установка этого типа является наиболее эффективной, но и стоимость приобретения, а также монтажа системы, установленной в землю, значительно больше, по сравнению с воздушным тепловым насосом. Расположение испарителя в таких приборах может быть глубинным и поверхностным. В первом случае, делаются глубокие скважины, в которых размещаются теплообменные устройства. На большой глубине температура грунта не меняется в течение всего года, что позволяет сделать систему абсолютно независимой от погодных условий. Схема поверхностных установок значительно проще, но и эффективность существенно ниже. Для обустройства такой системы необходимо расположить большое количество труб на глубине ниже промерзания земли. Если участок, примыкающей к дому не слишком велик, то такую систему невозможно будет разместить и потребуется делать скважину для глубинного размещения теплообменника.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

  • Водяной. Обогрев с помощью этого типа устройств является более эффективным по сравнению с воздушными системами. Даже при очень низких температурах воздуха вода на дне озера или реки не замерзает, поэтому теплоту жидкости можно эффективно использовать для теплообмена. Монтаж таких систем не так сложен. В большинстве случаев достаточно подключить теплообменник и погрузить его на необходимую глубину, чтобы полностью обеспечить теплом небольшой частный дом. Для эффективного обогрева больших площадей не обойтись без дополнительной установки электрического нагревательного элемента, который в случае низкой эффективности теплового насоса позволит компенсировать недостачу тепловой энергии.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Кроме перечисленных систем для отопления частного дома могут использоваться установки, размещённые в горной породе. Монтаж такой системы потребует больших усилий, поэтому его рекомендуется использовать только в том случае, когда другие варианты монтажа теплового насоса невозможны.

Применение теплового насоса для обогрева частного дома

Несмотря на значительные первоначальные капитальные затраты, такая система полностью себя окупит себя в течение 10 — 15 лет. По окончании этого периода можно будут ежегодно экономить значительное количество денег.

Достоинства и недостатки

Кроме финансовой составляющей монтаж теплового насоса позволит обрести независимость от других видов теплоносителей. Если в населённом пункте отсутствует возможность подключить к газовой трубе, то с помощью теплового насоса и источника резервного накопления электроэнергии можно обеспечить неплохую автономность системы.

Обратите внимание! Если электроэнергия для снабжения компрессора будет вырабатываться за счёт энергии ветра или солнца, то таким образом можно добиться полной «бесплатности» каждого киловатта тепловой энергии.

Учитывая тот факт, что при использовании теплового насоса не сгорает топливо, экологический класс отопительной системы является очень высоким. Кроме этого, отсутствие элементов с сильным нагревом поверхности снижает пожарную опасность таких систем практически до нуля.

Несомненным преимуществом системы теплового насоса является её «обратимость». То есть в жаркое время года установку можно использовать для кондиционирования помещения.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Основными недостатком системы является её высокая цена и необходимость проведения сложных монтажных работ, особенно при геотермальном исполнении. Если для нагрева жидкости в отопительной системе используется только тепловой насос, то требуется устанавливать значительно большее количество секций радиаторов, по причине относительно низкого нагрева теплоносителя (50 — 60˚С).

Тепловой насос своими руками

При наличии желания сэкономить на отоплении дома, при минимальных финансовых затратах можно сделать тепловой насос своими руками. Для этой цели рекомендуется использовать обычный холодильник, но при условии, что компрессор такой системы является полностью исправным.

Наиболее эффективным в домашних условиях устройством будет система грунтового размещения. Для этой цели достаточно установить на глубине ниже промерзания земли змеевик из медных труб, который и будет выполнять функцию испарителя. Аналогичную деталь потребуется разместить в ёмкости из нержавеющей стали, чтобы тепловая энергия свободно передавалась от хладагента к теплоносителю.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Затем в систему устанавливается компрессор и дроссельный клапан, который позволит предотвратить обратное движение хладагента.

Вся система должна быть собрана таким образом, чтобы исключалась вероятность утечки фреона. Все трубки, расположенные на пути от испарителя к конденсатору должны быть качественно теплоизолированы. Затем система заправляется хладагентом. Только после проведения всех вышеуказанных мероприятий можно произвести включение и проверку системы.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Если возникнут проблемы с самостоятельной заправкой системы фреоном, то помощь могут оказать профессиональные мастера, которые занимаются ремонтом холодильных установок.

Устроенный своими руками тепловой насос позволит уже с первых дней работы снизить затраты на обогрев частного дома.

Практически все детали самодельной отопительной установки можно получить бесплатно либо приобрести по минимальным расценкам.

Такая система будет эффективно работать даже при очень низких температурах воздуха, ведь основной теплообменник будет залегать на глубине, где почва не промерзает всю зиму.

Обратите внимание! Наибольшей эффективности можно добиться, если разместить испаритель на глубине залегания грунтовых вод. В этом случае характеристика самодельной установки практически не будет отличаться от заводских систем.

Отзывы

Как уже было сказано выше, такая система позволяет значительно сэкономить денежные средства на обогреве частного дома. Люди, которые установили тепловой насос, охотно делятся положительными впечатлениями от работы отопительной установки.

Николай. г. Тамбов: «Установка теплового насоса и приобретение оборудования обошлось в сотни тысяч рублей. За год эксплуатации удалось сэкономить немалое количество денег, которые раньше тратились на оплату счетов за электроэнергию. Такими темпами планирую выйти на окупаемость оборудования в течение 7–8 лет».

Иван. ст. Вознесенская: «Установка теплового насоса позволила полностью обойтись без использования дополнительных обогревательных устройств. Установку оборудования доверил профессиональным мастерам. Благодаря системе „вода-воздух“ даже во время сильного понижения температуры, система оказывается полностью работоспособной».

Николай. г. Ялта: «Приобрели систему геотермального отопления в этом году, но уже видно, что такой способ обогрева в условиях мягкого климата позволяет полностью отказаться от использования традиционных энергоносителей. Расходы на электроэнергию также являются минимальными, тем более, если есть возможность установить ветряк или солнечные панели».

Монтаж системы отопления «Тепловой насос» позволяет значительно сэкономить, но заводские модели таких установок могут стоить довольно дорого. Оптимальным вариантом является изготовление устройства из старого холодильника. Несмотря на низкую эффективность самодельных устройств, монтаж нескольких независимых контуров позволит полностью обеспечить тепловой энергией небольшой загородный домик.

Читайте также:  Чем герметизировать дымоход из нержавейки: используем термоленту, герметик или ...

Виды и принцип работы тепловых насосов для отопления дома

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтажНаучившись качать из недр земли газ и сжигать его, человечество получило две серьезные проблемы. Глобальное потепление и отравление среды обитания – слишком высокая цена комфорта. К тому же сырьевое топливо – ресурс ограниченный, запасы которого быстро истощаются. Эти факторы вызвали активный интерес к тепловым насосам – установкам, добывающим чистую энергию из земли, воды и воздуха. Без прожорливых котельных и вредных выбросов они обеспечивают жилище теплом и горячей водой.

На Западе тепловой насос для отопления дома стал таким же привычным, как кондиционер или стиральная машина. У нас этот агрегат пока еще не знаком большинству владельцев частных усадеб и дач. Познакомиться с принципом его работы, существующими разновидностями, достоинствами и недостатками вам поможет эта статья.

Как работает тепловой насос?

Самый простой пример, доступно поясняющий принцип действия тепловых насосов, – бытовой холодильник. Все мы знаем, что в его морозильной камере происходит охлаждение продуктов за счет циркуляции хладагента. Забирая внутреннее тепло, холодильник выбрасывает его наружу. Поэтому в морозильном отделении царит холод, а задняя решетка у аппарата всегда горячая.

Принцип работы теплового насоса зеркально противоположный. Забирая тепло из окружающей среды, он переносит его в дом. Образно говоря, «морозильная камера» у этого устройства находится на улице, а горячая решетка – в доме.

В зависимости от вида источника внешнего тепла и среды, собирающей энергию, тепловые насосы делятся на четыре типа:

  1. Грунт-вода.
  2. Вода-вода.
  3. Воздух-вода.
  4. Воздух-воздух.

Установки первого типа добывают тепло из земли с помощью трубчатых коллекторов или зондов. Во внешнем контуре такого насоса циркулирует незамерзающая жидкость, переносящая тепло в испарительный бак.

Здесь происходит передача тепловой энергии фреону, который движется в замкнутом контуре между компрессором и дроссельным клапаном. Нагретый хладагент поступает в бак-конденсатор, где отдает полученное тепло воде, направляемой в систему отопления.

Цикл теплообмена повторяется до тех пор, пока установка подключена к электросети.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтажСхема работы теплового насоса

Принцип работы водяного теплонасоса ничем не отличается от грунтового. Разница заключается лишь в том, что энергию ему дает вода, а не грунт.

Воздушный тепловой насос не нуждается в крупногабаритном внешнем коллекторе для сбора тепла. Он просто прокачивает через себя уличный воздух, извлекая из него драгоценные калории. Вторичный теплообмен в этом случае происходит через воду (теплые полы) или через воздух (воздушная система обогрева).

Оценивая экономическую сторону вопроса, следует отметить, что наибольших финансовых вложений требует установка «грунт-вода». Для монтажа ее теплоприемных зондов приходится бурить глубокие скважины или же вынимать грунт на большой площади для укладки коллектрора.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтажГрунтовый тепловой насос не может работать без внешней системы труб или глубоких скважин с теплоприемными зондами

На втором месте стоит водяной тепловой насос, сдаваемый заказчику под ключ. Для его работы не требуется копка земли и бурение скважин. Достаточно погрузить в водоем достаточное количество гибких труб, по которым будет циркулировать теплоноситель.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Дешевле всего обходятся агрегаты «воздух-воздух» и «воздух-вода», поскольку они не нуждаются в установке внешних приемников тепловой энергии.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Особенностью монтажа большинства теплонасосных систем является их подключение не к радиаторам отопления, а к теплому полу. Это объясняется тем, что максимальный нагрев воды у них производится до температуры +45С, оптимальной для теплого пола, но недостаточной для нормальной работы радиатора.

Выгодной для владельца особенностью работы данной установки является возможность реверсного режима — перевод в жаркий период года на охлаждение помещений. В этом случае избыточное тепло поглощается трубопроводом теплого пола и отводится насосом в грунт, воду или воздух.

Упрощенная структурная схема грунтовой теплонасосной установки выглядит так:

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Кроме теплового насоса, грунтового контура и теплого пола здесь мы видим два циркуляционных насоса, запорные вентили горячей воды и отопления, а также бак, аккумулирующий горячую воду для бытового использования.

Характеристики тепловых насосов

Главный показатель, по которому оценивают эффективность работы теплового насоса — коэффициент преобразования тепла, сокращенно именуемый КПТ (в английской аббревиатуре СОР). К привычному для нас КПД — коэффициенту полезного действия он отношения не имеет.

КПТ (СОР) показывает, сколько киловатт энергии перекачивает насос на один киловатт полученной им электроэнергии. В зависимости от условий работы КПТ теплонасоса может составлять от 3 до 5, что без лишних дискуссий подтверждает экономическую выгоду его использования.

Наиболее стабильные показатели эффективности демонстрируют грунтовые и водяные установки, поскольку температура воды и грунта не опускается ниже нуля градусов. Агрегаты, собирающие тепло из воздуха зависят от его температуры. При минусовых отметках термометра их производительность снижается в среднем на 40-50%.

Второй рабочий параметр – мощность в киловаттах. Его подбирают, исходя из величины теплопотерь здания.

Расчет отопления дома с тепловым насосом

Для нормальной работы теплоперекачивающей установки необходима качественная теплоизоляция здания. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, пол и потолки, после чего выполнить расчет тепловых потерь (Q).

  • Упрощенная формула подсчета количества тепла (Вт), уходящего из дома через ограждающие конструкции (стены, окна, пол, потолок) выглядит так:
  • Q = S х (разница температур воздуха в помещении и на улице)/ Rт.
  • S –площадь ограждающей конструкции в м2;
  • Rт – тепловое сопротивление материала ограждающей конструкции (берут из таблиц СНиП по строительной теплотехнике).

Поочередно подсчитав теплопотери стен, окон, пола и потолка их суммируют и получают количество киловатт, теряемых домом за 1 час в самый холодный период года. Мощность теплонасоса должна быть не меньше суммарной величины теплопотерь. Если кроме отопления установка будет греть воду для бытовых нужд, то ее мощность увеличивают на 20%.

Выбирая теплонасос «воздух-воздух» или «воздух-вода» следует ориентироваться на тепловую мощность, которую он развивает в области низких температур, поскольку она значительно ниже мощности при работе в теплый период года.

В качестве примера приведем параметры воздушно-водяной установки NIBE FIGHER F2300-14. Работая в температурном диапазоне от +7 до + 45С, она выдает около 18 кВт, а при температуре воздуха -15С всего 10,7 кВт.

Известные бренды и ориентировочные цены

Рынок теплонасосного оборудования в России сформирован. Лидирующие позиции  здесь занимают  зарубежные компании, такие как: Nibe (Швеция), Mitsubishi Electric (Япония), Danfoss (Дания), Vaillant (Германия), Viessmann (Германия), Mammoth (США) и другие. Не уступает по соотношению «цена-качество» именитым брендам продукция российского производства (торговые марки Henk и SunDue).

Ориентировочная цена (на 2016 год) импортного теплового насоса «грунт-вода» мощностью 10 кВт, рассчитанного на обогрев дома площадью 100 м2 (без монтажа) составляет 500 000 рублей. За работы по бурению скважин, монтажу труб и пусконаладку придется доплатить в среднем от 80 000 руб не включая дополнительные материалы.

Отечественная техника дешевле. Цена аналогичного по параметрам российского теплонасоса около 360 000 рублей. Его покупка с монтажом под ключ будет стоить около 430 000 рублей. Ориентировочная цена 10 киловаттного теплонасоса «воздух-вода» от 270 000 руб. Средняя стоимость данного агрегата с установкой под ключ составляет 320 000 рублей.

Отзывы реальных владельцев этого вида техники в абсолютном большинстве положительные. В них отмечается надежная работа геотермальных тепловых насосов и низкие эксплуатационные затраты (обслуживание, электроэнергия).

Опасения тех, кто пока еще размышляет о покупке теплонасоса «воздух-вода» исходя из практики использования данной техники не оправдываются. Эти агрегаты стабильно выдают тепло вплоть до температуры наружного воздуха -25С.

Самостоятельное изготовление теплового насоса

Учитывая достаточно высокую стоимость данного оборудования у многих самодельщиков возникает соблазн собрать его своими руками, используя подручные агрегаты и комплектующие. Что следует сказать по этому поводу?

Данная работа включает два основных этапа: подготовку внешнего контура и сборку самой теплонасосной установки. Своими силами можно выкопать траншеи для укладки труб. Сделать без спецоборудования 50-метровую скважину для монтажа зонда нереально. Поверхностная укладка коллектора, как утверждают специалисты, невыгодна, поскольку не дает достаточно тепла для стабильной работы установки.

Теперь посмотрим, можно ли собрать тепловой насос своими руками. Для этого нужен практический опыт мастера-холодильщика, поскольку заполнение системы фреоном и ее опрессовку новичок выполнить не сможет.

Изготовление установки на базе агрегатов от старого холодильника или кондиционера можно рассматривать лишь как демонстрационный вариант, не имеющий практической ценности из-за низкой эффективности.

В интернете тиражируется руководство по сборке теплового насоса на базе компрессора от кондиционера, емкости из нержавейки (конденсатор) и пластиковой бочки (испаритель).

Читайте также:  Врезка в водопровод под давлением своими руками: 7 способов + видео инструкция

Рассказав, как накрутить медные трубки на баллон и закрепить компрессор на стене, автор заканчивает свое повествование советом после завершения сборки обратиться к мастеру, который согласится выполнить пусконаладку и исправить все допущенные самодельщиком «косяки». Назвать эту инструкцию серьезным подспорьем для самостоятельной работы нельзя.

Тепловой насос для отопления – что это и как он работает?

Тепловой насос – система, позволяющая безопасно, экологично и, самое главное, экономично обогреть жилище. В наши дни многие люди находятся в поисках альтернативных источников обогрева.

Актуальность данной темы растет пропорционально ценам коммунальщиков. «Сантехник Портал» расскажет о способах извлекать тепло из грунта или водных источников.

На западе намного раньше стали использовать для обогрева дома геотермальную энергию.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Принцип действия тепловых насосов

Давно известно, что почти в любой среде присутствует тепловая энергия. Так почему бы ее не начать использовать в качестве источника тепла для обогрева дома?

Тепловой насос для отопления дома работает по следующему принципу: от источника энергии обладающего низким потенциалом тепло передается теплоносителю. На деле все происходит по следующему сценарию.

Трубы, через которые проходит теплоноситель, скрываются, например, землей. После этого теплоноситель поступает в теплообменник, где собранное тепло передается на второй контур. Хладагент, располагающийся внутри внешнего контура, нагреваясь переходит в газообразное состояние.

Далее хладагент в газообразном состоянии поступает в компрессор, где происходит его сжатие. Это еще больше способствует его нагреванию. После этого горячий газ поступает в конденсатор, где тепло передается теплоносителю, обогревающему непосредственно дом.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Тепловые насосы для отопления дома предполагают принцип действия по следующей схеме:

  • через испаритель проходит вода, которая берется из водоема либо скважины, здесь ее температура понижается на пять градусов;
  • после того как жидкость охладится, она попадает в компрессор;
  • в компрессоре происходит сжатие воды, что увеличивает ее температуру;
  • нагретая жидкость переходит в теплообменную камеру, где ее тепло передается системе отопления;
  • остывшая вода начинает цикл заново.

Отопительные системы дома, принцип работы которых основывается на теплонасосных установках, состоят из трех составных частей:

  1. Зонд-змеевик, располагается в земле или в воде. Его задачей является сбор тепла и передача его на устройство.
  2. Тепловой насос – устройство, предназначенное для извлечения термальной энергии.
  3. Непосредственно сама отопительная система, частью которой является теплообменная камера.

Если есть желание, можно самостоятельно сделать тепловой насос для отопления жилища из холодильника. Но это требует определенных технических знаний и навыков.

Преимущества и недостатки устройства

В первую очередь опишем положительные качества такого вида водяного или воздушного отопления:

  1. Относительно невысокие энергозатраты. На отопление расходуется только электричество, но стоит отметить, что его необходимо намного меньше нежели, к примеру, если отапливать помещения при помощи электроприборов. Тепловые насосы обладают коэффициентом, который указывает выход тепловой энергии относительно затраченного электричества. Например, в том случае, когда «ϕ» равняется 5, означает что на 1 кВт/ч расхода электроэнергии придется 5 кВт тепловой.
  2. Тепловому насосу не требуется какого-либо специального ухода или расходных материалов.
  3. Универсальность. Данный вид отопительной системы может быть смонтирован в любой местности. Наиболее актуален данный способ для удаленных районов, где нет газопровода. Если невозможно подключится к электричеству, этот насос может работать на дизельном или бензиновом двигателе.
  4. Полная автоматизация. Система не требует доливания воды или постоянного контроля за ее работой.
  5. Экологичность и безопасность. Теплонасос не производит каких-либо побочных продуктов в результате своей работы. Случайный перегрев устройства невозможен.
  6. Данное устройство кроме обогрева дома в холодный период, когда температура воздуха падает до -15оС, но и охлаждать в жаркие дни. Данная функция предусмотрена в реверсивных моделях.
  7. Период эксплуатации доходит до 50 лет. Примерно раз в 20 лет может потребоваться замена компрессора.

Но данная система помимо положительных сторон, обладает и своими минусами, о которых необходимо знать:

  1. Цены. Купить устройство стоит от 450 000 рублей – достаточно дорого. Данное вложение сможет себя окупить не ранее чем через пять лет.
  2. В районах с очень суровыми зимами, где столбик термометра падет ниже отметки -15оС, для нормальной работы агрегата могут потребоваться дополнительные источники тепла (электрические или газовые).
  3. Система, которая забирает тепловую энергию из земли, нарушает экосистему участка. Урон наносится несерьезный, но об этом не стоит забывать. Тепло забирается устройством из грунта, тем самым понижая его температуру, это может неблагоприятно отразится на корневой системе растений, которые растут в непосредственной близости.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Разновидности тепло оборудования

Тепловые насосы для отопления дома бывают нескольких видов. Но главной характеристикой, по которой классифицируется устройство, является вид теплоносителя на внешнем контуре.

Энергию устройства могут брать из:

Полученную энергию можно употребить для обогрева помещений, для нагревания воды. Поэтому теплонасосы бывают нескольких видов.

  • Теплонасосы «грунт – вода». Является, пожалуй, наиболее оптимальным решением альтернативного отопления – тепловая энергия получается непосредственно из грунта. Кроме того, на глубине от 6 метров сохраняется постоянная и неизменная температура. В качестве теплоносителя используется специальная жидкость. Наружный контур изготавливается из пластиковых труб.

Размещение труб в грунте может быть как горизонтальным, так и вертикальным. Для горизонтального размещения потребуется выделение большей площади. В месте, где трубы размещаются в горизонтальном положении, использование земли для сельскохозяйственных нужд. Возможно только обустройство газонов или насаждение однолетних растений.

Для того чтобы разместить в грунте трубы в вертикальном положении, потребуется сделать несколько скважин глубина которых будит доходить до 150 метров. Это будет достаточно эффективный геотермальный насос, в виду того что на большой глубине температура у земли достаточно высокая. Для того чтобы передать тепло применяются глубинные зонды.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

  • Тип насоса «вода – вода». Тепло также можно получать из воды, залегающей на большой глубине под землей. Для этого можно использовать водоемы, сточные или грунтовые воды. Хочется отметить, что серьезного принципиального различия между данными двумя системами нет. Наименьшие затраты требуются тогда, когда тепловая энергия получается из водоема. Трубы необходимо заполнить теплоносителем и погрузить в воду. Для того чтобы получать тепло из грунтовых вод, понадобится монтаж более сложной конструкции.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

  • Тепловой насос «воздух – вода». Тепловую энергию можно получать и из воздуха, но в регионах с суровыми зимами, данная система нецелесообразна. Воздушные системы отличаются простотой исполнения монтажа. Потребуется только выбрать и установить необходимый агрегат.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Перед тем как начать монтаж отопительной системы крайне необходимо исследовать все особенности участка. Данное исследование позволит определить оптимальный источник термальной энергии. Задача намного упрощается, когда рядом с домом находится водоем.

Данный факт упростит задачу тем, что отпадет необходимость проведения земляных работ. Также практичным решением является использовать местность, где есть постоянный ветер. В случае же если не имеется ни того, ни другого, придется начать земляные работы.

Тепловой насос своими руками

Использовать тепловые насосы для отопления помещения, очень выгодно. На российском рынке данная продукция представлена следующими фирмами: Vaillant (Германия), Nibe (Швеция), Danfoss (Дания), Mitsubishi Electric (Япония), Mammoth (США), Viessmann (Германия). Неплохого качества, совершенно не уступающего по качеству западным аналогам продукция отечественных фирм SunDue и Henk.

Средняя цена под ключ теплонасоса составляет примерно 450-500 тысяч рублей. Наиболее бюджетной является система «воздух-вода», так как данная система не требует проведения дорогостоящих земляных работ.

Но цена самого оборудования, да и монтажные работы доступны далеко не каждому. Дома, чья площадь составляет более 400 м2 , достаточно быстро окупают деньги вложенные в оборудование данной системы. Но если дом намного меньше, деньги сэкономить на отоплении, таким образом, не получится. В этом случае такую систему можно сделать самостоятельно.

Для начала необходимо приобрести компрессор. Для этой цели подойдет агрегат, которым оборудуется обычный кондиционер. Он крепится на стену. Конденсатор можно сделать своими руками. Для этого необходимо создать из медных трубок змеевик, который помещается в корпус, выполненный из пластика.

Испаритель также монтируется на стену. Пайка, заправка фреоном и прочие подобные работы должны выполняться только человеком, обладающим соответствующими навыками. Неумелые действия не только могут повлечь за собой отрицательный результат, но и в процессе их можно получить серьезные травмы.

Читайте также:  Отделка стен искусственным камнем фото

Особенности монтажа теплового насоса

При учете цен тепловых насосов для обогрева жилища, данные вид отопительной системы весьма недешев. Расходы можно уменьшить при проведении самостоятельной установки насоса, но нужно помнить, что при неправильном монтаже существует вероятность потери КПД агрегата. Стоит ли рисковать самостоятельным монтажом при приобретении столь дорогого оборудования?

Какие трудности можно испытать во время проведения самостоятельной установки:

  • все оборудование должно быть объединено в единый комплекс, в который будут включены скважины, насос, гидравлическая обвязка, автоматическое управление и отопительная система;
  • во время проектирования системы необходимо учитывать технические характеристики теплонасоса;
  • глубина термальных скважин должна соответствовать мощности оборудования, необходимо проведение тампонажа;
  • геотермальные зонды, чья работа предполагается в жестких эксплуатационных условиях, необходимо продублировать в каждой скважине;
  • радиаторы, конвекторы, теплый пол в доме необходимо включить в работу с теплонасосным оборудованием для наиболее эффективного отопления.

Перед пуском теплонасоса в работу, нужно проверить состояние электрофикации дома. Счетчик должен быть рассчитан на мощность 40 ампер. Во время установки нужно принимать в расчет, что работа устройства обладает повышенным уровнем шума.

Также нужно помнить о том, что подземные коллекторы способны нанести вред садовым растениям, это необходимо учитывать во время монтажа системы. Раз в неделю коллектор необходимо прогревать до 60 оС для того, чтобы предотвратить размножение бактерий внутри системы.

Тепловой насос – весьма дорогое устройство, окупающееся как минимум через 5 -7 лет. Но при учете того, что срок эксплуатации системы составляет около 50 лет, то это достаточно выгодное приобретение.

Данная конструкция позволит обогревать дом даже при временном отсутствии газо- и электроснабжения. Отличается пожаробезопасностью и эффективностью, работа проходит в автоматическом режиме и не нуждается в специальном обслуживании.

Но для достижения таких результатов, монтаж оборудования необходимо доверить профессионалам.

Тепловой насос для отопления дома – принцип работы, особенности, виды

Обновлено: 8 декабря 2020.

Многих интересует, как работает тепловой насос для отопления дома. В статье мы доступно опишем принцип работы теплонасоса для обогрева жилья, виды тепловых насосов, их особенности.

Свои вопросы и замечания вы можете оставить в х. Мы постараемся отреагировать на них как можно быстрее.

Принцип работы теплового насоса для отопления дома

Тепловой насос (теплонасос, термопомпа, ТН) – оборудование для обогрева дома, коттеджа, дачи, апартаментов или квартиры. Он генерирует тепло из среды (воды, воздуха, земли) и переносит его в здание.

За счет того что ТН не производит тепло, а переносит его из одной среды в другую, его эффективность более 100% и может достигать 1000%. КПД теплового насоса – его отличие от систем получения тепла, таких как:

  • Котлы;
  • Бойлеры;
  • Конвекторы;
  • Электронагреватели;
  • Гелиоколлекторы.

Есть два типа тепловых насосов – компрессорные (компрессионные) и абсорбционные. Но последние используют в промышленности – они еще не распространились на частные домовладения. Поэтому рассмотрим только компрессорные (парокомпрессионные) тепловые насосы.

Простыми словами можно описать принцип действия теплового насоса для отопления дома так: «холодильник наоборот». Как функционирует последний, вы можете прочиталь в статье о принципе работы холодильника. Для переноса тепла в нем служит теплоноситель (хладагент, фреон).

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж

Схематический принцип работы и циркуляции хладагента в тепловом насосе

Теплоноситель попадет в испаритель (радиатор, магистраль, поле, скважину), где нагревается от окружающей среды. Далее его сжимает компрессор, в котором повышается его давление и температура.

В случае с грунтовыми и водяными тепловыми насосами, теплоноситель получает тепловую энергию от рассола, который циркулирует в трубах, погруженных в воду, или уложенных в грунте.

После компрессора теплоноситель отдает тепло в воздух, воду или другой теплоноситель, которые используются для отопления здания. Охлажденный теплоноситель попадает в конденсатор, в котором он охлаждается.

Этот цикл повторяется снова и проходит в замкнутом виде. На приведенном ниже видео показан принцип работы теплового насоса:

Особенности разных видов теплонасосов

Воздушные – самые дешевые из тепловых насосов, имеют низкую производительности зимой и высокую летом. Это обусловлено тем, что температура воздуха сильно зависит от сезона. Они просты в монтаже и подключении, их чаще используют для обогрева весной или осенью или как дополнительный источник дешевого тепла.

Цены тепловых насосов, водяного и грунтового (геотермального) типов, мало отличаются. Но стоимость укладки магистрали в водоем ниже чем бурение скважин или укладка геотермального поля. Поэтому если рядом есть озеро, пруд или река, целесообразнее устанавливать водяной ТН.

Виды тепловых насосов для отопления дома

Тепловой насос может нагревать три среды – воду, воздух теплоноситель. Воздух используется для отопления дома через вентиляцию, фанкойлы или внутренние блоки. Вода и теплоноситель циркулируют в радиаторных системах, теплых полах и стенах.

Основное название теплового насоса зависит от среды, из которой он получает тепло. Водяной – из воды, воздушный – из воздуха, грунтовый или геотермальный – из грунта и грунтовых вод.

Точное название Теплового насоса указывает на среду, в которую он передает тепло. ТН грунт-вода получает энергию из земли и нагревает воду или теплоноситель, вода-воздух – получает тепло из воды и подогревает воздух.

Воздушные тепловые насосы

Термопомпы воздух-воздух похожи на кондиционер и состоят из наружного и внутреннего блоков, иногда изготовлены как моноблок с воздуховодами. Принцип работы теплового насоса воздух-воздух – в отборе тепла из воздуха снаружи здания и нагрева его внутри.

ТН воздух-вода состоит из наружного блока и бойлера (бака-накопителя), либо как моноблок в котором они объединены. Принцип работы теплового насоса воздух-вода – он охлаждает наружный воздух и нагревает воду или другой теплоноситель.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж
Наружный блок воздушного теплового насоса большой мощности.

Водяные тепловые насосы

Тепловой насос вода-вода состоит из блока с теплообменником или накопителем и состоящей из нескольких труб магистрали (поля), погруженной в водоем, по которой циркулирует теплоноситель. Принцип работы теплового насоса вода-вода – отбор тепла из водоема и нагрев воды или теплоносителя.

ТН вода-воздух – это магистраль и моноблок, в котором нагревается воздух для подачи на фанкойлы или вентиляцию. Иногда в таких тепловых насосах используют внутренние блоки по типу кондиционерных.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж
Укладка магистрали водяного теплового насоса в искусственный водоем

Грунтовые тепловые насосы

Такие тепловые насосы используют тепло земли, для чего либо бурят скважины, либо геотермальное поле, по которым циркулирует теплоноситель или рассол. В первом случае бурятся несколько скважин, отстоящих друг от друга на расстоянии более одного метра. Во втором — на глубине до 2 метров укладываюется горизонтальные трубы.

Грунтовые тепловые насосы косвенного теплообмена имеют два контура. В первом, уложенном в поле или скважине, циркулирует жидкость (рассол, растворы пропиленгликоля, этиленгликоля), которая передает тепло теплоносителю (фреону), который иркулирует по второму контуру. именно там происходят иклы конденсаии и испарения, передающие тепло.

Тепловые грунтовые насосы прямого теплообмена имеют один контур. В нем иркулирует фреон. За счет его большого количества стоимость монтажа такого типа ТН выше.

Тепловые насосы грунт-вода либо имеют встроенный бак-накопитель, либо небольшой бак-теплообменник. ТН типа грунт-воздух либо выполнены как моноблок с каналом подачи нагретого воздуха, либо нагревают его через внутренние блоки по типу кондиционерных.

Тепловой насос для отопления дома: принцип действия устройства, преимущества, виды и монтаж
Прокладка траншей под магистраль геотермального поля грунтового теплового насоса

Эффективность и целесообразность

КПД тепловых насосов зависит от их производительности и качества. Например, воздушные ТН в зависимости от модели и стоимости могут производить при +5 градусов от 2 до 5 кВт тепла на 1 кВт затраченной электроэнергии. У грунтовых и водяных термопомп все зависит от оборудования, некоторые имеют КПД до 1000%, но цена такого теплового насоса немаленькая.

В статье мы разобрали принцип работы теплового насоса для обогрева здания, а вопрос о выборе, покупке и установке каждый должен решать самостоятельно. В любом случае, тепловые насосы – достойная альтернатива другим источникам тепла. Особенно учитывая, что газ и твердое топливо постоянно дорожают. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Хотите получить помощь мастера, специалиста в этой сфере? Переходите на портал поиска мастеров Профи. Это полностью бесплатный сервис, на котором вы найдете профессионала, который решит вашу проблему. Вы не платите за размещение объявления, просмотры, выбор подрядчика.

Если вы сами мастер своего дела, то зарегистрируйтесь на Профи и получайте поток клиентов. Ваша прибыль в одном клике!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector