Тепловой насос для отопления дома: принцип работы, устройство

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

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

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

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

Ниже немного углубимся в вопрос Геотермальных систем отопления, а потом снова вернемся к Тепловым насосам.

Геотермальные системы отопления (геотермальное отопление дома)

При постройке любого дома необходимо предусмотреть и решить очень много разнообразных вопросов. Это, в основном, весьма затратное дело. Попробуем сэкономить? Не на качественных строительных материалах, а на отоплении. Это звучит немного необычно, однако если отказаться от обычных способов и при проектировании включить так называемое геотермальное отопление, то это даст вашему бюджету значительную экономию в скором времени.

Читайте также Как сделать отопление частного дома

Геотермальное отопление дома, которое стало традиционным в странах как Европы, так и Америки, у нас считается пока что альтернативным. По стандартному мнению, геотермальное отопление ассоциируется с вулканами, гейзерами, горячими источниками. А на территории Российской Федерации данную разновидность отопления использовать практически невозможно, поскольку недостаточно обычного природного тепла. Но геотермальный тепловой насос отлично генерирует тепловую энергию и при низких температурах и с большим успехом может применяться в нашей стране.

Что же это такое геотермальное отопление и почему данная разновидность отопления в последнее время привлекает людей все больше?

Геотермальное отопление — отопление, при котором применяются разнообразные природные источники тепла. Процесс работы системы геотермального отопления сравним с работой обычной всем известной холодильной установки. Тем не менее, здесь есть одно существенное отличие. Привычный нам рефрижератор обычного холодильника перерабатывает энергию, охлаждая при этом воздух, а геотермальный насос генерирует полноценную тепловую энергию. Он способен работать даже при чрезвычайно низких температурах.

Читайте также Монтаж теплового насоса

Компрессор сильно сжимает фреон, затем нагревает его до температуры 80 градусов. Далее, через теплообменник нагревается уже вода для отопления конкретного помещения. Фреон проходит сквозь испаритель, при этом расширяясь, охлаждается. Цикл повторяется.

Как можно прогреть фреон снова при температуре -30?

Ответ: глубоко в земле, где температура на глубине почти 30 м приблизительно +10 градусов по Цельсию является постоянной. Данной температуры вполне достаточно для того, чтобы нормально прогреть фреон. А геотермальный насос прогоняет через земляной контур холодную воду из вашего дома и возвращает вам уже теплую.

Особенностью геотермального отопления является то, что зимой он воздух нагревает, а летом охлаждает. Очень похоже на работу обычного кондиционера — обеспечивает полноценный уют и нормальный режим тепла в помещении.

Сравните основные преимущества специального геотермального отопления:

• кондиционер не преобразовывает энергию, а это значит, что на 1 Квт электрической энергии отдает 1 Квт тепловой. Тепловой же насос преобразовывает энергию также при затрате 1 Квт электрической энергии дает 6 Квт тепловой.

Рассмотрим отдельный пример. Дом, площадь которого 250 кв. м. обогревается особыми трубчатыми электронагревателями. На обогрев дома при этом понадобится 10-15 Квт электрической энергии. Энергии, при работе геотермального отопления, понадобится 2,5 Квт. Поскольку система геотермального отопления, как правило, работает по принципу стандартной холодильной установки (это около 20 мин в час), то потребление электрической энергии геотермальным насосом составит приблизительно 0,8 Квт.

Основные преимущества применения системы геотермального отопления:

• применяет тепловую энергию земли, благодаря чему не загрязняет вредными парами окружающую среду и полностью экологически безопасна;
• отсутствует риск возгорания, поскольку не происходит сгорания какого-то топлива;
• не разрушает целостность фасада, интерьера, так как занимает немного места и почти незаметна;
• работает вообще без шума;
• не выделяет каких-либо неприятных или вредных запахов;
• избавляет от потребности решать вопрос доставки, а также хранения топлива;
• отлично работает в автономном режиме, достаточно экономична в использовании.

Принцип работы отопления

Принцип работы любой системы геотермального отопления является одинаковым и не зависит каким то образом от производителя. Специальные геотермальные насосы, разумеется, могут отличаться дизайном, видом, однако точно не коэффициентом производства тепловой энергии.

Геотермальная система отопления может применять разнообразные типы энергии земли.

1. При водоемном контуре в наличии должен быть некрупный водоем возле дома. Глубина такого водоема должна составлять 2,5-3 м, ну а площадь — от 200 кв. м. Все спирали труб укладываются просто на дно. Это самая экономичная разновидность геотермальной установки.
2. Вертикальный контур не нуждается в больших площадях для установки. Здесь есть одно условие — бурение специальных скважин глубиной вплоть до 200 м. Если скважина не одна, а несколько, то их глубина вполне может быть и меньше. Такая установка немного дороже, однако очень удобна, в случае если площадь участка является ограниченной.

Традиционные системы отопления

Наиболее широко распространено газовое отопление. Тем не менее, если к земельному участку, на котором должны построить дом, газовая магистраль не подведена, то применение газа почти невозможно. Да, можно пользоваться сжиженным газом в баллонах, однако это не экономично и точно не безопасно! Если все-таки принято решение применять газ при отоплении дома, то сколько понадобится обойти разнообразных инстанций, чтобы получить специальное разрешение на установку обычной газовой системы. Вдобавок, с каждым годом запасы «голубого топлива» истощаются, поэтому, дорожают. Выгодно? Нет, разумеется.

Если при отоплении применять торф, дрова, уголь, солярку… Небезопасно, затратно и хлопотно при хранении и использовании. При сгорании формируется смола, сажа, загрязняется воздух, а если посмотреть более широко — при сгорании практически любого топлива создается углекислый газ, способствующий значительному усилению парникового эффекта на нашей планете.

Ну, безусловно, возможны различные возражения — для установки полноценного геотермального отопления необходимо бурить скважины, и сама установка в пару раз дороже, нежели обычные системы отопления. Да, это чистая правда. Однако если учесть то, что такая установка за счет экономии электрической энергии оправдает затраты в течении пяти-семи лет, ее так называемую экологическую безопасность, то в таком случае ее рентабельность будет очевидной.

Геотермальное отопление и его применение в мире

Впервые широкое использование геотермального отопления было начато в США в годы сильного экономического кризиса в восьмидесятых годах двадцатого столетия. Вначале это было довольно дорогая установка, которая устанавливалась только в элитных домах США. Технология производства специальных систем геотермального отопления развивалась, и, разумеется, становилась все дешевле. На сегодняшний день геотермальное отопление используется в станах Америки повсеместно. Такое отопление покорило также Европу. Если еще в 1980 году в странах Европы насчитывалось около 150 тысяч геотермальных установок, то к 1993 году их уже было 12 миллионов. Сегодня во всем мире люди выбирают более экономичное отопление!

Тепловой насос: принцип действия при отоплении дома

В основе работы тепловых насосов лежит принцип Карно. Этот же принцип используется холодильниками и кондиционерами.

Тепловой насос, применяемый для отопления, обеспечивает перенос тепла. Причем потребитель получает это тепло извне. Где температура бывает более низкой. То есть потребляется тепло природное. А не то, которое мы привыкли получать путем сжигания топлива.

Как работает тепловой насос

Охлажденный теплоноситель циркулирует во внешнем контуре. Причем, он повышает собственную температуру, забирая тепло из окружающей среды. Затем теплоноситель поступает в испаритель. Там он передает аккумулированное тепло хладагенту, находящемуся во внутреннем контуре агрегата.

Из-за своих специфических свойств хладагент закипает, постепенно переходя в газообразное состояние. Кипение начинается, когда температура достигает -5°С. То есть жидкость трансформируется в газ.

Затем в работу вступает компрессор. Его, по сути, можно назвать вторым теплообменником. Потому что этот агрегат обеспечивает передачу тепловой энергии в рабочую жидкость системы отопления.

Читайте также Какую систему отопления выбрать

Вполне понятно, что в составе агрегата имеются и другие устройства. Но их мы не упоминаем, чтобы не усложнять понимание процесса.

В чем состоит основное достоинство теплового насоса

Конечно, тепловой насос для своей работы нуждается в электричестве. Однако объем потребленной электроэнергии существенно меньше количества произведенной им энергии тепловой. Например, компрессор и насос могут потреблять 5,5 кВт/час, производя тепла 17 кВт/час. Пожалуй, столь высокий КПД и представляет собой основное достоинство теплового насоса.

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

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

Виды тепловых насосов

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

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

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

Как это работает?

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

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

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

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

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

Водяные тепловые насосы

Большинство людей выбирают твердотопливные или газовые котлы. Но существует и ряд альтернатив, способных справиться с данной задачей. Одним из таких вариантов является использование теплового насоса. Ниже я хочу рассмотреть водяной тепловой насос, его принцип работы, преимущества и недостатки.

Как работает водяной тепловой насос

Если вы прислушались к моей рекомендации и прочитали указанную статью, то уже поняли, что в основе системы отопления с помощью тепловых насосов лежит отбор имеющегося тепла из воды, земли или воздуха и подача его в помещение. В том, что тепловой насос предназначен для забора термальной энергии мы уже разобрались. Но в чем же принцип работы водяного типа данных устройств?

1. Вода, из скважины или водоема поступает в камеру через испаритель. Там её температура опускается на несколько градусов.
2. После этого она попадает в компрессор, сжимающий воду и повышающий давление. Таким образом её температуры повышается.
3. Далее жидкость перекачивается в теплообменник, где отдает термальную энергию.
4. Остывшая вода сливается, и цикл начинается по-новому.

В большинстве случаев в основе системы отопления с помощью водяных тепловых насосов лежит следующее оборудование:

• змеевик или зонд – предназначенный для забора воды;
• тепловой насос – извлекает термальную энергию из воды;
• система отопления — включающая термальную камеру с компрессором и испарителем.

Тепловой насос и грунтовые воды

Одним из вариантов установки водяного теплового насоса является его использование с грунтовыми водами. Для этого необходимо пробурить две скважины на участке. Глубина их зависит от уровня залегания вод. Одна скважина необходима для забора воды, а вторая служит своеобразной «обраткой». Через неё жидкость возвращается под землю. Суть данной технологии заключается в том, что грунтовые воды не промерзают. Система может использоваться как для отопления дома и горячего водоснабжения, так и для забора питьевой воды. Установив подобный водяной насос, вы полностью обеспечите дом водой. Но придется потратиться на фильтры.

Тепловой насос и открытый водоем

Если вы проживаете возле открытого водоема, озера или речки, то без проблем сможете обеспечить дом водой и возвести систему с водяным насосом отопления. Для этого используется коллектор, собранный из обычных труб. Однако ни в коем случае не из металлических. Собранная конструкция опускается на дно водоема, откуда производиться забор воды. Однако нужно учитывать глубину. Водоем не должен полностью промерзать даже при сильных морозах. Принцип работы системы аналогичен с работой теплового насоса с водой из скважины.

Преимущества водяных тепловых насосов

• Экономия электричества. Водяной тепловой насос достаточно экономичное устройство. Ему не требуется столько электроэнергии, как многим бытовым электроприборам. Среднестатистическая модель имеет такой показатель КПД – 1 КВт потребляемого электричества на 5 КВт тепловой энергии.
• Установка в любом месте. Отопительная система, в основе которой лежит водяной тепловой насос, устанавливается практически в любом регионе. Монтаж оборудования особо актуален там, где нет газовой магистрали, и существуют сложности с поставкой твердотопливных материалов. Особенностью теплового насоса является то, что он может работать на дизельном генераторе, и обойтись без электричества вполне возможно.Читайте подробнее про Монтаж теплового насоса
• Автоматизация. Система работает полностью в автоматическом режиме. Вам не нужно следить за уровнем воды или другими показателями. Все современные модели оснащены блоком управления и защитной автоматикой. Остается лишь выбрать желаемую мощность работы и подобрать оптимальную температуру.
• Экологичность и безопасность эксплуатации. Система, где имеется водяной тепловой насос, полностью безопасна для окружающей среды и здоровья людей. Каких-либо вредных выбросов или газов устройство не производит. Оборудование не взрывоопасно, не перегревается и не содержит горючих веществ.
• Функция охлаждения. Если вы купите водяной тепловой насос, имеющий систему реверса, то в летнее время года устройство способно выполнять функцию кондиционера и значительно понизить температуру в помещении.
• Долговечность и простота в обслуживании. Водяной тепловой насос не прихотлив в обслуживании и при стабильной работе способен прослужить долгие годы. Может потребоваться лишь замена расходных материалов и периодическая профилактика.

Читайте также статью про Газгольдеры

Недостатки

• Цена. Основным недостатком систем с водяным тепловым насосом является их высокая стоимость. Цена на оборудование довольно велика, и стартует от 150 тысяч рублей. Может потребоваться ряд дополнительных затрат на бурение скважин, покупку сопутствующего оборудования и комплектующих элементов. Не стоит забывать про стоимость монтажа системы и её настройку.
• Сильные морозы. В регионах, где в зимнее время года, температура воздуха опускается ниже 20 градусов, потребуются дополнительные устройства для обогрева помещения. Водяной тепловой насос не в силах обеспечить теплом большой дом. Конечно, можно приобрести дорогостоящие модели, отличающиеся высокой мощностью, но затраты на их обслуживание будут выше.

Если вы уже пользуетесь подобным устройством, то я буду рад прочитать ваши впечатления о его эксплуатации.

Воздушный тепловой насос

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

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

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

Что такое воздушный тепловой насос

Воздушный тепловой насос (тепловой насос «воздух-воздух»)– это комплексная установка, которая способна обогреть помещение за счет того, что извлекает тепло из окружающей среды. Устройство может выступать как основным агрегатом, так и дополнением к уже имеющейся системе отопления. Данный вид техники достаточно распространен в США, где комплекс из нескольких воздушных насосов обогревают целый многоквартирный дом. Существуют различные модели, которые отличаются своей мощностью, производительностью и функциональностью. В стандартную комплектацию входят следующие элементы:

• испаритель – нагревает хладагент и переводит его в газообразное состояние;
• компрессор – осуществляет циркуляцию хладагента в системе и поддерживает стабильное давление;
• вентиляторы – осуществляют забор воздуха;
• конденсатор – позволяет хладагенту вернуться из газообразного состояния в жидкое;
• вентиль – отвечает за регулировку температуры;
• хладагент – основной компонент и наполнитель установки. Он отбирает теплый воздух с улицы и направляет его в помещение.
• блок управления – контролирует стабильную работу установки, отвечает за внутренние процессы и предупреждает о неисправностях.

Однако в зависимости от модели и производителя, данный перечень может быть расширен. В настоящее время рынок представлен огромным выбором воздушных тепловых насосов. Поэтому каждый сможет подобрать подходящую модель. Стандартное устройство способно обеспечить помещение 4,5 КВт тепла, израсходовав при этом 1 КВт электроэнергии. Монтаж осуществляется достаточно просто. Для этого не нужно рыть котлованы или колодцы, нет необходимости проводить сложные коммуникации и, самое главное, под воздушный тепловой насос не требуется отдельная комната.

Принцип работы

Хочу сказать, что внутренний контур насоса имеет два сегмента, а именно компрессионное устройство и вентиль. Благодаря этому, создаются зоны с различным давлением, а установка проводит забор тепла снаружи и поставляет его внутрь помещения.

Цикл работы

1. С помощью вентилятора, холодный воздух поступает в отдельную камеру, где находится испаритель.
2. В ней же находится хладагент, который в результате нагрева переходит в газообразное состояние.
3. В таком виде, он поступает в компрессор, где хладагент под давлением нагревается еще больше.
4. Далее он поступает в конденсатор, где происходит забор полученной энергии. Само вещество снова переходит в жидкое состояние.
5. Полученное в результате данного процесса тепло, с помощью насоса подается в помещение.
6. Хладагент же снова попадает в камеру с испарителем.

Хочу сказать, что данный принцип работы достаточно похож на функцию обогрева кондиционером. Однако это не совсем так. Во-первых, воздушный тепловой насос способен значительно быстрее нагреть помещение. А во-вторых, кондиционер не может работать при температуре -5 на улице, а насосная установка будет прекрасно функционировать и при -25.

Преимущества

1. Относительно небольшая стоимость. Цена воздушных тепловых насосов может достаточно сильно варьироваться, в зависимости от комплектации, функциональности, мощности и производителя. На российском рынке представлены бытовые модели от 90 тысяч до 300 тысяч рублей. Производственные установки, способные обогреть целые предприятия и многоэтажные дома, будут стоить на порядок больше.
2. Высокий КПД. Как я уже писал выше, воздушный тепловой насос способен повысить температуру в помещении достаточно быстро. Это происходит благодаря тому, что нагревается сам воздух внутри комнаты, а не предметы, находящиеся в ней. Наибольший эффект от работы устройства можно заметить при -10 до +10.
3. Возможно применение в любой климатической зоне. Воздушный тепловой насос – это универсальное устройство и его использование будет актуально как на южном берегу Крыма, так и в северных регионах страны. В обоих случаях установка будет выполнять функцию обогрева.
4. Универсальность. Кроме возможности отопления дома, воздушный насос способен и охладить помещение. Таким образом, отпадает необходимость приобретения кондиционера.
5. Безопасность. При работе воздушного теплового насоса не используются какие-либо горючие или взрывоопасные материалы. Поэтому вероятность взрыва или воспламенения отсутствует.
6. Экологичность. В отличие от твердотопливных котлов и других установок, которые выделяют вредные вещества во время процесса горения, воздушный тепловой насос является абсолютно экологически безопасным устройством.
7. Простота эксплуатации. Весь процесс обогрева помещения полностью автоматизирован, а любые изменения отслеживает и контролирует автоматика. Справиться с управлением установкой сможет даже ребенок.
8. Легкая установка. Монтаж воздушного теплового насоса не требует какого-либо изменения в интерьере помещения. Вам не нужно отводить для установки отдельную комнату или проводить капитальные ремонтные работы. В своем большинстве устройство имеет относительно небольшие габариты, а место его установки определяете вы сами.
9. Низкое энергопотребление. Одним из преимуществ, теплового насоса «воздух-воздух», является относительное небольшое потребление электричества. Если сравнивать с другими электрическими обогревателями, то используя данную установку, получится сэкономить на электроэнергии, чуть ли не в два раза.
10. Бесшумная работа. Исправный воздушный тепловой насос практически не издает каких-либо посторонних звуков или шумов. Если это не так, то скорее всего с установка вышла из строя.

Недостатки

• Различные показатели эффективности при разных температурах. Воздушный тепловой насос при низких температурах не способен быстро нагреть помещение.
• Если отдельное помещение достаточно большое, то одна внутренняя установка не способна справиться с отоплением.
• При понижении температуры окружающей среды увеличивается количество потребляемой электроэнергии. В связи с этим, не всегда можно точно сказать, насколько «прожорлив» тепловой насос.
• Если не устанавливать фильтрующие элементы, то вместе с теплым воздухом, в помещение поступает пыль с улицы.

Как выбрать воздушный тепловой насос

Перед тем, как купить воздушный тепловой насос, нужно понимать, нужен ли он вам вообще. Если вы все-таки решили приобрести подобную установку, то стоит знать, какие параметры нужно учитывать при выборе и быть осведомленным об основных правилах покупки климатического оборудования.

• Назначение теплового насоса «воздух-воздух» — это основной параметр, который должен учитываться при покупке.
• Четко определитесь, какую площадь необходимо обогреть, установка должна справляться с требуемой задачей, иначе о тепле в доме можно забыть.
• Учитывайте общие климатические показатели региона и сопоставьте их с характеристиками выбранной модели.
• Нельзя забывать об уровне теплоизоляции и коэффициенте потери тепла.
• Предполагаемый уровень нагрузки на установку. Нельзя чтобы воздушный топливный насос работал без перерыва, пытаясь повысить температуру до требуемой. Это приведет к скорому выходу его из строя.
• Хочу сказать, что не стоит приобретать модели, которые не соответствуют требованиям вашего жилья. Такой тепловой насос не обеспечит вашей семье должного комфорта и уюта.
• Ну и, конечно, самый банальный совет. При покупке теплового насоса обращайте внимание на производителя. Лучшими считаются европейски и японские модели, китайские прослужат на порядок меньше. Однако и стоимость их будет ниже. Учитывайте отзывы покупателей и не забывайте о гарантийном обслуживании.

Если вы еще не знакомы со статьей моего коллеги о промерзании водопровода и основных способах его предотвращения, то вам сюда.

Надеюсь, моя сегодняшняя статья была вам полезна и понятна. В ближайшем будущем мы рассмотрим водяной тепловой насос для отопления и решим, какой из вариантов лучше. Если у вас есть какие-либо вопросы по данной теме, то прошу написать их в комментариях. Я с удовольствием всем отвечу.

Какие источники тепла может использовать тепловой насос

Тепловые насосы извлекают тепло практически из любых природных источников, способных накапливать солнечную радиацию. В результате и сами агрегаты различают, исходя из типа используемого ими источника.

Грунт

В принципе, грунт является наиболее стабильным накопителем тепла. Пожалуй, многим из вас известно, что на некоторой глубине температура всегда положительная. Но для большей ясности уточним, например, что:

• на глубине около 6 м температура практически постоянно держится на уровне +5°С…+8°С;
• с достижением глубины 10 м температура остается постоянной. И равняется +10°С.

Отбор тепла из грунта можно производить двумя способами:

С помощью горизонтального грунтового коллектора

Как правило, коллектор – это обычная горизонтальная труба. В ее полости циркулирует теплоноситель. Эту коллекторную трубу можно укладывать на разных глубинах. Причем руководствоваться следует конкретными соображениями:

• хотите, чтобы коллектор не оказался в промерзающей толще – 1,5÷1,7 м;
• делаете ставку на стабильность температуры – 2÷3 м;
• есть желание быстрее воспользоваться весенним прогревом – 1÷1,2 м.

Однако эти соображения должны, конечно, основываться на местных реалиях.

Порой для большей эффективности тепловой насос снабжается двухслойным горизонтальным коллектором.

Величина удельного теплосъема во многом определяется структурой грунта. Если эта цифра вас интересует, ее всегда можно найти в справочниках или в интернете. Однако чтобы сориентировать вас, можем уточнить следующее. Чтобы отопить дом в 100 м², потребуется отвести под коллектор участок площадью в 400 м². И это если участок влажно-глинистый. То есть обеспечивающий максимальный теплосъем.

Что же касается участка, где находится коллектор, то эксплуатировать его нельзя. На нем допускается только разбивка клумб и разведение цветов.

Таким образом, понятно, что позволить себе подобную эксплуатацию участка могут немногие.

С помощью вертикального грунтового зонда

Грунтовый зонд представляет собой систему труб, заглубляемую метров на 50-150. В принципе, площадь при этом занимается небольшая. Но обустройство зонда обходится очень дорого.

Однако стоит отметить и достоинство подобной системы. Это большая величина теплосъема и более высокая стабильность температуры.

Вода

Вода как источник тепла в тепловом насосе может использоваться разными способами.

Коллектор в незамерзающем водоеме

Для установки коллектора можно использовать реку, море или озеро. Тепловая энергия этих водоемов очень велика. Поэтому и способ этот считается более экономичным и выгодным.

Однако подобной установкой коллектора могут воспользоваться только те, кто проживает поблизости от подходящего водоема. На расстоянии, не превышающем 50 м. В противном случае эффективность установки утрачивается.

Установка коллектора в канализационные стоки или в сбросовую воду

Стоки можно успешно использовать для обогрева не только частных домов, но и многоэтажек. Даже предприятий. И этот способ уже успешно используется в некоторых городах.

Воздух

Воздушный тепловой насос отличается, пожалуй, самой простой конструкцией. Он не нуждается в коллекторе. Окружающий воздух поступает непосредственно к испарителю. Там он отдает содержащееся тепло хладагенту. От которого тепловая энергия передается теплоносителю, циркулирующему внутри дома. Как правило, таким теплоносителем является воздух, подаваемый в  фанкойлы. Или вода, подогревающая теплый пол или радиаторы.

Читайте также: Как производится установка водяного теплого пола

Где можно использовать воздушный тепловой насос

Такой тепловой насос можно установить с минимальными затратами. Однако здесь имеется одно существенное «НО». Производительность агрегата во многом определяется температурой внешнего воздуха:

• если зимы в регионе теплые (+5°С…0°С), тепловой насос является очень экономичным источником тепла;
• если зимняя температура достигает -15 °С и даже опускается ниже, то тепловой насос оказывается бессмысленным. Выгоднее пользоваться обычными электрообогревателями или котлом.

Читайте также: Как выбрать котел отопления для частного дома

Тепловой насос и его характерные особенности

Высокий уровень эффективности

В тепловом насосе в электричестве нуждается только компрессор. Для других элементов оно не нужно. При проведении даже приблизительных расчетов можно убедиться в том, что при получении 1 кВт тепла потребуется только 250 Вт электроэнергии. В результате можно заключить, что КПД теплового насоса составляет 400%!

Если это соотнести с суммарной сезонной стоимостью обогрева дома, то цифра кажется фантастической. Однако при более близком рассмотрении особенностей работы насоса можно поверить в ее реальность.

Что дает полная независимость от топливных ресурсов

• Во-первых, организовать отопление можно практически повсюду.
• Во-вторых, потребитель освобождается от затрат на топливо. Поскольку тепловой насос берет энергию из окружающей среды.
• В-третьих, исчезает необходимость создания запасов топлива и его складирования.

• В-четвертых, агрегаты данной группы не относятся к объектам повышенной опасности. В принципе, установку насоса можно произвести своими руками.

Универсальность использования

Тепловой насос способен играть роль кондиционера. Чего не скажешь, конечно, о котле отопления. То есть какое-то дополнительное климатическое оборудование оказывается попросту ненужным. И данный свойство следует рассматривать как дополнительный момент экономии.

Свободный выбор схемы и способа установки

Если монтировать отопление в жилом доме на основе теплового насоса, то согласований не требуется. И это является существенным плюсом. Поскольку связываться с бюрократической машиной не придется.

Тепловой насос как средство отопления: достоинства системы и ее недостатки

Тепловой насос совсем не является чем-то новаторским и высокотехнологичным. Эти системы широко используются в Европе, Японии и США. Даже во времена Советского Союза некоторые экспериментальные объекты отапливались тепловыми насосами.

В качестве примера можно привести ялтинский санаторий «Дружба». Где теплонасосные системы начали работать еще в 80-е годы прошлого века. И успешно работают до сих пор. Причем с их помощью выполняется:

• обогрев всех помещений;
• обеспечение горячей водой;
• подогрев воды в бассейне;
• охлаждение в летнее время.

Отопительные системы с тепловым насосом и их достоинства

1. Экономное потребление энергии. Тепловой насос не нуждается ни в газе, ни в дизтопливе. А электроэнергии потребляется меньше, чем производится тепла.
2. Отсутствие существенных затрат на техобслуживание. В принципе, агрегат практически в нем не нуждается.
3. Возможность установки в любом регионе. При условии правильного выбора источника низкотемпературного тепла (воздух, вода или грунт).
4. Тепловой насос позволяет полностью автоматизировать систему. В отличие твердотопливных и дизельных котлов, за его работой можно не следить.
5. Можно уехать, оставив систему в рабочем состоянии. Она точно не замерзнет. Более того, ее можно перевести в экономичный режим, поставив на минимальный подогрев.
6. Полная экологическая безопасность. Какие бы то ни было выбросы отсутствуют. А используемые хладагенты совершенно безопасны.
7. Полная пожаро- и взрывобезопасность. Чего не скажешь о котлах отопления.
8. Тепловой насос способен работать и при температуре -15°С. Поэтому мнение о том, что он может функционировать только там, где зимы теплые, ошибочно.
9. Универсальность агрегата. Его можно использовать как для отопления, так и для охлаждения.
10. Долговечность. Если тепловой насос получает должный уход, то его капитального ремонта не потребуется почти полвека. Правда каждые лет 20 придется менять компрессор.

Недостатки отопительных систем с отопительным насосом

• Большой объем первоначальных капиталовложений. Как правило, стоимость самого насоса составляет от 200 до 700 тысяч ₽. Кроме того, значительны затраты и по обустройству геотермальной системы. Зачастую они равняются стоимости агрегата. Исключением является тепловой насос воздушного типа. Проведения дополнительных работ он практически не требует. Таким образом, если появилась мысль по установке теплового насоса, следует реально оценить обстановку. Если, например, подведение газа обойдется столько же, сколько и теплонасосная система, то предпочтение лучше отдать именно ей.
• В очень холодных регионах требуется установка бивалентной системы отопления. То есть тепловой насос следует продублировать другим способом отопления. Который будет использоваться при температуре ниже -20°С.
• Наибольшую эффективность тепловой насос демонстрирует, если в системе используется низкотемпературный теплоноситель. Это может быть теплый пол или фанкойлы.
• Грунтовые и водяные коллекторы тепловых насосов понижают температуру соответствующей среды. А это сказывается на ее температурном балансе и населяющих организмах. Но необходимо подчеркнуть, что наносимый ущерб минимален.

Горячее водоснабжение

Используя тепловые насосы, обеспечивается функционирование систем:

• Горячего водоснабжения – для любых потребителей (нет необходимости установки бойлеров и других устройств).

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

Итак, принимая решение, следует взвесить все аргументы за тепловой насос и против него. В принятии решения вам наверняка поможет и вот это видео

Окупаемость систем отопления с тепловым насосом

Пожалуй, самым доступным по стоимости и расходам на установку можно считать тепловой насос воздушного типа. При написании статьи мы старались найти отзывы пользователей по этим системам. И вот что оказалось.

В условиях, характерных для Московской области, пользование воздушным тепловым насосом является полностью оправданным. Причем окупаемость инвестиций, по словам реальных людей, составляет 2-3 года.

Можно ли сделать тепловой насос своими руками

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

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

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

Читайте также Как выбрать тепловую пушку

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