Тепловой насос для отопления дома — их виды и особенности

03 марта 2017, 20:03 409

Что такое тепловой насос для отопления дома

Тепловой насос для отопления дома является чудесной альтернативой отопительным сетям жилья. Это устройство извлекает тепловую энергию из окружающей среды. А далее она под влиянием электричества преобразовывается в тепло. Отопление таким устройством рекомендуют проводить в таких случаях:

  • Когда к постройке не подведена газовая магистраль.
  • Как дополнительный элемент к основному источнику обогрева.

ВАЖНО! Во всех остальных ситуациях использовать тепловой насос для отопления дома не оправдывается. Ставить такое устройство с целью сэкономить газ не целесообразно. Есть много других недорогих вариантов снизить потребность газа. К примеру, те же камины (на водяной рубашке).

Так же следует принять во внимание, что тепловой насос в холодных регионах работает с невысоким КПД. Следовательно, его содержание получиться более дорогим, чем отопление на газу. И каждый такой механизм отличается особенностями установки. Их при покупке нужно учитывать обязательно.

Как функционируют такие устройства

Эту работу можно сравнить с обычным масляным обогревателем. Потребляя 1 кВТ электроэнергии, тепловой насос вырабатывает 1 кВт тепла. Такой способ обогрева, если он проводится регулярно, влетает в хорошую копейку.

Так, что теплонасос – это практически простой электронагреватель, который отличает более высокий КПД.

Коэффициент преобразования у данного оборудования зависит от:

  1. Температурной номы теплового источника.
  2. Температуры теплоносителя.

Виды тепловых систем для отопления дома

Данное оборудование производят таких видов:

  • Воздушные.
  • Геотермальные.
  • Остальные (т.е. устройства, которые извлекают тепловую энергию из грунтовых вод).
  • Невысокий уровень выбросов в атмосферу. Работа теплонасоса построена на преобразовании природной энергии. Следовательно, атмосфера при его работе не загрязняется.
  • Отличная альтернатива газовым устройствам. В постройках, где нет газовой подводки, эти агрегаты не заменимы. В отличие от газовых установок, на монтаж насоса не потребуется спецразрешения. Нужно получить только разрешительные документы на бурение скважины.
  • Прекрасный дополнительный «очаг9raquo; тепла. С этим оборудованием можно снизить уровень зависимости от газопотребления, и можно получить дополнительное тепло в холодный зимний период.
  • Экономия газа. При грамотной установке и расчетах действия, тепловой насос способен помочь снизить потребление газа.

Преимущества

  • Невысокий уровень выбросов в атмосферу. Работа теплонасоса построена на преобразовании природной энергии. Следовательно, атмосфера при его работе не загрязняется.
  • Отличная альтернатива газовым устройствам. В постройках, где нет газовой подводки, эти агрегаты не заменимы. В отличие от газовых установок, на монтаж насоса не потребуется спецразрешения. Нужно получить только разрешительные документы на бурение скважины.
  • Прекрасный дополнительный «очаг9raquo; тепла. С этим оборудованием можно снизить уровень зависимости от газопотребления, и можно получить дополнительное тепло в холодный зимний период.
  • Экономия газа. При грамотной установке и расчетах действия, тепловой насос способен помочь снизить потребление газа.

Недостатки теплонасосов

К таковым относят:

  • Высокая цена. Это основной минус всех моделей этой линейки. Если сравнить с газовыми обогревательными механизмами, то последние получаются дешевле. Поэтому, период окупаемости очень продолжительный. Он может составить приблизительно десять лет. По этим причинам, только с целью экономии приобретать это оборудование не рекомендуют.
  • Остальные минусы в данном случае повязывают с особенностями использования и монтажа каждой отдельной модели.
  • Моновалентный. При этом теплоустройство является единственным источником тепловой подачи. Этот режим более приемлем для механизмов, которые работают от энергии грунта.
  • Многоэнергетический режим. При этом теплоустройство также становится единственным теплоисточником. Но, во время повышенных нагрузок теплоноситель подогревают электрическим подогревателем, устроенным внутри насоса.
  • Бивалентный. Этот режим предусматривает парное «содружество9raquo; насоса и второго теплоисточника. Зачастую второй элемент такого тандема – это газовый котел. Этот режим с ракурса зрения экономических расчетов самый выгодный. С практического использования, кстати, тоже.

Режим функционирования

  • Моновалентный. При этом теплоустройство является единственным источником тепловой подачи. Этот режим более приемлем для механизмов, которые работают от энергии грунта.
  • Многоэнергетический режим. При этом теплоустройство также становится единственным теплоисточником. Но, во время повышенных нагрузок теплоноситель подогревают электрическим подогревателем, устроенным внутри насоса.
  • Бивалентный. Этот режим предусматривает парное «содружество9raquo; насоса и второго теплоисточника. Зачастую второй элемент такого тандема – это газовый котел. Этот режим с ракурса зрения экономических расчетов самый выгодный. С практического использования, кстати, тоже.

Что учитывают при покупке

Однозначно, каждый продавец заинтересован в скорейшей продаже своего товара. Поэтому, покупателю лучше «быть вооруженным» определенными полезными сведениями.

  • Не стоит принимать на веру слова о том, что КПД у насосов постоянный. При низкой температуре, он существенно падает. Нужную температуру в таких условиях прибор выдаст, да вот электричества при этом «съест9raquo; прилично.
  • Теплонасос не экономнее, если сравнить его с газовым котлом. При высоких тарифах за кВ электричества отопление насосом обходится достаточно дорого.
  • Отопительная магистраль обязана быть предусмотренной под низкотемпературный вид обогрева. Если в доме стоят радиаторы из чугуна, то высокой эффективности от работы теплонасоса не будет.

Называть теплонасосы новинкой не совсем правильно, По своей сути они представлены в работе бытовых холодильников. В них переносится тепло из внутренней камеры на радиатор, и внутри холодильника остается холод. А в теплонасосах все это устроено в обратном порядке.

Понятие «тепловой насос для отопления дома» для многих людей остается незнакомым. Но, несмотря на это он успешно функционирует в бытовых устройствах: холодильниках и кондиционерах.

Принцип действия тепловых насосов для отопления дома

Что такое тепловой насос для отопления домаДля поддержания оптимальной температуры воздуха внутри помещения независимо от температуры окружающей среды предназначена система отопления. Это комплекс элементов, которые получают, транспортируют и передают ко всем помещениям определённое количество тепла. Различают теплоносители:

  • первичный – передаёт тепло от системы получения энергии к тепловому носителю;
  • вторичный – передаёт теплоту помещению посредством отопительных приборов.

Система отопления дома – одно из важных и необходимых условий устройства зданий. Включает 3 элемента:

  • источник тепловой энергии;
  • коммуникации (теплопроводы);
  • отопительные приборы (радиаторы).

Насосное оборудование

Бытовые насосы и их виды

Уже более двух тысяч лет человечество использует насосное оборудование. За это время оно постоянно усовершенствовалось и приобрело множество модификаций, из которых можно выделить две основные группы:

Насосами откачивают воду из скважин, недр земли, колодцев, выгребных ям, увеличивают в гидравлических системах давление воды. Бытовые насосы могут быть с электрическим источником питания, с двигателем внутреннего сгорания или ручными.

Насосы в системах отопления

Что такое тепловой насос для отопления домаСамое главное достижение в использовании насосного оборудования – это возможность полностью исключить необходимость использования твёрдого топлива, газа и других покупаемых источников теплоты. В Европе владельцы своих домов стремятся к обустройству системы отопления, работающей за счёт природной энергии посредством тепловых насосов. Для отечественного рынка установка таких систем — новинка. Тепловые насосы могут быть частью интегрированных систем, обогревающих и охлаждающих помещения. Модифицируются ТН (тепловых насосов) в зависимости от источника энергии (вода, земля, воздух).

Устройство теплового насоса

Теплонасос – это холодильник, который переносит тепло изнутри наружу.

Такая система включает:

  • тепловой насос;
  • оборудование забора (геотермальные зонды, коллекторы);
  • систему распределения тепла (радиаторы, тёплый пол, стены).

Тепловой насос состоит из:

  • испарителя;
  • конденсатора;
  • расширительного клапана (расширительного вентиля, понижающего давление за счёт разжижения газа);
  • компрессора (который сжижает газ и повышает давление).

Принцип действия

Что такое тепловой насос для отопления домаОбщая модель показывает принцип работы системы. Чтобы проще понять весь процесс, будем исходить от простого к сложному. Сначала представим замкнутый контур с газом, приводимым в движение компрессором. Добавив расширительный клапан, в системе будет образовано две области: с повышенным и пониженным давлением. Будучи сжимаемым, газ нагревается. а при снижении давления – охлаждается. Причём наиболее высокая температура газа отмечается сразу при выходе из компрессора, а самая низкая температура газа в системе – в точке выхода из расширительного клапана.

Добавив в систему два теплообменника, с одной стороны нагретый газ через теплообменник-конденсатор будет часть тепла отдавать потребителю, с другой – уже охлаждённый посредством теплообменника-испарителя будет поглощать тепло от внешнего источника. Эта модель обладает функциями теплового насоса.

Полноценный вид ТН представляет собой после подключения к источнику низкотемпературного тепла (геотермальным зондам) и системе отопления (радиаторам, тёплым полам и стенам).

В промежуточном контуре циркулирует охлаждающая жидкость (хладагент), температура кипения которого чуть выше -5 °С. В одной части цикла он представляет собой жидкость, а в другой – газ.

Обычно используется фреон. Первоначально он находится в жидком состоянии. По мере нагревания его температура поднимается. Нагреваясь, фреон превращается в газ с температурой около пяти градусов.

Далее по цепи газ поступает в компрессор, сжимающий его. В результате на выходе выделяется максимально возможное для установки количество тепла (от +35 до +60-65 ° С). После горячий газ поступает в конденсатор. где происходит передача тепла от теплоносителя контурам системы обогрева помещения.

Отдав большую часть тепловой энергии, газообразный фреон поступает в расширительный клапан. Проходя через этот вентиль, резко падает давление и температура, значения которых в точке выхода из клапана имеют наименьшие значения в цикле.

Затем движение повторяет круг.

Альтернативное топливо для тепловых насосов

Что такое тепловой насос для отопления домаВ таком инженерном решении, как тепловой насос, представлена удивительная возможность получать тепло из неиссякаемых основных природных источников и быть независимым от покупаемых энергоносителей. Солнце нагревает воздух, воду, землю. В любое время года практически повсюду эти источники обладают низкопотенциальным теплом. Так тепловые насосы бывают следующих категорий:

  • грунтовые (грунт-вода);
  • водные (вода-вода);
  • воздушные (воздух-вода).

Грунтовые насосы

Известно, что ниже точки замерзания, почва имеет стабильно положительную температуру (+4-6 ° С). Здесь разработаны два принципа получения тепла для отопления посредством:

  • горизонтального контура;
  • вертикального коллектора.

Горизонтальный геотермальный контур

Требуется в зависимости от типа грунта:

  • площадь от 200 м2 и более;
  • котлован глубиной от 1,2 до 2 м.

Слишком глубоко земля не накапливает тепло, и нет необходимости копать траншеи глубже. Полиэтиленовые трубы укладываются в зависимости от участка горизонтальной змейкой (петлей, улиткой) в траншеи, заполняются антифризом (незамерзающей жидкостью), опрессовываются, закапываются. Общая длина контура ориентировочно рассчитывается как 5 м. п. трубы на 1 м2 площади отапливаемого дома. Возможно использование спиральной укладки, что немного экономит площадь. Недостатки:

  • Что такое тепловой насос для отопления доматребует больших площадей;
  • больших материальных затрат;
  • нет функции пассивного охлаждения;
  • снижение температуры к концу отопительного сезона;
  • уменьшение теплоотдачи в зависимости от длины трубопровода;
  • усадка грунта не менее одного года;
  • запрещены посадки растений с развитой корневой системой;
  • нежелательны постройки на занимаемой территории.

Такой способ считается максимально эффективным. В среднем, отдача с 1 м2 варьируется от 30 до 65-75 Вт в любых условиях окружающей среды. При отсутствии возможности занимать довольно большую территорию под укладку труб, стоит рассмотреть вариант с использованием вертикальных контуров.

Данный способ предполагает бурение нескольких скважин глубиной от 20 метров. На таком расстоянии от поверхности земля начинает нагреваться и имеет температуру от 8-10° С и больше. Зависит глубина бурения от:

  • месторасположения строения;
  • типа грунта.

Такой вариант устройства системы теплового насоса для отопления сооружения характеризуется:

  • значительными подготовительными и организационно-техническими работами;
  • наибольшими капитальными вложениями;
  • большой занимаемой площадью (при бурении нескольких скважин, минимальное расстояние между ними не должно превышать 8 метров);
  • таким недостатком, как постепенное снижение теплоотдачи с течением времени при большой глубине скважин;
  • погонной теплоотдачей 50-60 Вт.

Существует технология бурения скважин, не требующая таких больших площадей. Это кластерное бурение. Здесь отличие в том, что под скважину отводится до 4 м2, размещена она может быть и под домом. Геотермальные тепловые насосы предусматривают использование труб:

  • полимерных;
  • коррозионно-стойких металлических.

Второй вариант более дорогой, но здесь выше показатели теплоотдачи с 1 м. п. за одинаковый отрезок времени, а также есть возможность уменьшить глубину скважин. Срок эксплуатации таких ТН (тепловых насосов) – 50-70 лет.

Насосы системы типа «вода-вода»

В холодное время года вода имеет вполне тёплую температуру +5-7° С. Работа таких ТН основана на использовании открытых скважин для забора и сброса грунтовых вод. На практике применяются два способа:

  • полимерные трубы, утяжелённые грузом, укладываются на дно водоёма. Производительность примерно 30 Вт с 1 п.м. Такой способ относительно проще в выполнении, но требует большой длины контура;
  • использование скважины-колодца, из которой энергия поступает в отопительную систему, и скважины для отвода остывшей воды.

Воздушные тепловые насосы

Системы воздушных ТН гораздо дешевле и проще, но менее эффективны. Различают два варианта таких насосов:

Представлен наружным и внутренним боксами:

  • первый включает вентилятор и испаритель;
  • второй – конденсатор и систему автоматического управления. Расположение компрессора возможно в любом из боксов.

Тепловые насосы для отопления дома своими руками

Сегодня люди стараются искать альтернативные источники тепла для того, чтобы обогреть свой загородный дом или дачу. Так, тепловые насосы получили большую популярность. Однако стоимость самого оборудования, да и его монтаж доступны не всем. Получается, что не удается сэкономить средства на отоплении. Потому нужно рассмотреть, возможно ли сделать тепловой насос на даче своими руками.

Что такое тепловой насос для отопления дома

Тепловые насосы: принцип действия

Принцип действия тепловых насосов

Стоит отметить, что практически любая среда обладает тепловой энергией. Почему бы не использовать возможное тепло для отопления своего дома? Поможет в этом тепловой насос.

Принцип работы теплового насоса таков: тепло передается теплоносителю от источника энергии с низким потенциалом. На практике же все происходит следующим образом.

Теплоноситель проходит через трубы, которые зарыты, к примеру, в земле. Потом теплоноситель попадает в теплообменник, где собранная тепловая энергия передается на второй контур. Хладагент, который расположен во внешнем контуре, нагревается, и превращается в газ. После этого газообразный хладагент проходит в компрессор, где сжимается. Это приводит к тому, что хладагент еще больше нагревается. Горячий газ идет в конденсатор, а там тепло переходит к теплоносителю, который уже обогревает сам дом.

Геотермальное отопление дома: принцип работы

Холодильные системы устроены по такому же принципу. Это значит, что холодильные установки могут использоваться для охлаждения воздуха в помещении.

Виды тепловых насосов

Существует несколько видов тепловых насосов. Но чаще всего устройства классифицируются характером теплоносителя на внешнем контуре.

Устройства могут черпать энергию с

Полученная энергия в доме может применяться для отопления помещения, для нагревания воды. Потому и различают несколько видов тепловых насосов.

Что такое тепловой насос для отопления дома

Тепловые насосы: грунт — вода

Самый лучший вариант альтернативного отопления – получение тепловой энергии из грунта. Так, уже на глубине шести метров земля имеет постоянную и неизменную температуру. В качестве теплоносителя в трубах используется специальная жидкость. Наружный контур системы выполняется из пластиковых труб. Трубы в грунте могут размещаться вертикально или горизонтально. Если трубы размещаются горизонтально, то необходимо выделять большую площадь. Там, где трубы устанавливаются горизонтально, невозможно использовать земли для сельскохозяйственных нужд. Можно только устраивать газоны или сажать однолетние растения.

Чтобы устроить вертикально трубы в грунте, необходимо сделать несколько скважин глубиной до 150 метров. Это будет эффективный геотермальный насос, так как температура на большой глубине у земли высокая. Для передачи тепла применяются глубинные зонды.

Что такое тепловой насос для отопления дома

Тип насоса «вода — вода»

Кроме того, тепло можно получать из воды, которая находится глубоко под землей. Могут использоваться водоемы, грунтовые воды или сточные воды.

Стоит отметить, что принципиальных отличий между двумя системами нет. Самые малые затраты требуются тогда, когда создается система получения тепла из водоема. Трубы нужно наполнить теплоносителем и погрузить в воду. Более сложная конструкция нужна для того, чтобы создать систему получения тепла из грунтовых вод.

Что такое тепловой насос для отопления дома

Насосы «воздух — вода»

Можно собирать тепло и с воздуха, но в регионах, где очень холодные зимы, такая система не эффективна. В то же время монтаж системы очень простой. Вам понадобится только выбрать и установить нужное устройство.

Еще немного о принципе действия геотермических насосов

Для отопления очень выгодно использовать тепловые насосы. Дома, площадь которых имеет более 400 квадратных метров, очень быстро окупают затраты на систему. Но если ваш дом не очень большой, то можно сделать систему отопления своими руками.

Сначала нужно купить компрессор. Подойдет устройство, который оснащен обычный кондиционер. Его крепим на стене. Конденсатор можно изготовить самому. Нужно сделать из медных труб змеевик. Его помещают в пластиковый корпус. Испаритель также устанавливается на стене. Пайку, заправку фреоном и тому подобные работы должен выполнять только профессионал. Неумелые действия не приведут к хорошему результату. Мало того, можно получить травму.

Перед тем, как запустить в работу тепловой насос, необходимо проверить состояние электрификации дома. Мощность счетчика должна быть рассчитана на 40 ампер.

Самодельный тепловой геотермальный насос

Отметим, что не всегда созданный своими руками тепловой насос оправдывает ожидания. Причина тому – отсутствие правильных тепловых расчетов. Система имеет малую мощность, а также растут затраты на обслуживание. Поэтому важно провести точно все расчеты. опубликовано econet.ru

Конструктивные особенности отопления дома тепловым насосом

Что такое тепловой насос для отопления дома

Благодаря регулярному росту стоимости углеводородов, значительно вырос спрос населения на тепловые насосы для отопления дома. О конструкции, возможностях, всех достоинствах и недостатках данных установок и пойдет речь в данной публикации.

Как работают «трансформаторы тепла»

Из школьного курса физики, каждому россиянину (а также особо одаренным европейским жителям) известно: все, что окружает нас и имеет температуру выше 0°С обладает энергией. Трансформаторы тепла «выкачивают» ее из внешних источников и отдают в отопительный контур дома.

Что может считаться потенциальным и бесплатным источником энергии? Тепло солнца, земных недр, воды в водоемах, окружающего нас воздуха. Многие спросят, почему при температуре воздуха, например, + 5°С будет происходить обогрев дома. Для того чтобы понять данный принцип нужно как можно более пристально рассмотреть работу сплит-системы или холодильника. В момент перехода фреона из жидкой фазы в газообразную происходит поглощение огромного количества энергии. При обратном превращении, энергия выделяется.

Теоретически, работа теплового насоса для отопления дома в первом приближении выглядит так:

  • В земле, воде или на открытом воздухе устанавливается коллектор-теплообменник (змеевик из полимерных труб) по которому перемещается антифриз или рассол. При циркуляции он отбирает тепло у окружающей среды, нагреваясь на несколько градусов, после чего поступает во внутренний теплообменник (испаритель), где отдает тепло фреону, (антифризу, аммиаку).
  • Далее, компрессор сжимает нагретый хладагент, что приводит к его переходу в газообразное состояние и перемещению в следующий теплообменник-конденсатор в котором, фреон отдает накопленное тепло в водяную СО дома или напрямую воздуху в отапливаемом помещении.

Далее, фреон (антифриз, аммиак) вновь становится жидким и по магистральному трубопроводу возвращается в испаритель, где весь процесс повторяется.Что такое тепловой насос для отопления дома

Несложно догадаться, что принцип работы теплового насоса для отопления дома знаком каждому современному жителю нашей необъятной, который пользуется холодильником или кондиционером.

Разновидности трансформаторов тепла

Все, существующие ныне установки для получения тепловой энергии от внешних источников, классифицируются как:

  • Геотермальные. Приборы, коллекторы которых монтируются непосредственно в недра земли.
  • Гидротермальные. Установки, теплообменники которых устанавливаются в воду.
  • Аэротермальные. Устройства с испарителями, установленными на открытом воздухе.

Рассмотрим более подробно каждую разновидность и принцип действия тепловых насосов для отопления дома.

Существует два варианта отбора тепла у земли:

  • Посредством использования змеевика, расположенного горизонтально ниже точки промерзания. В зависимости от региона и назначения установки, заглубление трубопровода может варьироваться от 1,5 до 10 м.
  • Устанавливая трубу с «незамерзайкой» вертикально.

В землю укладываются трубы, по которым будет циркулировать теплоноситель. Форма раскладки трубопровода может быть различна и зависит от свойств теплоносителя.

Важно! Сложная структура укладки позволяет увеличить площадь соприкосновения трубопровода с землей, что также увеличивает гидравлическое сопротивление коллектора.

Принцип – максимальная длина трубопровода на минимальном участке. Расстояние между витками трубопровода составляет 0,7 – 1 м. Диаметр трубы для теплообменника от 1 до1 ½ дюйма.Что такое тепловой насос для отопления дома

Вертикальный теплообменник (далее зонд) представляет собой систему U образных труб, заглубленных вертикально в грунт на 20 – 150 м.Что такое тепловой насос для отопления дома

Достоинства горизонтального теплообменника-коллектора – сравнительно невысокая стоимость монтажных работ. Недостаток – большая площадь.

Достоинства вертикального коллектора – небольшая площадь и более высокая температура источника. Недостаток – высокая стоимость монтажных работ.

Важно! Бурение земли на такую глубину требует наличие разрешительных документов, которое получить достаточно хлопотно и дорого.

Принцип обустройства водяного змеевика практически не отличается от горизонтального, расположенного в грунте: на дно водоема укладывается трубопровод, который фиксируется грузами. Температура воды, даже в зимний период, не опускается ниже + 4°С, что делает применение водяного коллектора-теплообменика наиболее эффективной СО. Единственное ограничение – это длина подводящей магистрали, которая не должна превышать 40- 50 м.

Важно! Так как далеко не у всех населенных пунктов есть близлежащие водоемы, то практикуется размещение змеевиков испарителей в сточных, или х промышленных водах.

Воздушные тепловые насосы для отопления дома берут тепло окружающего воздуха и отдают его теплоносителю. Данные установки имеют максимально простую, среди описанных выше, конструкцию. Это обусловлено тем, что испаритель устанавливается непосредственно на улице и дополнительного коллектора, для отбора тепловой энергии у воздуха, «колхозить» не нужно.Что такое тепловой насос для отопления дома

По большому счету, тепловой насос для отопления дома воздух-воздух – это обычная сплит-система, которая работает на обогрев: испаритель находится на воздухе, а конденсатор в доме. Тепло, отбирается у окружающего воздуха и перемещается хладагентом в помещение, где и передается теплоносителю водяной СО или напрямую воздуху, который прогоняется через теплообменник конденсатора.

Достоинства: минимальные затраты на приобретение и монтаж данной установки.

Недостатки: при — 15°С уличного воздуха 1кВт полученной энергии равняется 1кВт затраченной, на работу прибора.

«Трансформатор тепла» своими руками

КПД теплового насоса выражается отношением получаемой из внешних источников энергии к затраченной энергии на работу устройства. В современных моделях «отопительный коэффициент» достигает 4 единиц. Другими словами, на 4кВт полученной энергии, затрачивается всего 1кВт. Это выгодно, особенно для организации обогрева домов в нашей стране, где отопительный сезон длится пол года.

Проблема в том, что стоимость адекватного «трансформатора тепла» достаточно высока (в среднем 10 тыс. евро). Плюс монтажные работы на установку коллектора. Большинство наших соотечественников не в состоянии воспользоваться всеми благами альтернативного отопления. Есть возможность минимизировать расходы и попытаться собрать тепловой насос для отопления дома своими руками, ведь, по большому счету, это холодильник наоборот.

Важно! Следует понимать, что создание данного устройства требует серьезного термодинамического расчета, который может сделать обычный домашний мастер не в состоянии. Ниже мы приведем схему.

За основу берется старый, но вполне рабочий холодильник, который у большинства наших соотечественников стоит в качестве обувной полки на балконе или склада мелких запчастей в гараже.

  • Холодильник устанавливается в отапливаемом помещении.
  • В дверце морозильной камеры устанавливается воздуховод с нагнетающим вентилятором. Воздуховод, выводится непосредственно на улицу.
  • В дверце холодильника монтируется второй (выходной)воздуховод, который также выводится не улицу.

Что такое тепловой насос для отопления дома Принцип действия прибора не вызовет непонимания даже среди домохозяек: по приточному патрубку воздух поступает в морозильную камеру, где он отдает тепло хладагенту. Благодаря принудительному притоку, охлажденный воздух опускается в основную камеру холодильника, из которой отводится по вытяжному воздуховоду. Воздух в помещении нагревается от теплообменника конденсатора, который расположен на задней стенке холодильника.

Скажем честно, дом таким способом не обогреешь, но гараж или небольшое хозяйственное помещение – запросто.

Совет: Чтобы данная система работала постоянно, следует отключить из схемы терморегулятор и соединить все напрямую.

Теполовой насос для отопления: принцип работы и преимущества использования

Что такое тепловой насос для отопления домаТепловой насос — хорошая альтернатива традиционному отоплению частного дома. Прибор, используемый в течение 30 лет в странах Запада, в России еще является новинкой. Препятствием для его широкого использования являются два фактора: высокая стоимость и недостаток сведений о тепловых насосах, их преимуществах и принципах работы. Показателем практичности геотермальной системы отопления служит ее популярность на Западе. Так, тепловыми насосами в Швеции и Норвегии отапливаются около 95% домов. Предлагаем вам подробнее ознакомиться с устройством и принципами работы этого теплового оборудования, за которым, непременно, будущее.

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос — прибор, поглощающий из окружающей среды (вода, земля, воздух) низко потенциальную тепловую энергию и передающий ее в системы теплоснабжения с более высокой температурой.

Природа вокруг нас пропитана энергией. Даже мороз обладает теплом. Энергию невозможно извлечь из окружающей среды только при температуре -273 °С. Поэтому даже в самую лютую зиму загородный дом может отапливаться за счет энергии, полученной от природы.

В зависимости от источника энергии (вода, земля, воздух), происходит модификация тепловых насосов. Однако наиболее практичным и испытанным является геотермальный тепловой насос, применяющий энергию грунта. Он идеально подходит для российских условий.

Геотермальное отопление работает по одному из трех направлений:

  1. Что такое тепловой насос для отопления домаСквозь специальную трубу, установленную в скважине, грунтовые воды извлекаются на поверхность земли. Они имеют определенную температуру. Проходя через теплообменник, вода передает свое тепло, за счет которого совершается прогрев дома. Затем вода возвращается в грунт, ниже по течению.
  2. В скважину глубиной примерно 75 — 100 метров опускается резервуар с антифризом. температура которого может повышаться от окружающего грунта. Тепловой насос разгоняет антифриз и пропускает его через теплообменник. За счет этого совершается отдача тепла.
  3. В данном случае бурение скважины не предусматривается, однако дом должен находиться рядом с крупным водоемом. Специальная магистраль в виде зондов прокладывается по дну водоема. Таким образом происходит перекачивание воды и извлечение из нее тепла. Важный нюанс — достаточная глубина водоема, которая даже зимой под толщей льда позволит сохранять до 150 сантиметров свободной воды.

Использование геотермального отопления, как и любой системы теплоснабжения, позволит не только обогреть дом, но и обеспечить горячей водой, обогреть автостоянку или теплицу, нагреть воду в бассейне

Преимущества использования теплового насоса

  • Что такое тепловой насос для отопления домаЭкономичность. Благодаря высокому КПД системы достигается низкое энергопотребление. Из 1 кВт затраченной электроэнергии получается от 3 до 7 кВт тепловой энергии. Это больше, чем при работе любых котлов, использующих топливо.
  • Автономность. Работа насоса не нуждается в подаче органического топлива, поэтому нет необходимости прокладывать тепловые коммуникации.
  • Универсальность. В одном устройстве сочетаются одновременно системы нагрева воды, отопления и охлаждения.
  • Безопасность. В отличие от котлов, которые могут воспламениться или взорваться, тепловой насос является абсолютно безопасным. Он не содержит деталей, температура которых может привести к пожару. Не выделяет угарный ядовитый газ. Остановка работы не приведет к поломке или замораживанию жидкости.
  • Надежность. Работой насоса управляет автоматика. Обслуживание не требует специального обучения.
  • Долговечность. Прибор может прослужить от 20 до 50 лет. Это на порядок больше, чем у стандартных систем отопления.
  • Комфорт. Функционирование насоса не сопровождается колебанием температуры и влажности. Работает практически бесшумно.
  • Минимум площади требуется под скважину. Так как зонд находится под землей, повредить его невозможно.
  • Экологичность. Окружающая среда не загрязняется вредными выбросами.
  • Отсутствие бумажной волокиты. При монтаже не нужны согласования, как, например, при установке газового отопления.

Принцип работы теплового насоса

Что такое тепловой насос для отопления домаРаботу теплового насоса можно сравнить с работой обычного холодильника. Только вместо холода аппарат вырабатывает тепло. Веществом, передающим энергию, является фреон — газ или жидкость с низкой температурой кипения. При испарении он поглощает тепло, а при конденсации — отдает его.

Тепловой насос — главный элемент системы. Его размеры не превышают габаритов средней стиральной машины. что облегчает установку прибора. Сам насос включается в два контура: внутренний и внешний.

Внутренний контур состоит из системы теплоснабжения дома (трубы и радиаторы).Внешний контур находится в воде или под землей. Он включает в себя коллектор-теплообменник и трубы, связывающие коллектор с насосом.

Тепловые насосы комплектуются различными дополнительными устройствами. Это могут быть:

  • коммуникационное устройство для управления системой через персональный компьютер или мобильный телефон;
  • блок охлаждения для локальной или центральной системы охлаждения;
  • дополнительный насосный блок может потребоваться для отопления полов;
  • циркуляционный насос необходим для циркуляции горячей воды;

Процесс работы насоса состоит из нескольких этапов:

  1. Незамерзающая смесь подается в коллектор. Происходит поглощение тепловой энергии и транспортировка ее к насосу.
  2. В испарителе энергия передается фреону, где он нагревается до 8 °C. закипает и превращению в пар.
  3. При увеличении давления в компрессоре повышается температура. Она может достигать 70 °C.
  4. Внутридомовая система отопления получает тепловую энергию через конденсатор. Фреон мгновенно охлаждается и переходит в жидкое состояние, отдавая при этом оставшееся тепло. Затем он идет обратно в коллектор. Так завершается цикл.
  5. Далее работа повторяется по тому же принципу.

Наиболее эффективно тепловой насос функционирует при наличии в доме теплых полов. Тепло распределяется по всей площади пола равномерно. При этом отсутствуют зоны перегрева. Теплоноситель в системе редко нагревается больше 35 °C, а отопление путем нагрева полов считается наиболее комфортным при 33 °C. Это меньше на 2 °C чем при отоплении радиаторами. Отсюда возникает экономия до 18% в год от всего отопительного бюджета. Кроме того, считается, что отопление на уровне пола наиболее комфортно для проживания человека.

Система отопления может быть моновалентной и бивалентной. У моновалентных систем один источник отопления. Он полностью отвечает круглогодичной потребности в тепле. У бивалентных, соответственно, — два источника.

Отопление дома в зимний период

На территории с более суровыми климатическими условиями актуально использование бивалентной системы отопления. За счет второго источника тепла расширяется диапазон температур. Работы одного теплового насоса достаточно только до уровня температуры -20 °С. При большем ее понижении подключаются электрообогреватель. камин, жидкотопливный или газовый котел. При этом мощность теплового насоса ограничивается от максимальной зимней потребности до 70 — 80%. Недостающие 20 — 30% дает дополнительный источник тепла. Это снижает общую эффективность работы системы. Однако снижение является незначительным.

При полном переходе на отопление здания геотермальной системой (в случае, когда не планируется устанавливать дополнительно котел или электроприбор) тепловой насос применяется совместно с внутренним модулем, содержащим небольшой встроенный электронагреватель. Он поддержит прибор, когда температура окружающей среды будет ниже -20 °С.

В каких случаях использование теплового насоса является обоснованным?

Вопрос отопления загородного дома предполагает рассмотрение нескольких вариантов:

  • Газ. При отсутствии рядом с домом газопровода это становится невозможным. В ряде регионов купить газ можно только в баллонах.
  • Уголь или дрова. С ними отопление превращается в трудоемкий и малоэффективный процесс.
  • Жидкотопливный котел требует больших расходов на топливо и специального помещения. Особое хранение необходимо и самому топливу, что неудобно в небольшом доме.
  • Отопление электричеством обходится очень дорого.

Что такое тепловой насос для отопления домаВ таком случае на помощь приходит геотермальная система отопления. Ее используют даже там, где доступен газ. Установка теплового насоса дороже установки оборудования для отопления газом. Однако, газ в дальнейшем придется оплачивать постоянно, в отличие от энергии, взятой из окружающей среды.

Окупаемость теплового насоса сложно выразить в усредненном числовом значении. Все зависит от его начальной стоимости. Суть установки такого отопления сводится к перспективе. Хотя количество потребляемой электроэнергии — в 3−5 раз меньше. чем у других систем отопления, все же необходимо подсчитать в денежном эквиваленте все энергозатраты за год и сравнить их со стоимостью системы, ее монтажа и эксплуатации.

Достигнуть максимальной эффективности применения теплового насоса можно при соблюдении двух важных условий:

  • Отапливаемое здание должно быть утепленным. а показатель теплопотерь не должен превышать 100 Вт/м2. Существует прямая связь между тем, как утеплен дом и тем, насколько выгодно будет установка теплонасоса.
  • Подключение теплового насоса к низкотемпературным источникам обогрева (конвекторам. теплым полам), температурный режим которых колеблется между 30 — 40 °C.

Итак, тепловой насос станет неплохой альтернативой традиционным способам отопления. Прибор гарантирует экономичность и полную безопасность. Владельцу, после установки геотермальной системы отопления, не придется зависеть от различных внешних факторов, как, например, перебои с газоснабжением или вызовом сервисной службы. Энергия, взятая из окружающей среды, не требует оплаты и не исчерпывается.

В соответствии с прогнозами Мирового комитета по энергетике в 2020 г. геотермальные насосы составят три четверти всего отопительного оборудования.

Практика применения тепловых насосов: видео