Выбор теплового насоса для отопления дома

Содержание:

Сегодня особое внимание уделяют альтернативной энергетике, ведь природные энергетические ресурсы практически на исходе. Люди стремятся получить энергию изо всех источников. Одним из способов получения альтернативной тепловой энергии, который активно применяют в нашей стране, является тепловой насос.

Многие считают, что тепловой насос – это новинка и его устройство очень сложно? На самом деле, вы с ним знакомы с детства. Это обыкновенный холодильник. На примере этого устройства можно наглядно узнать все о работе теплового насоса.

Ведь холодильник кроме холода выделяет и тепло, которое выделяют продукты, хранящиеся в нем. Это можно определить по задней панели, которая практически все время теплая, иногда и горячая. Для обогрева дома используют именно такое тепло, которое было направлено в тепловые насосы.

Многие современные модели насосов работают именно по такому принципу. Они способны брать тепло из природных неисчерпаемых ресурсов.

Тепловые насосы работают благодаря поглощению тепла из:

  • почвы;
  • воздуха;
  • подземной или наземной воды;

Воздух, к сожалению, имеет свойство зимой характеризоваться с пониженной температурой. Поэтому извлечь из него необходимое количество тепла очень сложно.


Независимо от вида оборудования, основными его элементами являются:

  • внутренний контур;
  • контур теплового насоса;
  • наружный контур;

Последний обязательно должен быть расположен рядом с домом (в земле, водоеме и т.д.) Существует большое разнообразие схем его реализации, которые содержат множество нюансов.

Но их всех объединяют:

  1. Сбор энергии из неисчерпаемых природных ресурсов.
  2. Прокачка теплоносителя.

Благодаря первичному контуру энергия тепла может накопляться в компрессоре, где и регулируется до определенной температурной нормы, после чего передается на внутренний контур. Последний может эффективно справиться с отоплением.

Тепловой насос может быть использован в качестве системы:

  • отопления;
  • водоснабжения;

Это оборудование может обеспечить только сбор энергии, поступающей от природных ресурсов. А вот распределение этой энергии зависит напрямую от индивидуальных нужд.

Режимы, в которых может работать тепловой насос:

  • кондиционирования;
  • отопительный;

В режиме кондиционирования охлаждающий контур способен эффективно вывести излишнюю температуру из дома. Благодаря чему это оборудование можно считать многофункциональным.

Тепловые насосы для отопления дома: устройство системы отопления

Тепловой насос состоит из:

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

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

При попадании в насос хладагенту отдает теплоноситель приблизительно 4 – 7 0 С. Температура его кипения равна 10 0 С. Благодаря этому, хладагент очень быстро закипает и переходит в газообразное состояние. А вот теплоноситель внешнего контура, отдав свое тепло, переходит на следующий уровень в системе.

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

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

При понижении температуры хладагент вновь переходит в состояние жидкости. Двигаясь по редукционному капиллярному клапану, он теряет свое приобретенное давление и повторно попадает в испаритель. С этого момента все вновь повторяется.

Классификация тепловых насосов

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

Тепловые насосы делятся на такие типы:

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

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

Тепловой насос «воздух-вода»

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

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

Тепловой насос «вода-вода»

Тепловой насос этого типа может использовать энергию:

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

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

Поэтому для такого насоса необходимо подобрать правильный источник.

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

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

Тепловой насос «грунт-вода»

Этот тип теплового насоса характеризуется особым расположением первичного контура.

Оно может быть:

  • вертикальным;
  • горизонтальным;

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

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

Тепловой насос «воздух-воздух»

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

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

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

Экономичность тепловых насосов

Тепловые насосы начали использовать относительно недавно.

Но за этот небольшой период они подтвердили свою экономичность:

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

Преимущества и недостатки

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

Тепловые насосы имеют множество преимуществ:

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

Как выполнить расчёт оборудования?

Вы решили установить тепловой насос? Тогда вам следует обязательно рассчитать оборудование. Рассмотрим особенности расчета на примере.

Допустим, величина тепловых потерь будет равна 100 Ватт на единицу площади. При площади дома в 150м 2 можно вычислить общую тепловую потерю сооружения:

150*100 = 15000 Ватт

Из школы мы знаем, что это 15 кВт.

Вы спросите, какое отношение это значением имеет к тепловому насосу? На самом деле, это очень важно.

Тепловые потери – расход тепла, который происходит постоянно. Для создания комфортного микроклимата в доме, необходимо постоянно компенсировать эти потери. Для этого необходимо вырабатывать больше энергии.

Но если дополнительная энергия имеется, то ее необходимо еще доставить к механизму, который и рассеет ее. Таким механизмом является радиатор отопления. Энергия от теплоносителя к радиаторам отопления происходит благодаря работе циркуляционного насоса.

Следует узнать мощность насоса. Для этого необходимо знать:

  • удельную теплоемкость воды (величина постоянная из справочника);
  • разница температур между первоначальной температурой носителя и конечной;
  • количество тепла для компенсации (по примеру 15 кВт);

Нормальная работа котла с нормальной циркуляцией может давать температурную разницу не более 20 градусов.

Формула, при помощи которой можно провести расчеты насоса выглядит:

Q = G/(c*(Т1 — Т2)),

Q — расход воды в отопительной системе.Это необходимое количество воды, которую циркуляционный насос должен при определенной температуре за единицу времени к радиатору. Это позволит своевременно компенсировать теплопотерю здания. Использования насоса, мощность которого будет гораздо больше, чем необходимо, приведет к повышенному использованию электроэнергии;

G — тепловые потери, которые были рассчитаны в предыдущем пункте;

Т2 — температура до которой нагревается вода в котле (80 0 С приблизительно);

Т1 — температура, которая поступает в систему после теплопередачи (приблизительно 60 0 С).

с — удельная теплоемкость воды (4200 Дж на килограмм носителя).

Сделав правильно все подсчеты, мы получаем результат в 2,4 кг/с.

Это означает, что за 1 секунду насос должен перекачивать 0,0024 м 3 воды(2,4/1000). Завершив преобразование, можно сказать, что за один час оборудование должно перекачать 8,64 м 3. Схемы отопления дома тепловым насосом

Сегодня много информации в интернете о том, как можно самостоятельно соорудить отопление тепловым насосом. Но все необходимо делать постепенно. Сперва следует составить схему отопления дома. Самостоятельно ее изготавливать многие специалисты не рекомендуют. Поэтому лучше всего обратиться за помощью к специалистам. Они смогут верно сделать все подсчеты, составить схему, просчитать необходимое количество материала.

Плюсы профессионального изготовления схемы:

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

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

Обзор цен

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

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

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

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

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

Тепловой насос своими руками

Для частных домов площадью более 400 м 2 обязательно следует использовать качественный тепловой насос. Но вот многие владельцы маленьких домов предпочитают использовать собственные конструкции. Как же изготовить тепловой насос самостоятельно?

Необходимо приобрести следующие механизмы:

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

Что следует сделать :

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

Отзывы об использовании

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

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

На что необходимо обращать внимание:

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

Читайте также

Геотермальное отопление дома и её принцип работы

  • Что такое пеллеты и для чего они необходимы?

    По материалам сайта: http://slarkenergy.ru