Современные системы отопления: применение тепловых насосов

Содержание

В последнее время увеличивается количество вариантов источников альтернативного отопления и быстро возрастает спрос и популярность так называемых тепловых насосов.

Однако достаточно высокая стоимость оборудования и его дальнейшего монтажа делает приобретение таких агрегатов не слишком распространенным. Рассмотрим, стоят ли эти устройства запрашиваемой цены.

1 Виды и отличия

Принцип действия теплового насоса основан на взаимодействии двух тепловых контуров – нагревающего на входе (со стороны испарителя) и отопительного на выходе (конденсатора). Исходя из разновидностей теплоносителя, устройства подразделяются на несколько типов:

Имеются также и более экзотические варианты, применяемые редко и в промышленности: «фреон-вода», «фреон-воздух».

Схема теплового насоса вода-вода (а также тепловых насосов других типов) включает в себя:

В коллектор подается незамерзающая жидкость, которая поглощает энергию из источника, транспортирует ее к насосу. Далее в корпусе испарителя энергия переносится к веществу с невысокой температурой кипения, и, проходя через конденсатор, поступает в систему.


Рассматривать мы будем наиболее популярные и наиболее распространенные варианты. Это «грунт-вода», «вода-вода» и «воздух-вода».

Установка «грунт-вода»

Устройство теплового насоса такого типа основывается на аккумуляции солнечной энергии и получении подогрева от земного ядра в течение круглого года. Такое устройство способно отдавать тепло вне зависимости от особенностей и температурного режима времен года.

Это объясняется тем, то на глубине порядка 8 метров почва обретает постоянные показатели температуры. В средней полосе России они составляют +5. +8°С.

Нужное количество тепловой энергии собирается при помощи теплообменника, который погружен в землю, а в дальнейшем аккумулируется в носителе, после чего «транслируется» в испаритель теплопроводной жидкостью и снова возвращается за новой порцией тепла в землю.

В качестве источника переноса тепла применяется жидкость, которая не способна замерзать при низких температурах. В большинстве случаев это 30%-ный раствор пропиленгликоля.

Есть также и альтернативная схема передачи тепла, в которой применяется фреон, который преобразуется в пар в пределах труб теплосборника.

Наибольшую популярность сейчас приобрели схемы с так называемым «рассолом», и в их пределах применяются два вида теплообменников: представленных в виде грунтовых коллекторов или грунтовых зондов.

КПД теплового насоса при этом значительно повышается, однако эксплуатационная схема усложняется в несколько раз.

Грунтовый коллектор имеет ряд конструктивных особенностей:

  • Состоит из полиэтиленовых труб диаметром от 25 до 40 мм.
  • Отличается универсальностью и простотой монтажа (сравнительной, конечно).
  • Трубы могут укладываться с учетом разных схем – петли, змейки, зигзага.
  • Производительность составляет 10-35 Вт, как у пластинчато-роторного насоса  и центробежного насоса для скважины .

Установка «воздух-вода»

Данная установка не настолько популярна, как предыдущая, однако стоимость самих насосов заметно снижена, и для монтажа не требуется проведение сложных и объемных земляных работ. Однако имеется один весьма существенный недостаток – малое количество тепла, которое можно получить из холодного воздуха.

Данное устройство все же способно к стабильной работе и дает умеренное количество тепла при температуре внешней среды до -15?. Если температура опускается ниже - возникает необходимость во включении дополнительного котла. Некоторые из моделей уже заранее оснащаются специальными ТЭНами с предельной мощностью до 12 кВт.

По этой причине, кстати, такие насосы не слишком популярны среди российских покупателей — ведь для наших регионов температура в -15? является далеко не самой холодной. А значит — в суровые морозы такие насосы будут малоэффективны.

Конструктивные решения и схема теплового насоса типа «воздух-вода» выполняется с ориентировкой на две компоновочных схемы – сплит и моно.

В первой вариации установка формируется из двух блоков, которые подвергаются соединению между собой посредством коммуникаций. Наружный блок имеет в своем составе мощный испаритель и вентилятор, монтаж которого производится на участке, расположенном неподалеку от отапливаемого дома.

В состав второго (внутреннего) входит конденсатор и автоматика, которая устанавливается в помещении. Зачастую компрессор размещается снаружи для меньшей слышимости его работы, либо внутри, но в специальном звукоизоляционном модуле.

В моноблочной конструкции все важные элементы включены в состав одной конструкции и монтируются в помещении, а с улицей соединяются посредством гибкого воздуховода. Как правило, такие агрегаты ограниченны мощностью до 3-16 кВт.

Установка «вода-вода»

Характеризуется тем, что источником тепла для него может служить река, пруд или же грунтовые воды. Кроме того, благодаря достаточно высокой температуре теплового носителя, эффективность таких агрегатов является достаточно высокой.

Как правило, данный источник отопления применяется в большинстве случаев в промышленных целях. В частных домах такой агрегат рационально устанавливать в том случае, если рядом с жильем протекает незамерзающая глубокая река.

В таком случае, проложив к ней петлю трубы с антифризом и закрепив при помощи грузов на дне, можно обеспечить дом эффективным источником тепла.

Используя в качестве источника тепла скважину, нужно учитывать, что вода оттуда напрямую подается непосредственно в испаритель (промежуточный теплообменник, а использованная (отдавшая тепло) жидкость сливается в другую скважину на расстоянии в 15-20 метров вниз по течению от первой.

В ряде случаев, используя самодельный тепловой насос вода-вода, пользователь сталкивается с рядом трудностей, главной из которых является низкая способность к теплоотдаче данных устройства.

Дело в том. что схема теплового насоса вода-вода подразумевает в своих ключевых узлах определенные нюансы, игнорируя которые можно при монтаже устройства допустить непоправимую ошибку, что, в свою очередь, приведет к некорректной работе агрегата.

В таких случаях сборка всей цепи должна ложится на плечи квалифицированных специалистов, которые ориентируются в том, как работает тепловой насос этого типа.

Содержание

2 Советы по выбору

Перед тем, как купить тепловой насос воздух-вода или насос любого другого типа из вышеупомянутых, следует учитывать, что самым экономным и дешевым вариантом установки является устройство воздушного типа. Учитывайте при выборе и напор из крана .

Впрочем и цена теплового насоса воздух-воздух сравнительно невысока относительно других агрегатов.

Настоятельно не рекомендуется экономить и пробовать собрать самодельный тепловой насос своими руками - слишком уж специфическое и сложное это устройство. Несмотря на большое количество видеороликов и инструкций, с подобной задачей сможет справиться только опытный и квалифицированный специалист.

Само собой, в таком случае КПД теплового насоса может быть несколько ниже, чем у устройств, собранных в заводских условиях.

Знайте, что перед тем, как купить тепловой насос вода-вода, следует уделить внимание типу коллектора. Рекомендуется остановить свой выбор на вертикальном — его стоимость превышает цену горизонтального, однако это устройство менее зависимо от среднегодовых колебаний температуры почвы.

Перед тем, как купить тепловой насос воздух-воздух — решите, каким способом будет производится отопление помещения с помощью этого оборудования. При отоплении «теплыми полами» температура будет не такой высокой, как при отоплении с помощью радиаторной сети, однако тепло будет равномерно рассеиваться по помещению.

Перед тем, как остановить свой выбор на покупке такого устройства следует учитывать, что стоимость теплового насоса достаточно высока:

  • цена теплового насоса воздух-воздух составляет 6000—7000$ (столько же иногда стоит водопровод из колодца в дом );
  • цена оборудования, работающего по принципу вода – вода — около 7000 — 8000$;
  • цена теплового насоса, работающего по принципу грунт –вода – около 7300 — 8100$;
  • цена теплового насоса воздух-вода — 6500 — 7500$. А столько же стоит ИБП для насоса отопления  и монтаж насосной станции .

Само собой, цены очень и очень высоки — не удивительно, что в нашей стране такое оборудование не пользуется особой популярностью.

Причем следует отметить, что расценки приведены для систем, обладающих минимальными характеристиками, которых будет достаточно для отопления дома площадью менее 100 «квадратов».

Куда дешевле купить котел и проложить систему отопления, потратив на это около 3-4 тысяч $ за ВСЕ (для коттеджа площадью примерно до 100 «квадратов»), чем купить тепловой насос воздух-воздух в 2 раза дороже, и потом докупать остальное оборудование (радиаторы, «теплые полы», трубы).

Ну а если интересует цена теплового насоса под ключ, с работой специалистов по установке — смело прибавляйте к стоимости устройства еще примерно столько же. Указать даже примерный диапазон нельзя — тут следует учитывать массу факторов:

  • тип системы;
  • площадь, которую требуется отапливать;
  • регион;
  • расположение дома и сложность проведения работ. 

КПД теплового насоса рассчитывается по формуле:

  • Q – расход (м 3 /с);
  • F – площадь сечения трубы теплоносителя, м?;
  • S – длина канала теплоносителя, м;
  • n – скорость перекачки незамерзающей жидкости;
  • ?V – объемный коэффициент полезного действия.

Знать этот параметр — очень важно, особенно при выборе насоса для стиральной машины  и циркуляционного насоса Wilo. Правильно выполненный расчет теплового насоса вода-вода (и насосов других типов) позволит выбрать устройство подходящей мощности и не переплачивать огромные деньги за неподходящую модель.

Содержание

2.1 Этапы установки (видео)

Содержание

2.2 Отзывы покупателей

Несмотря на недостаточную популярность и распространенность ввиду дороговизны, отзывы о тепловом насосе воздух-воздух и об устройствах с другим принципом работы все-таки имеются, и с каждым годом их становится все больше.

Константин, 41 год, Санкт-Петербург:

Давно был озабочен установкой надежной системы отопления в частном доме, и решил выбрать теплонасос грунт-воздух — люблю пробовать новые технологии.

Отдал немалую сумму за установку и монтаж, конечно — водяное или электроотопление обошлось бы минимум раза 2 в дешевле. Но теперь не жалею – платить за тепло приходится меньше. Хотя пока пользуюсь установкой только 2 года — так что посмотрим, что будет дальше.

Виталий, 51 год, Пермь:

По совету бывшего одноклассника, который живет в Европе, решил приобрести себе тепловой насос вода-воздух — у них это более распространено. Что сказать — решение не самое лучшее: оборудование стоит фантастически дорого, установка не из легких, цена деталей и ремонта в случае чего — тоже пугает.

Ну и эффективность ожидал куда более интересную — в Европе-то теплее (одноклассник живет в Болгарии), так что там это оборудование более продуктивно. А у нас — до первых серьезных холодов.

Как только -20 приходит — все, приходится дополнительно включать электрообогрев (к счастью, позаботился в свое время и об этом, так что теперь не мерзну).

Василий, 48 лет, Воронеж:

Долго не решался, но хорошенько все взвесив, решил купить теплонасос и не пожалел. Семья у меня большая, в доме много комнат, которые нуждаются в отоплении, теперь это не проблема.

Выбрал грунт-воду. Вначале хотел установить воздушный тепловой насос своими руками (и сэкономить на установке, которая обошлась еще дороже насоса!), но потом понял, что это слишком уж сложная задача, и решил доплатить. Работает второй год, пока впечатления положительные.

По материалам сайта: http://homebuild2.ru