Тепловые насосы для отопления дома принцип действия

Среди вариантов альтернативного отопления можно отметить растущую популярность тепловых насосов. Высокая стоимость оборудования и монтажа такой конструкции не позволяет некоторым владельцам частных домов минимизировать затраты на отопление. Им обязательно стоит рассмотреть возможность сделать тепловой насос своими руками.

Устройство и принцип работы

Некоторым количеством тепловой энергии обладает практически любая среда, которая нас окружает, если только ее температура превышает 1°C. Почему бы не использовать часть этой энергии для обогрева собственного дома? Делается это с помощью теплового насоса.

Основан принцип работы теплового насоса на передаче тепла от источника с низким потенциалом тепловой энергии к теплоносителю, который имеет более высокую температуру. На практике выглядит это таким образом:

1. Теплоноситель поступает в трубопровод, расположенный, например, в грунте, и нагревается на несколько градусов.


2. Затем теплоноситель попадает в теплообменник (или испаритель) и передаёт собранную тепловую энергию на внутренний контур.
3. Хладагент (вещество с низкой температурой кипения, находящееся под низким давлением), который находится во внешнем контуре, нагревается в испарителе и превращается в газ.
4. Затем газообразный хладагент попадает в компрессор, где сжимается под воздействием высокого давления. При этом температура хладагента становится ещё выше.
5. Горячий газ поступает в конденсатор, где передаёт тепловую энергию теплоносителю внутренней системы отопления дома.
6. После этого хладагент, потерявший тепло, возвращается в систему в жидком состоянии.

Работа холодильных установок основана на таком же принципе, поэтому некоторые виды тепловых насосов в летнее время можно вполне успешно использовать в качестве кондиционеров, т. е. для охлаждения помещения.

Видео: устройство и работа тепловых агрегатов

Виды агрегатов

Наглядное представление о вариантах устройства тепловых насосов представляет их классификация по виду теплоносителя на внешнем и внутреннем контурах конструкции. Получать энергию устройство может из:

• грунта;
• воды (водоём или источник);
• воздуха.

Внутри дома полученная тепловая энергия может использоваться в системе отопления, а также для подогрева воды или для кондиционирования воздуха. Поэтому различают несколько видов тепловых насосов в зависимости от сочетания этих элементов и функций.

Система «грунт-вода»

Получение тепла из грунта считается одним из самых эффективных для этого типа альтернативного отопления, поскольку уже примерно в пяти метрах от поверхности температура грунта остаётся достаточно постоянной, мало подвержена изменениям погодных условий.

В качестве теплоносителя на внешнем контуре используется специальная жидкость, которую принято называть рассолом. Это экологически безопасный состав.

Наружный контур теплового насоса типа «грунт-вода» выполняют из пластиковых труб. Разместить их в грунте можно горизонтально или вертикально. В первом случае могут понадобиться работы на значительной площади, от 25 до 50 кв. м на каждый киловатт мощности насоса. Площади, отведённые под устройство горизонтального коллектора, нельзя использовать для сельскохозяйственных нужд. Здесь допустима только разбивка газона или высадка однолетних цветущих растений.

Для сооружения вертикального коллектора понадобится ряд скважин глубиной 50-150 метров. Поскольку температура грунта на такой глубине выше и устойчивее, такой геотермальный тепловой насос считается более эффективным. Для передачи тепла в этом случае используются специальные глубинные зонды.

Насос «вода-вода»

Не менее эффективным выбором может стать тепловой насос вода вода, поскольку на большой глубине температура воды остается достаточно высокой и постоянной. В качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии могут использоваться:

• открытые водоёмы (озёра, реки);
• грунтовые воды (скважины, колодцы);
• сточные воды промышленных технологических циклов (обратное водоснабжение).

Принципиальных отличий в конструкции теплонасосов «грунт-вода» или «вода-вода» не имеется. Наименьших затрат потребует сооружение теплонасоса, использующего энергию открытого водоёма: трубы с теплоносителем нужно снабдить грузом и погрузить в воду. При использовании потенциала грунтовых вод понадобится более сложная конструкция. Может потребоваться сооружение дополнительного колодца для сброса воды, которая проходит через теплообменник.

Универсальный вариант «воздух-вода»

По эффективности тепловой насос воздух вода уступает другим моделям, поскольку в холодное время года мощность его ощутимо снижается. Однако для его монтажа не требуется сложных работ по выемке грунта или по сооружению глубоких скважин. Нужно только выбрать и установить подходящее оборудование, например, прямо на крыше дома.

Несомненным преимуществом этой конструкции является способность повторно использовать тепло, которое покидает обогреваемые теплонасосом помещения с отработанным воздухом или водой, а также в виде дыма, газа и т. п. Чтобы компенсировать недостаток мощности воздушного теплонасоса в зимний период, следует предусмотреть варианты альтернативного отопления.

Наименее затратным вариантом может стать тепловой насос воздух-воздух, для сооружения которого не нужны сложные работы по созданию традиционной системы водяного отопления в помещениях.

Более подробно об этом типе теплового насоса читайте в нашей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Преимущества и недостатки системы

Установка теплового насоса дома и включение его в систему отопления или создание полноценной отопительной станции решит ряд насущных проблем и имеет следующие преимущества:

• это автономная система отопления, единственным централизованным элементом которой является подключение к электросети;
• этот способ позволяет значительно сэкономить на дорогостоящих энергетических носителях, которые традиционно применяются для отопления и существенно снизить затраты на коммунальные услуги. Средний Коэффициент преобразования теплоты равен 3,5 – 4,5. Из 1 кВт электроэнергии насос вырабатывает от 3 до 7 кВт тепла. Это самые высокие показатели среди всех видов котлов, работающих на любом топливе;
• система безопасна для здоровья человека и для экологии. Она помогает сберечь невозобновляемые энергоресурсы планеты;
• пожарная безопасность и невоспламеняемость деталей. Этот котёл не перегревается, не взрывается, не горит, не выделяет угарный газ;
• один насос может вырабатывать как тепло, так и холод, обеспечивая нужный микроклимат в доме, а также нагревать воду для бытовых нужд;
• долговечность – по опыту европейских жителей срок службы оборудования составляет 20-50 лет;
• комфорт и бесшумная работа. Управление системой осуществляется с помощью автоматики;
• установка насоса не требует согласований, которые нужны при монтаже, например, газового оборудования.

В Норвегии и Швеции 95% всех домов отапливаются тепловыми насосами.

К недостаткам можно отнести:

• относительно высокую стоимость установки и самого насоса, окупаемость такой системы напрямую зависит от интенсивности её эксплуатации;
• необходимость привлечения специалистов и применения специальной бурильной и иной техники для обустройства геотермального насоса с вертикальным контуром, глубина которого может достигать 200 м.

Как сделать тепловой насос своими руками

Использовать тепловые насосы для отопления дома выгодно и удобно. Имеющийся опыт показывает, что в частных домах жилой площадью более 400 кв. м такая конструкция окупится в течение нескольких лет эксплуатации, несмотря на высокую стоимость. Владельцы домов с более скромными размерами успешно разрабатывают и устанавливают теплонасосы собственной конструкции. Вот некоторые принципы создания этих полезных устройств:

• для начала нужно позаботиться о приобретении компрессора, например, предназначенного для кондиционера. Обычно его закрепляют на стене.
• другую важную часть конструкции — конденсатор — можно сделать самостоятельно.
  я этого понадобится сделать змеевик из медной трубы (толщина не менее 1 мм), который помещают в корпус из металла или пластика. В качестве корпуса подойдёт бак подходящего размера. После того как змеевик установлен, половинки бака сваривают, монтируя необходимые резьбовые соединения. Испаритель тоже обычно монтируют на стене. Чтобы сделать качественный змеевик, можно намотать медную сантехническую трубу вокруг предмета подходящего диаметра, вполне подойдет газовый баллон. Чтобы расстояние между витками было одинаковым, используют перфорированный алюминиевый уголок, на котором закрепляют витки змеевика.
• окончательный монтаж этого оборудования: пайку медной трубы, закачку фреона и т. п. — должен выполнять только квалифицированный специалист. Неумелые действия могут повредить оборудование, кроме того, они связаны с высокой вероятностью получения бытовых травм.
• после этого конструкцию подключают к внутренней системе отопления дома.
• затем производится монтаж и подключение наружного контура, особенности этого процесса зависят от вида теплового насоса.

Перед пуском теплонасоса не помешает диагностировать состояние домовой электропроводки и счетчика. Ветхое и устаревшее оборудование необходимо заменить. Приемлемая мощность электросчётчика составляет не менее 40 ампер.

К сожалению, не всякий тепловой насос для отопления дома оправдывает ожидания владельцев. Чаще всего это связано с отсутствием правильных термодинамических расчётов. В результате получается система с недостаточной мощностью или неоправданно растут затраты на чрезмерно мощное оборудование. Чтобы подобрать систему с подходящей мощностью, следует учесть теплопотери здания, а также множество других характеристик. Поручать такие расчёты следует инженеру-проектировщику.

Рентабельность и целесообразность использования тепловых насосов

Чтобы достигнуть существенной экономии на отопительном бюджете на долгие годы, необходимо затратить значительные средства на этапе проектирования и установки. Окупаемость такой отопительной системы отложена во времени, она зависит от условий эксплуатации.

Энергия, взятая из окружающей среды, не требует оплаты и не заканчивается.

Если в доме пол и стены утеплены правильно, то тепловой насос будет работать максимально эффективно. Потери тепла не должны превышать 100 Вт на 1 кв. метр.

Ниже представлено сравнение затрат на отопление при использовании различных энергоносителей.

Очень выгодно включать насос в систему теплых полов или стен, где рабочая температура составляет примерно 40 градусов. Показателем экономии можно считать отсутствие перегрева отопительного контура и замерзания теплоносителя при отключении насоса, что позволяет повысить надежность системы и снизить риск аварии и частоту профилактических и ремонтных работ.

Стоимость установки такой системы, зависит от нескольких факторов:

• площадь отапливаемых помещений дома;
• разновидность конструкции насоса;
• системы отопления и трубы, проложенные в доме;
• показатели потерь тепла.

Для небольшого дома площадью 130 кв. м при установке насоса с грунтовым забором тепла, стоимость оборудования составит 450 000 р., а монтаж потянет на 300 000 р.

Насос «воздух-вода» будет стоить 300 00 р., установка составит 80 000 р., это самый недорогой вариант.

Максимальные затраты потребуются при глубоком бурении с низкой точкой промерзания и при большой площади дома, например, 400 кв. м. Оборудование обойдется в 800 000 р., а установка – в 360 000 р. Затраты включают в себя все проектные и земляные, наземные работы и все элементы насоса и отопительной системы.

Материал актуализирован 29.03.2018

aqua-rmnt.com

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:

• погружные;
• поверхностные.

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

Самое 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

Общая модель показывает принцип работы системы.
обы 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

В 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:

• требует 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.

Плюсы.

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.

Вертикальные зонды

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.

Кластерное бурение

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:

Сплит

Представлен наружным и внутренним боксами:

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

Моно

Составляющие комплектующие помещены в одном блоке. Монтируется система как внутри помещения, так и снаружи. Долговечность воздушных ТН около 20 лет.

kotel.guru

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 – 7⁰С. Температура его кипения равна 10⁰ 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.

Классификация

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?

Рассмотрим особенности расчета на примере.

Схемы отопления дома тепловым насосом

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 м² 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.

Итоги

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.

slarkenergy.ru

Многих интересует принцип действия теплового насоса.

Все очень просто. В каждом доме есть обычный бытовой холодильник. Это тот же тепловой насос, только наоборот. Когда мы ставим кастрюлю с супом во внутрь, то холодильник отбирает тепло от супа и «выбрасывает» его в кухню. Т.е., через какое-то время суп остывает, а стенки холодильника становятся горячими. Вот эти горячие стенки и есть тепло которое забрали у супа.

Теперь в камеру холодильника поместим коробки с землей. Холодильник также отберет тепло из земли и отдаст это тепло в кухню. Только в этом случае земля отдаст тепло и все, а в случае, если холодильник без компрессора и конденсатора (это наши горячие трубки) зарыть в огороде, то компрессор не будет выключаться, потому что, как только он охладит рядом с собой землю и появится перепад температур, то тепло земли устремится в направлении холодильника. Это тепло будет поступать вечно. Если же мы горячие трубки поместим в тазик с водой, то вода нагреется. Вот и весь принцип. Низкопотенциальное тепло забираем от земли и с помощью компрессора нагреваем газообразный фреон, который через теплообменник нагревает воду в системе отопления. Это примитивное объяснение работы теплового насоса. Теперь немного физики и устройства.

Основные элементы теплового насоса участвующие в отоплении дома:

— Компрессор

Компрессор – сердце всей системы. Чаще всего, компрессоры в тепловых насосах устанавливаются от известных производителей. Такие компрессоры имеют высокое качество сборки и надежность.

— Теплообменник 1 (испаритель)

— Теплообменник 2 (конденсатор)

Теплообменники. Чаще всего в тепловом насосе применяется паянный теплообменники. Он состоит из нескольких пластин спаянных между собой герметично. С одной стороны пластины подается жидкость, с другой фреон.

Испаритель – это теплообменник, в котором фреон из жидкого состояния превращается в газообразное.

Конденсатор – это теплообменник в котором наоборот, фреон из газообразного состояния превращается в жидкое.

— Контроллер

Контроллер – «мозги» теплового насоса, который управляет работой всей системой и обеспечивает защиту оборудования от поломок.

— Фреон

Фреон – это посредник, который отбирает тепло у источника энергии и отдает его к потребителю (воде в системе отопления).

— Источник энергии

Источник энергии – в качестве источника может служит земля, вода из скважины, водоем, воздух. Это неисчерпаемые источники энергии

— Нагреваемая вода в системе отопления

Вода в системе отопления. Это та привычная для нас вода, которая течет по трубам к нашим радиаторам и водяным теплым полам.

 Процесс, происходящий внутри теплового насоса

Мы все помним, как в школе нам рассказывали на уроке физики, что вода на Эвересте начинает кипеть при температуре +30С. Это происходит из-за того, что вершина Эверест находится на километры выше от уровня моря и давление там очень низкое.

Тот же принцип использован и в холодильной технике. На стороне испарителя давление низкое и вода или рассол, приходящий из земных глубин имеет невысокую температуру, но все равно такие условия позволяют закипать фреону и превращаться в пар. При этом фреон отбирает тепло от жидкости, пришедшей из земли в испаритель. Для примера. В испаритель может прийти жидкость температурой 0С, а уйти с температурой -4С. Мы отобрали всего четыре градуса, но при большом объеме приходящей жидкости этого достаточно. Единственное, чем выше температура приходящей жидкости, тем экономичней работает тепловой насос, тем дешевле нам обходится отопление. Сам же фреон может кипеть и при более низких температурах, но и давление в системе должно быть более низким. Ниже приведена таблица кипения для самых популярных фреонов

Тот пар, который образовался в результате кипения, засасывается компрессором. В компрессоре происходит сжатие до очень высокого давления. В результате газ нагревается до высокой температуры. Многие помнят, когда накачиваешь велосипедную шину ручным насосом, там, где присоединяется шланг, корпус насоса нагревается. Также и в компрессоре холодильной техники.

Этот нагретый газ поступает во второй теплообменни к, который называется конденсатором. В нем газ превращается в жидкость (конденсируется) и опять идет в испаритель. Цикл замкнулся. В конденсаторе с одной стороны пластины горячий газ, с другой стороны вода из системы отопления. Газ передает тепло воде, нагревая ее и остывает, превращаясь в жидкость. Давление с этой стороны компрессора высокое. Вот и весь принцип действия теплового насоса.

Что такое коэффициент преобразования КОП?

Дальше надо понимать, что чем выше температура жидкости приходит в испарители, и меньше температура на которую необходимо нагреть воду системы отопления, тем выше коэффициент преобразования теплового насоса КОП. Коэффициент преобразования — это соотношение затраченной энергии к произведенной тепловым насосом тепловой энергии. Чем КОП выше, тем выше КПД теплового насоа. Приведем пример. Допустим теплопотери дома 10 кВт. Если из земли жидкость придет около 15С, а воду в теплых полах нам нужно будет нагреть до 35С, то коэффициент преобразования будет около 5. Если из земли придет жидкость около 4С, а воду в системе отопления нужно будет нагреть до 50С, то коэффициент преобразования будет в районе 2,5. Соответственно, в первом случае, чтобы компенсировать теплопотери нам понадобится 2 кВт электричества, во втором 4 кВт. Соответственно и заплатим мы во втором случае в два раза больше.

Геотермальный контур – еще один теплообменник

Если в качестве низкопотенциального тепла используется воздух или вода из скважины, которая затем сливается другую скважину, то мы напрямую забираем тепло у источника и возвращаем его обратно в природу. Если же используется геотермальный контур или вертикальные зонды, то в процессе работы теплового насоса участвует еще один теплообменник. Для внешнего контура обычно используется ПНД труба и теплообмен происходит через стенки трубы. Вышедшая из теплового насоса незамерзающая жидкость (рассол), медленно движется по трубам и собирает тепло земли, нагревается на несколько градусов и возвращается обратно в тепловой насос, где и отдает собранное тепло. Это замкнутая система. В качестве рассола чаще всего используют смесь пропиленгликоля и воды. Температура замерзания такого рассола делается в районе -15С.

Вот и все, что можно рассказать о принципе действие теплового насоса. Правильная установка теплового насоса обеспечивает его надежность на протяжении десятилетий.

geo-comfort.ru

Другие статьи по теме:

Регулировка автоматики насосной станции Ремонт реле давления Разборка водяного насоса Как регулировать регулятор давления воды Какой гидроаккумулятор для систем водоснабжения лучше Устройство глубинного насоса для скважины