Я до конца не дочитал, но и так понятно. Сразу отвечаю на вопрос сколько стоит это удовольствие: а нисколько не стоит. Я по своему скажу. Собираюсь строить дом в Сочи. Там хошь-ни хошь кондиционеры ставить надо — сплит системы естественно. Поскольку КПД сплит на отопление — 300 %, вот и получается тот самый эффект + к этому при установке электроплит (вместо газовых) у нас 50% плата за электроэнергию Если это все подсчитать (уже посчитали до меня, есть еще умные люди на Руси) то получается:
Стоимость 1 кВт × ч энергии (июль 2011 г.)
Природный газ
Сжиженный газ
Дизельное топливо
Электричество
:3=0.86 (КПД = 300 %) 0,86 руб
:2 = 0,43 (50 % скидка) 0,43 рубКороче выходит по отоплению одинаково, а вот по работе плиты — электричество дороже в 3 раза, НО:
Монтаж системы газоснабжения со всеми "потрохами" (природный газ) — очень дорогое удовольствие.
разных регионах по разному. В Сочи — как самом "мафиозном" это " удовольствие " говорят стоит порядка 700 000. Плюс к этому надо смонтировать систему отопления, это тоже не 5 колпеек. Короче ЛИМОН как минимум, а то и больше в зависимости от амбиций хозяина.
Пример: в 2008 году ставил отопление в доме 226 квадрат в Ульяновске. Затраты: 38 000 на перенос магистральной газовой трубы внутри участка (неповезло), примерно 15000 монтаж ввода, 3800 врезка, тех. условия — бесплатно, котел — 18000, батареи (порядка 150 секций) примерно 50000, трубы полипропилен со всем " барахлом " не помню — ну 10000, газовый счетчик что-то пару тысяч по моему. Работа своя. Итого считайте сами.
В Сочи так не получится. У меня на подключение 3-х фазной сети с расстояния 200 метров на чужих столбах ушло около 200 000. (за тех. условия отдал 95 000 и это еще по божески).
Единственное серьезное достоинство газового отопления в таком варианте — это надежность. В том плане, что газ не отключают никогда, а свет частенько вырубают в частности в Сочи.
Кроме того сделать электрический счетчик "послушным" для меня — плевое дело. С газовым — сложнее.
Там автор темы написал, что у него на 150 квадратах на отопление просто тепловыми обогревателями уходило 7-8 тыс в месяц.
Возьмем 1000 на "свет", а 7000 на отопление.
льше 7000/3=2333 руб. Это примерно в 2 раза дороже газа. То бишь даже без скидки мы переплачиваем примерно1160 р на отоплении и на остальном еще 500 р. Итого перплата составит 1660 рублей в месяц. Если взять сэкономленный лимон и поделить на эти бабки, то получится, что 1 000 000/1660 = 602 месяца или 50 лет (компенсации экономии). Вот мне сейчас 57 лет + 50 = 107 ! лет. Тяжело блин! Не потяну я столько. А если скидку сделают либо по электроплитам, либо как афганцу — 50%, то мне надо 157 лет жить, чтобы эту экономию " скушать". КАРАУЛ! Я УЖЕ БОЮСЬ!Вот такие у меня мысли. Это уже с арифметикой ориентировочной, применительно к тем цифрам, которые привел автор темы. А теперь сами думайте. Лично я спешить не собираюсь. Если получится очень дешево тех условия сделать и монтаж газовода, то я может и сделаю газовое отопление, тем более, что у меня котел на 35 КВТ лежит, водонагреватель газовый на 190 литров стоит в гараже. Башка под шапкой пока греется, а руки уже давно от безделья замаялись — требуют дела+опыт евроремонта 8 лет + опыт построики 2-х домов и соответственно установки 2-х систем отопления газовых на 112 и 226 квадрат своими руками.
Короче ерунда все это. Кроме того у меня подведена 3-х фазная сеть кабелем СИП-4х32. Ну это по норме будет 32х7х3=672 ампера х 220вольт = 148 КВТ ! — возможность моей линии. Всем удачи в таком деле я желаю.
www.forumhouse.ru
Для чего нужен тепловой насос и как он работает
Воздушные тепловые насосы разных конструкций используются в качестве основных или дополнительных источников отопления жилищ. Причем монтаж подобных сооружений не является архисложным. Его можно производить уже после строительства загородного дома, а некоторые конструкции позволяют производить их установку даже для отопления помещений в многоквартирных домах.
Существует два основных типа воздушных тепловых насосов для отопления помещений. Выделяют конструкции следующих систем: воздух-воздух и воздух-вода. Общей для различных конструкций тепловых насосов чертой является наличие двух блоков: наружного и внутреннего. Наружные блоки систем воздух-воздух и воздух вода практически идентичны, а вот в устройстве внутренних элементов они имеют принципиальные отличия. Хотя, принцип работы тех и других во многом похож.
Наружный блок теплового насоса осуществляет забор воздуха из окружающей среды посредством установленного в нем вентилятора. Забираемый воздух внутри внешнего блока насоса попадает в теплообменную систему. Она представляет собой комплекс трубок, по которым циркулирует хладагент. Особенностью хладагента является его состав, который позволяет ему поддерживать экстремально низкую температуру. Она почти всегда ниже температуры окружающего воздуха. При контакте атмосферного воздуха и элементов системы теплообмена происходит нагрев хладагента. Чем выше разница между его температурой и температурой атмосферы, тем эффективнее будет проходить процесс теплопередачи.
Получая энергию в виде тепла, хладагент увеличивается в объеме и меняет свое агрегатное состояние на газообразное. Образовавшийся газ по внутренним каналам поступает в компрессорный блок насоса, где происходит его принудительное сжатие. За счет этого процесса происходит дополнительный разогрев хладагента приблизительно на 20%. Таким образом, из всего полученного тепла лишь 1/5 часть вырабатывается за счет расхода электроэнергии, остальные 4/5 получены из атмосферы.
После сжатия газ транспортируется в конденсаторный блок. Там происходит очередная смена агрегатного состояния хладагента с газообразного на жидкое. В результате этого хладагент приобретает свою первоначальную температуру, а накопленное им тепло переходит на теплоприемник. До этого момента принципы работы систем воздух-воздух и воздух-вода идентичны.
Разница между этими агрегатами заключается в том, что в первом случае (воздух-воздух) в качестве теплоприемника выступает воздух помещения, а во втором (воздух-вода) – объемный бак с водой. Он кроме этого играет роль теплового аккумулятора и источника горячего водоснабжения дома, если это предусмотрено конструкцией.
Преимущества и недостатки тепловых насосов
Идеального способа отопления помещений еще не изобретено. Каждый известный на данный момент вариант отопительных конструкций обладает плюсами и минусами. К достоинствам тепловых насосов можно отнести:
- Минимальный уровень воздействия на окружающую среду. Непосредственно сам агрегат не производит никаких выбросов.
- Достаточно простой монтаж. Установка воздушных тепловых насосов не требует каких-либо тонких или же наоборот сверхсложных в плане прилагаемых усилий работ.
- Низкая вероятность возгорания. Такие системы, по сравнению с системами, использующими тепловую энергию горения, практически неспособны вызвать пожар.
- Экономичность. Большая часть вырабатываемой тепловыми насосами энергии черпается из бесплатного источника – атмосферы. Соотношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой составляет порядка 1 к 5.
- Простота эксплуатации. Обслуживание данных агрегатов вполне по силам даже обычному обывателю, неподкованному в техническом плане.
Количество отрицательных сторон, как и степень их важности, у тепловых насосов незначительны, но все же они есть:
- Функционирование некоторых систем связано с шумом. К ним относятся вентилятор для забора воздуха и компрессорный блок.
- Нахождение в прямой зависимости эффективности отопления от температуры окружающей среды. Для регионов, где встречаются экстремальные морозы использование таких систем должно быть сопряжено с наличием резервного источника отопления.
- Необходимость постоянного подключения к электросети.
Как несложно заметить выгода от использования тепловых насосов перевешивает незначительные недостатки, связанные с их эксплуатацией.
Как выбрать воздушный тепловой насос
Разнообразие марок и моделей в нише воздушных тепловых насосов для отопления домов довольно велико. Кроме компании производителя разные агрегаты могут отличаться и своими эксплуатационными свойствами.
Главный параметр – это мощность теплонасоса, от нее будет зависеть качество отопления дома. Главным образом выбор мощности зависит от размеров отапливаемого помещения. Ориентировочно определить необходимую мощность можно самостоятельно. Она определяется из расчета 700 ватт на 10 квадратных метров площади. Однако такой расчет весьма приблизителен. Он наиболее точен при условии хорошей теплоизоляции дома, а также при высоте потолков равной 270 сантиметров.
Другим варьирующимся параметром является техническая оснащенность агрегата. В разных ценовых категориях можно найти как максимально простые устройства с минимальным набором опций, так и оснащенные по последнему слову техники. Наиболее дорогие модели включают в комплект различные программные блоки, позволяющие производить тонкую настройку рабочих циклов насоса, а также управлять ими дистанционно.
Также воздушные тепловые насосы различаются по диапазону рабочих температур.
Определив для себя важность наличия тех или иных опций, можно выбирать оптимальную для своих условий модель, не переплачивая лишних денег.
Нюансы планового обслуживания воздушных тепловых насосов
Для того чтобы тепловой насос отслужил весь положенный ему срок, необходимо время от времени выполнять несложные манипуляции по его обслуживанию. В план таких мероприятий входит:
- Своевременная чистка наружного блока насоса. Главным образом это касается основания вентилятора и теплообменника.
- Плановая проверка герметичности системы циркуляции хладагента.
- Замена масла в компрессорной установке и смазка подвижных частей вентилятора.
- Проверка кабелей электропитания.
На выполнение данных действий не нужно тратить много сил, зато они позволят сохранить теплонасос в идеальном состоянии долгое время.
Сборка воздушного теплонасоса своими руками
Процесс сборки агрегата включает в себя следующие этапы:
- Из медной трубки, толщина стенок которой должна быть не менее 0.1 сантиметра, изготавливается змеевик цилиндрической формы. Края трубки выводятся вверх и вниз змеевика.
- Далее змеевик помещается в оцинкованный бак, соответствующий ему размерами. Для его размещения бак необходимо разрезать на две части. После чего с верхним краем трубки змеевика соединяется выходной, а с нижним — входной патрубки. Далее бак герметизируется. В результате данных манипуляций получается первый элемент конструкции – конденсатор.
- Теперь нужно установить компрессор. Создание этого элемента в домашних условиях невозможно, поэтому можно подобрать компрессор, снятый со старого оборудования, например, сплит-системы. Напорный патрубок компрессора соединятся с выходным патрубком змеевика посредством гибкой трубы.
- Аналогично первому делается второй змеевик. Он в свою очередь должен соответствовать размерами второму (полимерному) баку.
- После чего размещаем второй змеевик в полимерный бак и аналогично оборудуем на нем два выпуска. С торца к баку монтируется система нагнетания воздуха, вентилятор с электромотором. Вся эта конструкция будет выполнять функцию наружного теплообменного блока (испарителя). Испаритель монтируется на поверхности наружной стены здания или в другом удобном месте на открытом воздухе.
- На следующем этапе нижний патрубок конденсатора соединяется с одним из патрубков испарителя. В данную соединяющую трубу монтируется дроссель.
- Далее объединяется второй патрубок испарителя и входной патрубок компрессора.
Осуществив описанные выше действия, можно собрать основу конструкции воздушного теплового насоса. После этого нужно подключить всю систему к электросети и провести пусконаладочные работы.
Альтернативные варианты тепловых насосов
Получение тепла из атмосферы – не единственный вариант выработки дешевой энергии для отопления помещений. Существуют агрегаты, в основе действия которых лежат те же принципы теплообмена, что и у воздушных насосов. Однако в качестве источника тепла они используют другие среды. Так существуют тепловые насосы, внешний блок которых помещен под воду или в грунт, ниже глубины промерзания. Такие конструкции отличаются большей эффективностью, так как используемые для теплообмена вода и грунт обладают температурой выше ноля градусов по Цельсию. Температура воздуха в свою очередь часто бывает отрицательной. Правда, такие альтернативы существенно дороже и более сложны в монтаже.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что использование воздушных тепловых насосов в качестве отопительных приборов имеет множество преимуществ. Потратившись один раз на покупку и монтаж такого агрегата, впоследствии можно экономить на отоплении существенные средства, получив при этом качественный источник тепла, а в некоторых случаях и горячего водоснабжения.
pechiexpert.ru
Как работают тепловые насосы воздух вода
Схема работы воздушного теплового насоса скопирована с холодильника или кондиционера, а именно:
- Низкокалорийный энергоноситель (воздух), кипятит хладагент, залитый в циклический контур, который соединяет испаритель (улавливатель тепла) с конденсатором (тепловым излучателем).
- В конденсаторе пары хладагента переходят в иное агрегатное состояние (жидкость) и отдают энергию отопительной системе.
- После этого жидкий хладагент вновь уходит к испарителю, где превращается в пар. И все начинается сначала.
То есть, в работе используется все тот же обратный принцип Карно, но главной частью установки является не испаритель, аккумулирующий тепло из окружающего пространства, а конденсатор, отдающий накопленные калории потребителю.
При этом цикличность работы установки обеспечивает особый компрессор, который не только прокачивает хладагент по контуру, но и сжимает его, увеличивая тем самым теплоотдачу на конденсаторе. Впрочем, это не единственный силовой агрегат установки – тепловой насос оборудован достаточно мощным вентилятором, который обдувает испаритель.
Ну а в качестве потребителя тепла выступает либо конвектор, разогревающий воздух внутри комнаты, либо система «теплый пол» или иные радиаторы с большой площадью.
А вот со стандартными батареями тепловые вентиляторы работают не очень эффективно.
Причем конвектор с конденсатором монтируют в помещении, а испаритель с вентилятором – либо снаружи, на фасаде, либо во внутренней части вытяжной ветви вентиляционной системы.
Достоинства и недостатки воздушных тепловых насосов
Отзывы о тепловом насосе воздух вода бывают как хорошими, так и плохими. Ведь это устройство при всех неоспоримых достоинствах не лишено и некоторых недостатков.
Причем к достоинствам относятся следующие факты:
- Во-первых, такой агрегат легко смонтировать. Ведь для первичного контура, замкнутого на испаритель, не нужны ни земляные работы, ни водоемы.
- Во-вторых, воздух ест везде, а вот земля, в личной собственности, только за городом, ну а с искусственными или естественными водоемами проблем еще больше. Поэтому воздушные тепловые насосы для отопления можно монтировать даже в городских условиях, не спрашивая разрешение контролирующих инстанций.
- В-третьих, воздушный насос можно объединить с системой вентиляции, используя мощности агрегата для повышения эффективности воздухообмена в помещении.
Кроме того, такой насос работает почти бесшумно и легко программируется.
Ну а неизбежные недостатки можно представить в виде такого списка:
- Эффективность агрегата зависит от температуры окружающего воздуха. Поэтому КПД устройства летом выше, чем в зимнее время.
- Воздушный насос можно включать лишь при относительно слабых морозах. Причем при -7 градусов Цельсия бытовой воздушный насос работать уже не будет. Хотя промышленные агрегаты включаются и при -25 градусах Цельсия.
Кроме того, воздушный насос – это не совсем автономная энергетическая установка. Агрегат потребляет электроэнергию, трансформируя 1 КВт/час в 11-14 МДж.
Воздушный тепловой насос своими руками: схема сборки
В отличие от достаточно сложных геотермальных и гидротермальных систем тепловой насос типа «воздух-вода» доступен для изготовления даже своими силами.
Причем для изготовления воздушной системы нам понадобится сравнительно дешевый набор, состоящий из следующих деталей и узлов:
- Компрессора сплит-системы – его можно приобрести в сервисном центре или в ремонтной мастерской
- 100-литрового бака из нержавейки – его можно снять с любой старой стиральной машины
- Полимерной емкости с широкой горловиной – подойдет обычный бидон или полипропилена.
- Медных труб, с пропускным диаметром более 1 миллиметра. Их придется купить, но это единственная дорогостоящая покупка во всем проекте.
- Набора запорно-регулирующей арматуры, в который войдут сливной кран, клапан для травления воздуха, предохранительный клапан.
- Крепежных элементов – кронштейнов, клипс для труб, хомутов и прочего.
Кроме того, нам понадобится самый дешевый хладагент – фреон и хотя бы простейший блок управления, без которого использование тепловых насосов будет весьма затруднительно, ввиду необходимости синхронизировать работу компрессора с температурой на поверхности испарителя и конденсатора.
Сборка агрегата
Ну а сам процесс сборки выглядит следующим образом:
- Из медной трубы изготавливаем змеевик, габариты которого должны соответствовать поперечному сечению и высоте стального бака.
- Монтируем змеевик в бак, оставляя выпуски медной трубы за его пределами. Далее герметизируем бак и оборудуем впускным (снизу) и выпускным (сверху) штуцером. В итоге, получается первый элемент системы – конденсатор – с готовыми отводами под прямую трубу отопления (верхний штуцер) и обратку (нижний штуцер)
- Монтируем на стене (с помощью кронштейна) компрессор. Соединяем напорный штуцер компрессора с верхним выпуском медной трубы.
- Из медной трубы изготавливаем второй змеевик, габариты которого совпадают с поперечным сечением и высотой полимерного бидона.
- Монтируем змеевик в бидон, установив на его торце вентилятор, нагнетающий воздух на змеевик. Причем из бидона должны выходить два выпуска. В итоге, вся эта конструкция, представляющая собой испаритель системы, монтируется на фасаде или в вентиляционной шахте.
- Соединяем нижний выпуск бака (конденсатора) с нижним выпуском бидона (испарителя), врезав в этот трубопровод управляющий дроссель.
- Соединяем верхний выпуск бидона с всасывающим патрубком компрессора.
Вот, в принципе, и все. Использующая принцип работы воздушного теплового насоса система уже практически готова. Остается только залить хладагент в компрессор и соединить вентиль дросселя с управляющим блоком.
Воздушное отопление тепловым насосом: расчет мощности установки
Мощность теплового насоса зависит от множества факторов, а именно: от объема хладагента, от площади поверхности змеевиков в испарителе и конденсаторе, от предполагаемого объема теплоотдачи системе отопления и так далее. Поэтому, в большинстве случаев, расчет мощности ведется в специальных программах, которые учитывают и другие вводные данные.
В упрощенной форме эти программы оформляются в виде он-лайн «калькуляторов», с открытыми полями для ввода следующих параметров:
- Площади помещения и высоты потолков – они используются для расчета объема.
- Региона, где расположено здание – с помощью этого параметра определяется среднегодовая температура воздуха, влияющая на производительность испарителя.
- Степени утепления задания – с помощью этого параметра определяется ожидаемая «калорийность» системы отопления.
На финальной стадии два последних параметра преобразуются в коэффициенты, на которые умножают объем помещения. Полученную в результате подобных манипуляций цифру сравнивают с табличными значениями, увязывающими мощность насоса с отапливаемым объемом.
В итоге получается, что на отопление дома площадью 100 квадратов, как правило, нужен 5-киловаттный тепловой насос, а жилище на 350 квадратных метров можно отопить 28-киловаттным насосом.
Воздушный тепловой насос: нюансы обслуживания агрегата
Тепловой насос воздух-вода не требует какого-то особого обслуживания, с частичной разборкой/сборкой.
Для поддержания работоспособности системы владельцу придется выполнять лишь следующие манипуляции:
- Периодическую чистку вентилятора и решетки на испарителе от забившегося мусора (листьев, пыли и так ладе).
- Периодическую смазку компрессора, выполняемую согласно предоставленной производителем схеме.
- Замену масла в силовых агрегатах (компрессоре, вентиляторе).
- Периодическую проверку целостности медного трубопровода с хладагентом и силового кабеля, питающего компрессор и вентилятор.
Кроме того, производители рекомендуют следить и за датчиками тепла, контролирующими работу управляющего блока. Их нужно протирать, время от времени, очищая от пыли и масляных пятен.
canalizator-pro.ru
Этой осенью наблюдается обострение в сети по поводу тепловых насосов и их применения для отопления загородных домов и дач. В загородном доме, который я построил своими руками, с 2013 года установлен такой тепловой насос. Это полупромышленный кондиционер, способный эффективно работать на обогрев при уличной температуре до -25 градусов по Цельсию. Он является основным и единственным отопительным прибором в одноэтажном загородном доме общей площадью 72 квадратных метра.
За спиной уже 3 года полноценной эксплуатации теплового насоса по его прямому назначению и сейчас я хочу поделиться своими впечатлениями. Я провел расчеты и был шокирован — такого результата никто не ожидал!
2. Коротко напомню предысторию. Четыре года назад был куплен участок 6 соток в садовом товариществе, на котором, я, своими руками, без привлечения наемной рабочей силы, построил современный энергоэффективный загородный дом. Предназначение дома — вторая квартира, расположенная на природе. Круглогодичная, но не постоянная эксплуатация. Требовалась максимальная автономность в совокупности с простой инженерией. В районе расположения СНТ отсутствует магистральный газ и на него рассчитывать не стоит. Остается привозное твердое или жидкое топливо, но все эти системы требуют сложной инфраструктуры, стоимость возведения и содержания которой сопоставимо с прямым отоплением электричеством. Таким образом выбор уже был частично предопределен — электрическое отопление. Но здесь возникает второй, не менее важный момент: ограничение электрических мощностей в садовом товариществе, а также достаточно высокие тарифы на электроэнергию (на тот момент — не «сельский» тариф). По факту на участок выделено 5 квт электрической мощности. Единственный выход в данной ситуации — использовать тепловой насос, который позволит сэкономить на отоплении примерно в 2,5-3 раза, по сравнению с прямой конвертацией электрической энергии в тепловую.
Итак, переходим к тепловым насосам. Они различаются по тому, откуда они забирают тепло и по тому, куда его отдают. Важный момент, известный из законов термодинамики (8 класс средней школы) — тепловой насос не производит тепло, он его переносит. Именно поэтому его КОП (коэффициент преобразования энергии) всегда больше 1 (то есть тепловой насос всегда отдает тепла больше, чем потребляет из сети).
Классификация тепловых насосов следующая: «вода — вода», «вода — воздух», «воздух — воздух», «воздух — вода». Под «водой» указываемой в формуле слева подразумевается отбор тепла от жидкого циркулирующего теплоносителя проходящего по трубам находящимся в земле или водоеме. Эффективность таких систем практически не зависит от времени года и температуры окружающего воздуха, но они требуют дорогостоящих и трудоемких земляных работ, а также наличие достаточных свободных площадей под укладку грунтового теплообменника (на котором, впоследствии будет плохо что-либо расти летом, ввиду вымораживания грунта). Под «водой» указываемой в формуле справа подразумевается отоплительный контур, находящийся внутри здания. Это может быть как система радиаторов, так и жидкостные теплые полы. Такая система также потребует сложных инженерных работ внутри здания, но при этом имеет и свои плюсы — с помощью такого теплового насоса можно заодно получить горячую воду в доме.
Но самым интересной выглядит категория тепловых насосов класса «воздух — воздух». По сути это самые обычные кондиционеры. Во время работы на обогрев они забирают тепло из уличного воздуха и переносят его на воздушный теплобменник находящийся внутри дома. Несмотря на некоторые недостатки (серийные модели не могут работать при температурах окружающего воздуха ниже -30 градусов по Цельсию), они имеют колоссальное преимущество: такой тепловой насос очень легко установить и его стоимость сопоставима с обычным электрическим отоплением с помощью конвекторов или электрокотла.
3. На основании этих рассуждений был выбран канальный полупромышленный кондиционер Mitsubishi Heavy, модель FDUM71VNX. По состоянию на осень 2013 года, комплект состоящий из двух блоков (внешний и внутренний) стоил 120 тысяч рублей.
4. Внешний блок установлен на фасаде с северной стороны дома, там где меньше всего ветра (это важно).
5. Внутренний блок установлен в холле под потолком, от него с помощью гибких шумоизолированных воздуховодов обеспечена подача горячего воздуха во все жилые помещения внутри дома.
6. Т.к. подача воздуха находится под потолком (организовать подачу горячего воздуха около пола в каменном доме решительно невозможно), то очевидно, что забирать воздух нужно на полу. Для этого с помощью специального короба забор воздуха был опущен на пол в коридоре (во всех межкомнатных дверях также установлены переточные решетки в нижней части). Рабочий режим — 900 кубометров воздуха в час, за счет постоянной и стабильной циркуляции совершенно нет разницы по температуре воздуха между полом и потолком в любой части дома. Если быть точным, то разница составляет 1 градус по Цельсию, это даже меньше, чем при использовании настенных конвекторов под окнами (с ними перепад температуры между полом и потолком может достигать 5 градусов).
7. Кроме того, что внутренний блок кондиционера за счет мощной крыльчатки способен прогонять в режиме рециркуляции большие объемы воздуха по дому, не нужно забывать о том, что для людей наобходим свежий воздух в доме. Поэтому система отопления также выполняет роль системы вентиляции. По отдельному воздушному каналу с улицы в дом подается свежий воздух, который при необходимости подогревается (в холодное время года) с помощью автоматики и канального ТЭНа.
8. Раздача горячего воздуха осуществляется через вот такие решетки, расположенные в жилых комнатах. Также стоит обратить внимание на то, что в доме нет ни одной лампы накаливания и используются исключительно светодиоды (запомните этот момент, это важно).
9. Отработанный «грязный» воздух удаляется из дома через вытяжку в санузле и на кухне. Горячая вода готовится в обычном накопительном водонагревателе. Вообще, это достаточно большая статья расходов, т.к. колодезная вода очень холодна (от +4 до +10 градусов по Цельсию в зависимости от времени года) и кто-то может резонно заметить, что можно использовать солнечные коллекторы для нагрева воды. Да, можно, но стоимость вложений в инфраструктуру такова, что за эти деньги можно греть воду напрямую электричеством в течение 10 лет.
10. А это — «ЦУП». Главный и основной пульт управления воздушным тепловым насосом. У него есть различные таймеры и простейшая автоматика, но мы используем только два режима: вентиляция (в теплое время года) и нагрев (в холодное время года). Построенный дом оказался настолько энергоэффективным, что кондиционер в нём ни разу не использовался по прямому назначению — для охлаждения дома в жару. В этом большую роль сыграло и светодиодное освещение (теплоотдача от которого стремится к нулю) и очень качественное утепление (шутка ли, после обустройства газона на крыше нам даже пришлось этим летом использовать тепловой насос для обогрева дома — в дни, когда среднесуточная температура опускалась ниже +17 градусов по Цельсию). В доме круглогодично поддерживается температура не ниже +16 градусов по Цельсию, независимо от наличия в нём людей (когда в доме люди, то температура устанавливается +22 градуса по Цельсию) и никогда не выключается приточная вентиляция (потому, что лень).
11. Счетчик технического учета электроэнергии был установлен осенью 2013 года. То есть ровно 3 года назад. Нетрудно подсчитать, что среднегодовое потребление электрической энергии составляет 7000 квтч (на самом деле сейчас эта цифра немного меньше, т.к. в первый год расход был большим из-за использования осушителей во время отделочных работ).
12. В заводской комплектации кондиционер способен работать на обогрев при температуре окружающего воздуха не ниже -20 градусов по Цельсию. Для работы при более низких температурах требуется доработка (на самом деле она актуальна при эксплуатации даже при температуре -10, если на улице высокая влажность) — установка греющего кабеля в дренажный поддон. Это необходимо для того, чтобы после цикла разморозки внешнего блока вода в жидком состоянии успела покинуть дренажный поддон. Если она не успеет это сделать, то в поддоне будет намерзать лед, который впоследствии выдавит раму с вентилятором, что, вероятно, приведет к обламыванию лопастей на нём (можете посмотреть фотографии обломанных лопастей в интернете, я сам с этим чуть не столкнулся т.к. положил греющий кабель не сразу).
13. Как я уже упоминал выше — в доме везде используется исключительно светодиодное освещение. Это важно, когда речь заходит о кондиционировании помещения. Возьмем стандартную комнату, в которой расположено 2 светильника, по 4 лампы в каждом. Если это лампы накаливания мощностью 50 ватт, то суммарно они потребляют 400 ватт, в то время как светодиодные лампы будут потреблять менее 40 ватт. А вся энергия, как мы знаем из курса физики, в конечном итоге все равно превращается в тепловую. То есть освещение на лампах накаливания это такой неплохой обогреватель средней мощности.
14. Теперь поговорим о том, как работает тепловой насос. Всё, что он делает — переносит тепловую энергию из одного места в другое. Именно по такому принципу работают и холодильники. Они переносят тепло из холодильной камеры в помещение.
Есть такая хорошая загадка: Как изменится температура в комнате, если в ней оставить включенный в розетку холодильник с открытой дверцей? Правильный ответ — температура в комнате будет расти. Для просты понимания это объяснить можно так: комната это замкнутый контур, в него по проводам поступает электричество. Как мы знаем энергия в конечном итоге превращается в тепловую. Именно поэтому температура в комнате и будет расти, ведь в замкнутый контур извне поступает электричество и в нём же остается.
Немного теории. Теплота это форма энергии, которая передается между двумя системами из-за разницы температур. При этом тепловая энергия переходит из места с высокой температурой к месту с более низкой температурой. Это естественный процесс. Перенос тепла может осуществляться за счет теплопроводности, теплового излучения или путём конвекции.
Существует три классических агрегатных состояния вещества, преобразование между которыми осуществляется в результате изменения температуры или давления: твердое, жидкое, газообразное.
Для изменения агрегатного состояния тело должно либо получить, либо отдать тепловую энергию.
• При плавлении (переход из твердого состояния в жидкое) поглощается тепловая энергия.
• При испарении (переход из жидкого состояния в газообразное) поглощается тепловая энергия.
• При конденсации (переход из газообразного состояния в жидкое) выделяется тепловая энергия.
• При кристаллизации (переход из жидкого состояния в твердое) выделяется тепловая энергия.
Тепловой насос использует в работе два переходных режима: испарение и конденсацию, то есть оперирует веществом, находящимся либо в жидком, либо в газообразном состоянии.
15. В качестве рабочего тела в контуре теплового насоса используется хладагент R410a. Это фторуглеводород, закипающий (переход из жидкого состояния в газообразное) при очень низкой температуре. А именно, при температуре — 48,5 градусов по Цельсию. То есть, если обычная вода при нормальном атмосферном давлении кипит при температуре +100 градусов по Цельсию, то фреон R410a кипит при температуре почти на 150 градусов ниже. Более того, при сильно отрицательной температуре.
Именно это свойство хладагента используется в тепловом насосе. Путем целеправленного измерения давления и температуры ему можно придать необходимые свойства. Либо это будет испарение при температуре окружающей с поглощением тепла, либо конденсации при температуре окружающей среды с выделением тепла.
16. Вот как выглядит контур циркуляции теплового насоса. Его основные компоненты: компрессор, испаритель, расширительный клапан и конденсатор. Хладагент циркулирует в замкнутом контуре теплового насоса и попеременно меняет свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и обратно. Именно хладагент передает и переносит тепло. Давление в контуре всегда избыточно по сравнению с атмосферным.
Как это работает?
Компрессор всасывает холодный газообразный хладагент низкого давления поступающий из испарителя. Компрессор сжимает его под высоким давлением. Температура повышается (тепло от работы компрессора также добавляется к хладагенту). На этом этапе мы получается газообразный хладагент высокого давления и высокой температуры.
В таком виде он поступает в конденсатор, обдуваемый более холодным воздухом. Перегретый хладагент отдает свое тепло воздуху и конденсируется. На этом этапе хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и со средней температурой.
Далее хладагент поступает в расширительный клапан. В нём происходит резкое снижение давления, вследствие расширения объема, который занимает хладагент. Уменьшение давления приводит к частичному испарению хладагента, что в свою очередь снижает температуру хладагента ниже температуры окружающей среды.
В испарителе давление хладагента продолжает снижаться, он еще сильнее испаряется, а необходимое для этого процесса тепло отбирается от более теплого наружного воздуха, который при этом охлаждается.
Полностью газообразный хладагент снова поступает в компрессор и цикл замыкается.
17. Попробую еще раз объяснить попроще. Хладагент кипит уже при температуре -48,5 градусов по Цельсию. То есть, условно говоря при любой более высокой температуре окружающей среды он будет иметь избыточное давление и в процессе испарения забирать тепло из окружающей среды (то есть уличного воздуха). Есть хладагенты используемые в низкотемпературных холодильниках, у них температура кипения еще ниже, вплоть до -100 градусов по Цельсию, но его не получится использовать для работы теплового насоса на охлаждение помещения в жару из-за очень высокого давления при высоких температурах окружающей среды. Хладагент R410a это некий баланс между возможностью работы кондиционера как на нагрев, так и охлаждение.
Вот, кстати, хороший документальный фильм снятый в СССР и рассказывающий о том, как устроен тепловой насос. Рекомендую.
18. Любой ли кондиционер можно использовать для работы на обогрев? Нет, не любой. Хотя на фреоне R410a и работают почти все современные кондиционеры, не менее важны и другие характеристики. Во-первых кондиционер должен иметь четырехходовой клапан, позволяющий так сказать переключиться на «реверс», а именно поменять местами конденсатор и испаритель. Во-вторых, обратите внимание, что компрессор (он расположен справа снизу) находится в теплоизолированном кохуже и имеет электрический подогрев картера. Это нужно для того, чтобы всегда поддерживать положительную температуру масла в компрессоре. По факту, при температуре окружающей среды ниже +5 градусов по Цельсию даже в выключенном состоянии кондиционер потребляет 70 ватт электрической энергии. Второй, важнейший момент — кондиционер должен быть инверторным. То есть и компрессор и электромотор крыльчатки должны иметь возможность изменять производительность в процессе работы. Именно это позволяет тепловому насосу эффективно работать на обогрев при наружной температуре ниже -5 градусов по Цельсию.
19. Как мы знаем, на теплообменнике внешнего блока, который является испарителем во время работы на обогрев, происходит интенсивное испарение хладагента с поглощением тепла из окружающей среды. Но в уличном воздухе находятся пары воды в газообразном состоянии, которые конденсируются, а то и кристаллизуются на испарителе из-за резкого снижения температуры (уличный воздух отдает свою теплоту хладагенту). А интенсивное обмерзание теплообменника приведет к снижению эффективности теплоосъема. То есть, по мере снижения температуры окружающей среды необходимо «притормозить» и компрессор и крыльчатку, чтобы обеспечить наиболее эффективный теплосъем на поверхности испарителя.
Идеальный тепловой насос работающий только на обогрев должен иметь площадь поверхности внешнего теплообменника (испарителя) в несколько раз превышающую площадь поверхности внутреннего теплообменника (конденсатора). На практике мы возращаемся к тому самому балансу, что тепловой насос должен уметь работать как на обогрев, так и охлаждение.
20. Слева можно видеть практически полностью покрытый инеем внешний теплообменник, кроме двух секций. В верхней, не замерзшей, секции фреон имеет еще достаточно высокое давление, что не позволяет ему эффективно испаряться с поглощением тепла из окружающей среды, в нижней же секции он уже перегрет и не может больше забирать тепло извне. А фотография справа дает ответ на вопрос почему внешний блок кондиционера был установлен на фасаде, а не спрятан от глаз на плоской кровле. Именно из-за воды, которую нужно отводить от дренажного поддона в холодное время года. Отводить эту воду с кровли было бы значительно сложнее, чем с отмостки.
Как я уже писал, во время работы на обогрев при отрицательной температуре на улице испаритель на внешнем блоке обмерзает, на нём кристаллизуется вода из уличного воздуха. Эффективность обмерзшего испарителя заметно снижается, но электроника кондиционера в автоматическом режиме контролирует эффективность теплосъема и периодически переключает тепловой насос в режим разморозки. По сути режим разморозки это прямой режим кондиционирования. То есть из помещения забирается тепло и переносится на внешний, обмерзший теплообменник, что растопить на нём лед. В это время вентилятор внутреннего блока работает на минимальной скорости, а из воздуховодов внутри дома поступает прохладный воздух. Цикл разморозки обычно длится 5 минут и происходит каждые 45-50 минут. Ввиду высокой тепловой инерционности дома, никакого дискомфорта во время разморозки не ощущается.
21. Вот таблица теплопроизводительности данной модели теплового насоса. Напомню, что номинальное потребление энергии составляет чуть более 2 кВт (ток 10А), а теплоотдача колеблется от 4 кВт при -20 градусах на улице, до 8 кВт при уличной температуре +7 градусов. То есть коэффициент конвертации составляет от 2 до 4. Именно во сколько раз тепловой насос позволяет экономить энергию по сравнению с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую.
Практика показывает, что средний коэффициент конвертации с учетом потерь в самые холодные зимние месяцы в Московской области составляет 2,5. Но не забывайте про межсезонье и даже лето. А как я уже писал выше, если у вас энергоэффективный, хорошо теплоизолированный дом, без паразитных источников тепла, то даже летом солнце не способно его прогреть до комфортной температуры +22 градуса и в холодние летние дни потребуется также использовать тепловой насос для обогрева. А при уличной температуре более +10 градусов мы получим пятикратную (!) экономию электроэнергии по сравнению с электрическими конвекторами.
Кстати, есть еще один интересный момент. Ресурс у кондиционера при работе на обогрев в разы выше, чем при работе на охлаждение.
22. Осенью прошлого года я установил счетчик электрической энергии Smappee, который позволяет вести статистику энергопотребления по месячно и предоставляет более менее удобную визуализацию проведенных измерений.
23. Smappee был установлен ровно год назад, в последних числах сентября 2015 года. Он также пытается показать стоимость электрической энергии, но делает это исходя из заданных вручную тарифов. А с ними есть важный момент — как известно, у нас повышают цены на электроэнергию 2 раза в год. То есть за представленный период измерений тарифы менялись 3 раза. Поэтому не будем обращать внимание на стоимость, а подсчитаем количество потребленной энергии.
На самом деле с визуализацией графиков потребления у Smappee есть проблемы. Например, самый короткий столбец слева это потребление за сентябрь 2015 года (117 квтч), т.к. у разработчиков что-то пошло не так и на экране за год почему-то 11, а не 12 столбцов. Но суммарные цифры потребления подсчитаны безошибочно.
А именно, 1957 квтч за 4 месяца (включая сентябрь) в конце 2015 года и 4623 квтч за весь 2016 год с января по сентябрь включительно. То есть суммарно было израсходовано 6580 квтч на ВСЁ жизнеообеспечение загородного дома, который круглогодично отапливался, независимо от нахождения в нём людей. Напомню, что летом этого года впервые пришлось использовать тепловой насос для обогрева, а на охлаждение летом он не работал ни разу за все 3 года эксплуатации (кроме автоматических циклов разморозки, разумеется). В рублях, по текущим тарифам в Московской области это менее 20 тысяч рублей в год или около 1700 рублей в месяц. Напомню, что в эту сумму входит: отопление, вентиляция, нагрев воды, плита, холодильник, освещение, электроника и техника. То есть это фактически в 2 раза дешевле, чем ежемесячная плата за квартиру в Москве аналогичной площади (разумеется без учета взносов на содержание, а также сборов на капитальный ремонт).
24. А теперь давайте подсчитаем сколько же денег позволил сэкономить тепловой насос в моём случае. Сравнивать будем электрическим отоплением, на примере электрокотла и радиаторов. Считать буду по докризисным ценам, которые были на момент установки теплового насоса осенью 2013 года. Сейчас тепловые насосы подорожали из-за обвала курса рубля, а техника вся импортная (лидеры по производству тепловых насосов — японцы).
Электрическое отопление:
Электрический котел — 50 тыс рублей
Трубы, радиаторы, фитинги и т.д. — еще 30 тыс. рублей. Итого материалов на 80 тысяч рублей.
Тепловой насос:
Канальный кондиционер MHI FDUM71VNXVF (внешний и внутренний блок) — 120 тыс. рублей.
Воздуховоды, адаптеры, теплоизоляция и т.д. — еще 30 тыс. рублей. Итого материалов на 150 тысяч рублей.
Установка своими руками, но в обоих случаях по времени это примерно одинаково. Итого «переплата» за тепловой насос по сравнению с электрокотлом: 70 тысяч рублей.
Но это не всё. Воздушное отопление с помощью теплового насоса это заодно кондиционер в теплое время года (то есть кондиционер все равно нужно ставить, так ведь? значит добавим еще минимум 40 тысяч рублей) и вентиляция (обязательна в современных герметичных домах, еще минимум 20 тысяч рублей).
Что имеем? «Переплата» в комплексе составляет всего 10 тысяч рублей. Это еще только на стадии ввода системы отопления в эксплуатацию.
А дальше начинается эксплутация. Как я уже писал выше, в самые холодные зимние месяцы коэффициент преобразования составляет 2,5, а в межсезонье и летом можно принять его равным 3,5-4. Возьмем усредненный годовой СОР равный 3. Напомню, что за год в доме расходуется 6500 квтч электрической энергии. Это суммарное потребление на все электрические приборы. Возьмем для простоты расчетов по минимуму, что тепловой насос потребляет из этой суммы всего лишь половину. То есть 3000 квтч. При этом в среднем за год он отдал 9000 квтч тепловой энергии (6000 квтч «притащил» с улицы).
Переведем перенесенную энергию в рубли, предположив, что 1 квтч электрической энергии стоит 4,5 рубля (усредненный дневной/ночной тариф в Московской области). Получаем 27000 рублей экономии, по сравнению с электрическим отоплением только за первый год эксплуатации. Вспомним, что разница на стадии ввода системы в эксплуатацию составляла всего 10 тысяч рублей. То есть уже за первый год эксплуатации тепловой насос СЭКОНОМИЛ мне 17 тысяч рублей. То есть он окупился в первый же год эксплуатации. При этом напомню, что это не постоянное проживание, при котором экономия была бы еще больше!
Но не забываем про кондиционер, который конкретно в моем случае не потребовался ввиду того, что построенный мною дом оказался переутепленным (хотя и используется однослойная стена из газобетона без дополнительного утепления) и он просто не нагревается летом на солнце. То есть скинем 40 тысяч рублей из сметы. Что имеем? ЭКОНОМИТЬ на тепловом насосе в таком случае я стал не с первого года эксплуатации, а со второго. Не велика разница-то.
Но если мы возьмем тепловой насос класса «вода-вода» или даже «воздух-вода», то цифры в смете будут совершенно иными. Именно поэтому тепловой насос «воздух-воздух» это лучшее соотношение цена/эффективность на рынке.
25. И напоследок несколько слов про электрические отопительные приборы. Меня замучали вопросами о всяких инфракрасных обогревателях и нано-технологиях не сжигающих кислород. Отвечу коротко и по делу. Любой электрический обогреватель имеет КПД 100%, то есть вся электрическая энергия переходит в тепловую. На самом деле это касается любых электрических приборов, даже электрическая лампочка дает тепло ровно в том количестве, в котором она его получила из розетки. Если же говорить про инфракрасные обогреватели, то их преимущество заключается в том, что они греют предметы, а не воздух. Поэтому самое разумное применение для них — обогрев на открытых верандах в кафе и на автобусных остановках. Там, где есть необходимость передать тепло напрямую предметам/людям, минуя нагрев воздуха. Аналогичная история про сжигание кислорода. Если где-то в рекламном проспекте вы видите эту фразу, знайте — производитель держит покупателя за лоха. Горение это реакция окисления, а кислород это окислитель, то есть он сам себя сжечь не может. То есть это все бред дилетантов, прогулявших уроки физики в школе.
26. Еще одним вариантом экономии энергии при электрическом отоплении (не важно, прямой конвертацией или с помощью теплового насоса) является использование теплоемкости ограждающих конструкций (или же специального теплоаккумулятора) для накопления тепла при использовании дешевого ночного электрического тарифа. Именно с этим я и буду экспериментировать этой зимой. По моим предварительным расчетам (с учетом того, что в ближайший месяц я буду платить по сельскому тарифу на электроэнергию, т.к. строение уже зарегистрировано как жилой дом), даже несмотря на рост тарифов на электроэнергию, в следующем году я заплачу за содержание дома менее 20 тысяч рублей (за всю потребленную электрическую энергию на отопление, нагрев воды, вентиляцию и технику с учетом того, что в доме круглогодично поддерживается температура примерно 18-20 градусов тепла, независимо от того есть ли в нём люди).
Что в итоге? Тепловой насос в виде низкотемпературного кондиционера класса «воздух-воздух» это самый простой и доступный способ экономии на отоплении, что вдвойне может быть актуально при существовании лимита электрических мощностей. Я полностью доволен установленной отопительной системой и не испытываю какого-либо дискомфорта от её эксплуатации. В условиях Московской области использование воздушного теплового насоса полностью себя оправдывает и позволяет окупить инвестиции не позднее, чем через 2-3 года.
Кстати, не забывайте что у меня еще есть Instagram, в котором я публикую ход работ практически в реальном времени — https://www.instagram.com/victorprofessor
Все материалы про строительство загородного дома своими руками в хронологическом порядке можно посмотреть здесь.
victorborisov.livejournal.com