Что такое тепловой насос для отопления дома

Принцип действия тепловых насосов для отопления дома

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

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

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

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

Насосное оборудование

Бытовые насосы и их виды

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

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

Насосы в системах отопления

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

Устройство теплового насоса

Теплонасос – это холодильник, который переносит тепло изнутри наружу.

Такая система включает:

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

Тепловой насос состоит из:

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

Принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

Затем движение повторяет круг.

Альтернативное топливо для тепловых насосов

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

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

Грунтовые насосы

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

  • горизонтального контура;
  • вертикального коллектора.

Горизонтальный геотермальный контур

Требуется в зависимости от типа грунта:

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

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

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

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

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

  • месторасположения строения;
  • типа грунта.

Такой вариант устройства системы теплового насоса для отопления сооружения характеризуется:

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

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

  • полимерных;
  • коррозионно-стойких металлических.

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

Насосы системы типа «вода-вода»

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

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

Воздушные тепловые насосы

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

Представлен наружным и внутренним боксами:

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

Выбор теплового насоса для отопления дома

Что такое тепловой насос для отопления домаТепловые насосы работают благодаря поглощению тепла из:

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

Независимо от вида оборудования, основными его элементами являются:

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

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

Но их всех объединяют:

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

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

Тепловой насос может быть использован в качестве системы:

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

Режимы, в которых может работать тепловой насос:

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

Устройство системы отопления

Тепловой насос состоит из:

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

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

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

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

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

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

Классификация

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:

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»

Что такое тепловой насос для отопления дома

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»

Что такое тепловой насос для отопления дома

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»

Что такое тепловой насос для отопления дома

Этот тип теплового насоса характеризуется особым расположением первичного контура.

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»

Что такое тепловой насос для отопления дома

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

Что такое тепловой насос для отопления домаТепловые 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.

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

150*100 = 15000 Ватт

Из школы мы знаем, что это 15 кВт.

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

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

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

Следует узнать мощность насоса. Для этого необходимо знать:

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

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

Формула, при помощи которой можно провести расчеты насоса выглядит:

  1. Q — расход воды в отопительной системе. Это необходимое количество воды, которую циркуляционный насос должен при определенной температуре за единицу времени к радиатору. Это позволит своевременно компенсировать теплопотерю здания. Использования насоса, мощность которого будет гораздо больше, чем необходимо, приведет к повышенному использованию электроэнергии
  2. G — тепловые потери, которые были рассчитаны в предыдущем пункте
  3. Т2 — температура до которой нагревается вода в котле (80 0 С приблизительно)
  4. Т1 — температура, которая поступает в систему после теплопередачи (приблизительно 60 0 С).
  5. с — удельная теплоемкость воды (4200 Дж на килограмм носителя).

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

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

Схемы отопления дома тепловым насосом

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;

Что такое тепловой насос для отопления дома

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

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

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

Необходимо приобрести следующие механизмы:

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

Что следует сделать :

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

Что такое тепловой насос для отопления дома

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.
  • Что такое тепловой насос для отопления дома

Тепловой насос «воздух-воздух» и его цены

  • Что такое тепловой насос для отопления дома

    Геотермальное отопление дома и её принцип работы

  • Что такое тепловой насос для отопления дома

    Солнечные батареи для отопления дома

    Тепловой насос для отопления дома — их виды и особенности

    03 марта 2017, 20:03 396

    Что такое тепловой насос для отопления дома

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

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

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

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

    Как функционируют такие устройства

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

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

    Коэффициент преобразования у данного оборудования зависит от:

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

    Виды тепловых систем для отопления дома

    Данное оборудование производят таких видов:

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

    Преимущества

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

    Недостатки теплонасосов

    К таковым относят:

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

    Режим функционирования

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

    Что учитывают при покупке

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

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

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

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

    Тепловые насосы для отопления дома своими руками

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

    Что такое тепловой насос для отопления дома

    Тепловые насосы: принцип действия

    Принцип действия тепловых насосов

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

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

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

    Геотермальное отопление дома: принцип работы

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

    Виды тепловых насосов

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

    Устройства могут черпать энергию с

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

    Что такое тепловой насос для отопления дома

    Тепловые насосы: грунт — вода

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

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

    Что такое тепловой насос для отопления дома

    Тип насоса «вода — вода»

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

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

    Что такое тепловой насос для отопления дома

    Насосы «воздух — вода»

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

    Еще немного о принципе действия геотермических насосов

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

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

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

    Самодельный тепловой геотермальный насос

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

    Тепловые насосы для отопления — принцип действия новаторских систем

    Что такое тепловой насос для отопления дома

    Тепловые насосы для отопления представляют собой устройства, принцип действия которых — перенос тепловой энергии от её источника(окружающей среды) к потребителю посредством теплоносителя. Оба основных звена в этой цепи отличаются по температурным показателям — источник обладает более низким потенциалом температур, а у теплоносителя они заметно выше.

    По аналогичному принципу функционируют всем известные холодильные установки или кондиционеры. Только в случае с тепловым насосом он не отбирает тепло, а, наоборот, передаёт его теплоносителю.

    Виды тепловых насосов

    Насосы делятся на виды в зависимости от типа используемого источника для получения тепловой энергии.

    Воздушные агрегаты, которые осуществляют забор тепла из окружающего устройство воздуха. Устанавливаются на улице, позволяя отапливать небольшие жилые помещения в осенний и весенний период.

    Геотермальные

    Данные тепловые насосы используют природное тепло воды расположенной над или под землей или тепло самой земли.

    • Использующие воду устройства — коллекторы таких насосов помещаются в близлежащий водоём ниже точки его промерзания. Применение этого устройства в частном доме является одним из самых доступных способов получения тепловой энергии.
    • Использующие тепло грунта — коллекторы устройств располагаются в горизонтальной плоскости. Такое размещение проще в техническом выполнении (коллектор заглубляется всего на 1,2 метра).
    • Использующие тепло горных недр — устройства, рассчитанные на работу с горными породами и подземными водами.

    Устройства позволяют сэкономить полезную площадь участка, но заглубление скважин в некоторых случаях достигает 200 метров.

    Помимо этого существует деление на системы замкнутого и открытого типа:

    • открытый тип — использует воду из водоема в качестве теплообменника. Вода циркулирует по открытому типу, то есть после ее использования как теплообменной жидкости она возвращается в водоем. Допустимо при наличии большого объема воды, ее чистоты и разрешения экологического законодательства.
    • замкнутый тип — делиться дополнительно на:
      • горизонтальные — самые эффективные в условиях доступа к большим по площади земельных ресурсов (использующие тепло грунта). Размещаются в траншеях ниже уровня промерзания грунта (глубина залегания зависит от местности и ее принадлежности к тому или иному климатическому поясу).
      • вертикальные — используются в случае ограниченного доступа к земельным ресурсам. Используются скважины до 200 метров в которые и монтируются теплообменники.

    Принцип действия тепловых насосов

    Систему отопления, включающую тепловой насос, можно считать классическим «умножителем тепла», который изучается в школьном курсе физики. Насос играет роль устройства, перекачивающего тепловую энергию из одного места (источника) в другое — отопление дома при этом происходит за счёт разницы температур.

    • ξ — холодильный коэффициент;
    • Т1 — температура среды, получающей тепло, по шкале Кельвина;
    • Т2 — температура охлаждаемой среды по шкале Кельвина.

    Система может «отобрать» тепло у любого источника, температура которого выше абсолютного нуля (минус 273 градуса по Цельсию) — у земных недр, подземных источников, воздуха и даже у льда.

    Принцип действия системы прост:

    1. Незамерзающая жидкость (теплообменник) циркулирует в коллекторах. размещённых вблизи источника тепла или непосредственно в нём (например, в воде).
    2. Насос системы регулярно забирает тепло, остужая незамерзающую жидкость примерно на 5 градусов.
    3. После чего отобранное тепло используется для подогрева теплоносителя отопительной системы.
    4. А незамерзающая жидкость в коллекторах восстанавливает прежнюю температуру, протекая через трубы, размещённые вне дома (в воде, в грунте, на воздухе).
    5. Затем она снова попадает в насос и отбор тепла повторяется.

    Вся работа насоса зависит от компрессора. Именно он сжимает рассеянную тепловую энергию в носителе, придавая ему большую концентрацию (компактный объём) и температуру.

    Помимо компрессора система теплового насоса состоит:

    • из испарителя;
    • капилляра;
    • конденсатора;
    • терморегулятора;
    • и хладагента (газа, циркулирующего в насосной системе).

    Что такое тепловой насос для отопления дома

    Воздушный насос

    Насосы такого типа способны получить тепло с низким потенциалом (рассеянного типа) даже в морозы. В качестве хладагента в них используется фреон, обладающий низкими температурами кипения и испарения.

    Наружный воздух нагнетается в камеру испарителя посредством насоса. Фреон нагревается и переходит в газообразное состояние. Затем газ попадает в компрессор, где сжимается — его температура растёт. После чего газ проникает в конденсатор, охлаждается и вновь становится жидким, перетекая в испаритель.

    Обязательное условие для обеспечения эффективной работы — установка клапана дроссельного типа. Этот узел монтируется между конденсатором и испарителем. Дополнительно устанавливается автоматика, контролирующая весь процесс работы устройства.

    • универсальность — летом устройство заменяет кондиционер, а в холодное время года является прекрасным дополнением к основной отопительной системе;
    • простота установки — не требуется бурить скважины или копать траншеи для коллектора;
    • не нужно дополнительно устанавливать радиаторы – тепло в дом поступает через воздух;
    • устройство безопасно (не разрушает микроклимат помещения).
    • эффективность снижается при низких температурах (уже при нуле градусов увеличивается расход электроэнергии, необходимой для питания прибора — на каждый киловатт потреблённого электричества выработается 2-2,5 киловатта тепловой энергии; а при -20 на каждый киловатт электричества выработается такой же объём тепла, то есть, использовать прибор в таких условиях становится невыгодно экономически);
    • в дом проникает уличная пыль (в случае если вы не позаботились о фильтре).

    Водный насос

    Агрегаты гидротермального типа отбирают тепло у воды, поступающей из водоёма. При этом как сам испаритель, так и трубы с теплоносителем (соляным раствором) погружаются в воду. Прогрев хладагент в испарителе, вода выливается обратно в водоём.

    Циркуляция воды продолжается до тех пор, пока не будет достигнута необходимая температура в системе отопления — затем автоматика останавливает работу компрессора. Принцип работы такого насоса аналогичен принципу действия агрегатов для получения тепла из воздуха.

    Эффективность напрямую зависит от выбора «правильного» водоёма. Вода в нём не должна промерзать до самого дна даже в зимние морозы. Мелкий бассейн или пруд для такой системы не подойдёт.

    • простота установки — первичный контур, выполненный из полимера и заполненный соляным раствором, топят в водоёме, прикрепив к нему грузила;
    • возможность получения тепла в морозы — вода на глубине 1,5-2 метра не замерзает;
    • эффективность (из каждых 10 градусов температуры воды фреоновый контур отбирает примерно 4 градуса тепла).
    • сложность при достаточном удалении от источника — требуются дополнительные финансовые расходы на монтаж, теряется эффективность (максимальное расстояние 100 метров!);
    • площадь водоёма должна быть не меньше 200 кв. метров;
    • нельзя использовать без водоёма.

    Грунтовой насос

    Горизонтальный

    Коллектор системы располагается в горизонтальной на глубине от 1,5 до 2 метров или вертикальной плоскости на глубине до 200 метров. Устройство и принцип действия у такой системы классические. Насос включает компрессор, конденсатор и испаритель. В качестве хладагента используется фреон, а теплоносителем выступает солевой раствор.

    Система будет эффективной только при заглублении на достаточную глубину промерзания, и использовании достаточной площади (чтобы получить один киловатт тепловой энергии, необходимо иметь коллекторы площадью в 50 кв. метров).

    • возможность самостоятельной установки;
    • эффективность (на каждый киловатт электричества вырабатывается в среднем 3-5 киловатт тепловой энергии);
    • универсальность — в летний период система охлаждает помещения.
    • площадь коллектора должна превышать площадь дома минимум в два-три раза;
    • используемый участок не подойдёт для сельскохозяйственной деятельности — система будет вредить корням растений.

    Вертикальный

    Первичный контур геотермальных устройств размещается вертикально. Незамерзающая жидкость, попадая в испаритель, вызывает расширение фреона. Газ поступает в компрессор, сжимается и выталкивается в конденсатор, где отдаёт тепло отопительной системе. В охлаждённом сжиженном виде газ поступает назад в испаритель.

    Для эффективной работы системы испаритель и коллектор должен быть опущен в грунт на глубину не менее пяти-шести метров. Именно на этой глубине температура грунта не будет ниже 8-10 градусов.

    Различают два основных вида насосов такого типа:

    1. С открытым циклом — подземные воды свободно протекают внутрь системы, передают тепло испарителю и стекают в грунт (так функционируют системы, подключённые к плывунам, грунтовым водам или подземным водоёмам).
    2. С закрытым циклом — теплообменник системы заполнен специальной жидкостью, которая никак не контактирует с окружающей средой.
      Агрегаты с закрытым циклом циркуляции теплоносителя имеют основной контур, погружённый вертикально на глубину в 50-100 метров. Часто такую систему называют зондом. Устройства с открытым циклом циркуляции могут использоваться на грунтовых водах или в подземных водоёмах. Но чаще они встречаются в системах «вода-вода», то есть, монтируются в поверхностные водоёмы.
    • высокая эффективность (температура грунта на глубине не опускается ниже +10-12 градусов, а, значит, система отопления имеет возможность прогреться до 60 градусов — на каждый киловатт потреблённого электричества производится 4-5 киловатт тепла);
    • системы с открытым циклом также могут использоваться для водоснабжения частного дома;
    • универсальность — устройства подходят как для обогрева, так и для охлаждения жилых помещений.
    • высокий КПД системы сохраняется лишь при условии достаточного утепления дома;
    • для монтажа требуется прибегать к помощи специалистов (необходимо бурение скважины);
    • в системе используется этилкарбитол (этот теплоноситель необходимо приобретать отдельно);
    • для получения 9 киловатт тепловой энергии необходимо углубиться в грунт на глубину не меньше 150-200 метров.

    Насос, основанный на получении тепла из вторичных источников

    Тепловые насосы, позволяющие использовать вторичное тепло, чаще всего монтируются на промышленных предприятиях .

    Такие устройства позволяют избежать потерь тепла, используя тепло центрального трубопровода отопительной системы. Либо могут отбирать тепло из вентиляционных систем и при этом прогревать поступающий воздух (системы с рекуператорами). Также применяется утилизация вторичного тепла, поступающего от холодильных установок, или вырабатывающегося при технологическом охлаждении воды.

    • высокая эффективность (КПТ достигает 4-8 единиц, при этом вода или воздух прогреваются до 40-80 градусов);
    • экономное перераспределение тепла (оно может вторично использоваться в технологических процессах либо идти на обогревание муниципальных тепловых сетей);
    • экономия на энергоносителях до 85% (срок окупаемости при этом до одного года!).

    Недостатков кроме высокой стоимости такой модернизации для предприятий нет.

    КПТ и КПД — что это значит

    Что такое тепловой насос для отопления дома Коэффициент преобразования теплоты (КПТ) — важнейший технический параметр любого теплового насоса.

    Он указывает на соотношение одного потреблённого компрессором ватта электрической энергии к количеству выработанного тепла. При соотношении один к одному использование оборудования становится нецелесообразным.

    Значение КПТ колеблется от 2,5 до 7 единиц для разных систем. А уровень снабжения теплом равен 35-60 градусам по Цельсию. При этом экономия более дорогих энергетических ресурсов достигает 75%.

    То есть, при значении КПТ 2,5 единицы — на 1 Ватт потребленной электрической энергии вы получите 2,5 Ватта тепловой энергии. При значении КПТ 7 единиц — из 1 Ватта электроэнергии получите 7 Ватт тепла .

    Расчёт КПД использует условные значения, так как достаточно сложно определить расход энергии с низким потенциалом, поступающей от альтернативного источника тепла.

    Например, если учесть, что потребитель получил 6 киловатт тепловой энергии в час, для определения КПД необходимо потреблённое электричество сложить с энергетическим потенциалом источника (допустим, к 1 кВт прибавить 5 кВт). Затем 6 кВт разделить на полученную сумму — это и будет искомый условный КПД.

    Статьи на эту же тематику, которые будут вам интересны:

    Достоинства и недостатки тепловых насосов

    Устанавливая в доме систему отопления, оснащённую тепловым насосом, необходимо понимать, что это:

    • способ существенно сэкономить на традиционных энергетических носителях и значительно сократить траты на отопление (средний КПТ 3,5-4,5 единицы);
    • экологически безопасная система, позволяющая сберечь не возобновляемые энергетические ресурсы планеты;
    • фактически автономная система отопления (фактически, потому что требуется подключение к источнику электроэнергии);
    • универсальная климатическая система – и отопление, и кондиционирование будет производиться одним и тем же устройством.

    Все перечисленные достоинства делают такую систему лучшей среди других отопительных систем.

    К недостаткам относится:

    • высокая стоимость оборудования, окупаемость которого зависит от интенсивности использования;
    • сложность монтажа. Невозможно самостоятельно смонтировать геотермальный насос с вертикальным размещением контура без специальной подготовки и бурильного оборудования.

    Ещё следует учитывать, что такая система будет максимально эффективной только в домах с правильным утеплением. Поэтому экономически выгодно подключить тепловой насос к системе «тёплый пол» или «тёплые стены» — здесь рабочая температура не превышает 40 градусов.

    Внимательность хозяев к таким техническим нюансам, их желание полностью разобраться во всех деталях позволит сделать дом действительно тёплым и комфортным для проживания.

    Что такое тепловой насос для отопления дома

    Что такое тепловой насос для отопления дома

  • Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *