Тепловой насос для отопления дома принцип

Тепловой насос для отопления дома: цены, критерии выбора и нюансы монтажа

Тема экономии средств на поддержание комфортных температурных условий интересна каждому рачительному хозяину. Именно поэтому повышенное внимание уделяется технологическим новинкам, сулящим особые преимущества. Но правильный вывод можно сделать только после тщательного исследования. В этой статье рассмотрен тепловой насос для отопления дома, цены отдельных составляющих и общая стоимость реализации проекта.

Тепловой насос для отопления дома: принципы работы

Сразу надо отметить, что в данном случае речь не идет о нарушении стандартных законов физики. Название «революционный» применяется по отношению к этому методу только для дополнительного привлечения покупателей опытными торговцами. Но только правильное применение технологии способно обеспечить существенные выгоды.

Тепловой насос для отопления дома. Реальная эффективность, принцип работы.

Это оборудование работает по следующему алгоритму:

• Тепло от земли передается жидкости, которая циркулирует по замкнутому контуру.
• В испарителе нагревается специальный хладагент, который под давлением подается в камеру конденсатора. После компрессора исходная температура увеличивается в 5-10 раз.
• В конденсаторе хладагент переходит из газообразного состояния в жидкое.
• Здесь нагревается теплоноситель для рабочего контура. Его используют для автономного, или вспомогательного питания стандартной системы отопления.

Не сложно догадаться, что на таких же принципах работают холодильники и кондиционеры. Только эти виды оборудования генерируют отрицательные температуры, а тепло является побочным «вредным» продуктом. В нашем случае получают обратный эффект.

Обратите внимание! Любопытство можно удовлетворить, изучив подробно цикл Карно. Но практикам этой информации вполне достаточно для принятия правильных решений.

Как создать действующую систему

Из описания понятен состав оборудования и основные требования:

• Для перекачки жидкостей хватит технических параметров типовых насосов.

• Мощность компрессора выбирают, исходя их типа системы и объема хладагента.
• Также понадобятся трубопроводы, запорная и контрольная аппаратура, наполнители.

На выходе можно получить жидкость с температурой от +30°С до +65°С, чего вполне достаточно для решения различных бытовых задач. Снижение затрат по сравнению с отоплением электрическими нагревателями может составить 50-70%.

Эффективность этого оборудования надо изучить отдельно. В некоторых информационных источниках указывают КПД больше 100%. Но вечных двигателей не существует, поэтому очевидно наличие ошибки. Она заключается в том, что при потреблении компрессором 10 кВт электричества из сети идеальный цикл Карно позволяет потребителю получить в свое распоряжение примерно в 3 раза больше энергии тепла. Ее далее можно использовать для нагрева воздуха в помещениях.

🔥Геотермальное отопление дома: ✅ПЛЮСЫ ❌МИНУСЫ💲СТОИМОСТЬ. Тепловой насос: устройство, принцип работы.

В действительности при упрощенных расчетах забывают об исходной энергии нагретой земли, или другого источника с низким потенциалом. Существенное значение имеет разница температур между «холодной» и «теплой» частью устройства (испарителем и конденсатором). Для эффективной работы необходим очень емкий источник тепловой энергии.

Статья по теме:

Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома. Это идеальный вариант для поддержания необходимого тепла в любое время года. В статье рассмотрены варианты реализации данного способа отопления.

Разновидности тепловых насосов

Извлечение тепловой энергии из земли упомянуто выше. На практике применяют две схемы. Горизонтальная система подразумевает прокладку труб ниже уровня промерзания грунта. Необходимо сделать небольшой запас по глубине (от 40 до 60 см), чтобы предотвратить аварийные ситуации при сильных морозах. Жидкость должна успевать нагреваться, поэтому понадобится большая длина контура.

Такое решение автоматически компенсирует погодные колебания температур. Желательно, чтобы грунт был увлажнен. Это улучшает теплопередачу. В сухих почвах придется укладывать контур длиннее. На 1 его метр для примерных расчетов можно учитывать 40 до 50 Вт.

Чем севернее широта, тем хуже экономические показатели.

Устранить климатические факторы можно, если создать скважину. Для системы отопления стандартного 250-300 м. кв. понадобится глубина около 150 м. В нее погружают с помощью груза надежную полимерную трубку. Тепло передается от грунтовых вод. Если мощности недостаточно, рядом бурят дополнительную скважину, так как глубина более 200-220 метров экономически нецелесообразна.

В этих вариантах в трубопровод закачивают антифриз, или соляной раствор.

Отбор тепла из воздуха возможен. Но этот способ очень сильно зависит от климатических условий. Если использовать такой тепловой насос для отопления дома, цена энергии будет разумной при температуре не ниже -20°C. Некоторые производители оборудования указывают цифру в два раза больше. Но это – маркетинговый ход.

Техника будет работать при таких температурах с очень низким КПД.

На рисунке указаны следующие компоненты:

• испаритель;
• вентилятор;
• осушитель (фильтр);
• электронный блок управления;
• реле системы оттаивания;
• блок конденсатора;
• вентиль;
• компрессор.

Изготовление системы собственными силами

Создать тепловой насос для отопления дома своими руками из холодильника можно. Как минимум, пригодится компрессор, который будет выполнять те же функции, что и в оригинальной бытовой технике. Трубки холодильной камеры надо будет продлить. Этот внешний контур должен контактировать с источником тепловой энергии низкого потенциала.

Тепловой насос для отопления дома: цены готового оборудования

Изобра-
жениеМодель/
произво-
дительМощ-
ность
нагрева,
кВтМощ-
ность
охлаж-
дения,
кВтДля
пло-
щади,
м. кв.Цена,
тыс. руб.Дополни-
тельная
инфор-
мация

	FDCW71VNX/ Mitsubishi	8	7,1	71	140- 155	Может использоваться, как кондиционер, требуется подключение внутренних блоков.
	FDCW100VNX/ Mitsubishi	9	8	100	173- 178
	FDCW140VNX/ Mitsubishi	16,5	16,5	140	310
	DHP-H Opti 6/ Danfoss	5,33	—	60- 85	380- 390	Геотермальный.
	DHP-H Opti 10/ Danfoss	9,4	—	140	401- 408	Геотермальный.
	DHP-L Opti Pro+ 8/ Danfoss	7,5	—	80- 110	508- 516	С внешним баком для нагрева воды

Создание теплового насоса воздух-воздух: цена неправильного решения

Не составит большого труда приобрести соответствующее оборудование. Установка его будут дешевле по сравнению с выполнением больших объемов работ при извлечении тепла из грунта (воды). Но для точного анализа эффективности работы такого теплового насоса для отопления дома, цены техники надо дополнить эксплуатационными расходами.

Возникнут дополнительные вопросы. КПД этого оборудование снижается при падении температуры источника с +6°C (земля) до -21°C (воздух). Это значит, что придется тратить гораздо больше электроэнергии и экономические показатели будут хуже.

Выводы и рекомендации

Рассмотренные выше виды техники применяют на практике за рубежом в широких масштабах. У нас ее использование ограничено отсутствием долговременного опыта и суровыми климатическими условиями. После точного расчета получится найти тепловой насос с ценой под ключ, соответствующей определенным требованиям. Самостоятельно создать эффективную автономную систему отопления можно. Но для этого лучше использовать не бытовой холодильник, а качественный проект и специализированное оборудование.

Источник: aquatic-home.ru

Тепловой насос для отопления дома: виды, эффективность, стоимость монтажа

Автономные системы отопления это то, что делает загородным дом по-настоящему «крепостью». Установив надежную и энергоэффективную конструкцию вы избавитесь от диктата монополистов и сможете регулировать климат в дома так, как вы сочтете нужным. Существует масса конструкций автономных отопительных систем. Они делятся на типы по источнику тепловой энергии.

Это может быть твердое топливо, электрическая энергия, газовое снабжение или солнечная энергия. В последнее время на этом рынке появилась свежая инновация – тепловой насос, который использует стабильную температуру недр земли для отопления дома.

Тепловой насос частного дома — общая схема в разрезе

Принцип работы теплового насоса для отопления частного дома: объясняем на пальцах

Если отбросить все технические моменты — можно привести вам пример, который раз и на всегда поможет вам понять, как тепловой насос может отопить ваш дом, затратив при этом столь ничтожное количество электроэнергии. Представьте, что в системе отопления вашего частного дома: радиаторы батарей, трубы (внутренний контур) — залито 100 литров холодной воды с температурой 2 градуса по Цельсию.

Вы укладываете на глубину около 2 метров под землей очень длинную пластиковую трубу, срок службы которой достигает 100 лет (внешний контур). В подземную трубу помещается примерно 1000 литров рабочей жидкости. Солнце круглый год греет нашу планету и разогревает её недра до температуры +7 +8 градусов по Цельсию. Итого мы имеем 1000 литров жидкости с температурой +7.5 градусов.

Теперь в игру вступает сам тепловой котел, который как соковыжималка вытягивает из каждого литра рабочей жидкости по 7.5 градусов, давайте напишем формулу: 1000л. х 7.5 = 7500 градусов чистой энергии. Эта чистая энергия передается воде в самой системе отопления, в итоге получаем 100 литров воды с температурой 7500/100 =75 градусов, неплохо, да? Все основные затраты электроэнергии расходуются на два насоса, которые качают рабочую жидкость по системам внешнего (подземного) и внутреннего (внутридомового) контуров и компрессор, который создает давление. Получается, что основными рабочими лошадками являются насосы, отсюда и название самой системы — «Тепловой насос».

Но каким образом этому «Чудо-котлу» удается отбирать энергию и концентрировать её до гораздо более высокой температуры? Это очень просто, вы никогда не задумывались, как работает ваш холодильник или кондиционер? Может быть и кондиционер является для вас загадкой, но он работает и точно также будет работать и система отопления дома с тепловым насосом, это как холодильник наоборот. Схематично это можно представить в таком виде:

Применение тепловых насосов только набирает силу в Россию. Эти сведения только начинают распространяться в профессиональной строительной среде. Также информация о данных системах пока еще мало знакома российским потребителям. Однако, эта инновация уже получила широкое распространение и уже около тридцати лет такие конструкции применяются для теплоснабжения частных домов.

Особое преимущество данным конструкциям придает тот факт, что они используют возобновляемые источники энергии. Такой подход предполагает разовые затраты на приобретение и монтаж системы, небольшие затраты на регулярное регламентное обслуживание и абсолютно бесплатные энергоносители. Это немаловажно в условиях стремительно растущих тарифов на любые типы энергии.

Из каких частей состоит тепловой насос

Исходя из конструкционных особенностей все семейство систем отопления с «тепловыми насосами» делится на три основных составных части:

• Внешний контур. Эта конструкция размещается либо в водоемах, либо непосредственно в толще земли и служит для сбора природного тепла недр земли.
• Сам тепловой насос. Это оборудование работает по принципу, обратному обычному бытовому холодильнику и передает в помещение тепло, накопленное землей или водой от предыдущего воздействия солнечной энергии.
• Внутренний контур. Это классическая система распределения тепла и горячей воды внутри жилища.

Внешний контур отопления теплового насоса

Основным элементом внешнего контура таких систем является теплообменник. Он монтируется из пластиковых труб, расположенных специальным образом в толще земли или водоема. Трубы можно прокладывать вертикальным, горизонтальным или «водным» методом. Выбор способа прокладки определяется индивидуально для каждой системы, так как существуют определенные ограничения.

Внутри труб находится теплоноситель – антифриз. Он имеет низкую температуру замерзания. Обычно для этих целей используется пропиленгликоль или этиловый спирт.

• К горизонтальной прокладке труб обычно прибегают при наличии большого приусадебного участка, так как над трубами не должно находиться никаких строений. Трубы размещаются на индивидуальной глубине для каждого региона. Так, для Сибири эта величина составляет 1,8 метра. Траншеи для труб прокладываются по извилистой линии.
• Вертикальный метод размещения труб требует больших трудовых и финансовых затрат, так как предполагает бурение глубоких скважин. Глубина скважин может достигать ста метров. Но зато такие системы можно установить даже на небольшом приусадебном участке.
• Выбирать водный способ прокладки труб следует при наличии рядом озера или реки. Трубы помещаются в воду ниже уровня зимнего промерзания. Эта самый дешевый метод размещения труб, так как при нем существенно уменьшается длина внешнего контура. Глубина и длина размещения трубопровода рассчитывается индивидуально в зависимости от региона. Зимой в водоемах вода замерзает только на поверхности, а в глубине водоема ее температура остается положительной. Однако это утверждение справедливо не для всех водоемов – мелкие озерца и речушки могут при суровой зиме промерзать до дна. Кроме того, такой трубопровод может повредиться в период весеннего ледохода. Вызывает вопросы и отношение контролирующих организаций к размещению труб с антифризом на территории водоемов.

Технические особенности устройства теплового насоса

Такие конструкции приобретаются, как правило «в сборе» и состоят из следующих составных частей:

• Бойлера,
• Насосной установки внешнего контура,
• Насосной установки внутреннего контура распределения тепла,
• Автоматической регулировочной системы.

Сам тепловой насос имеет внешний вид большого газового котла, с подключением к четырем трубам:

• Входному и выходному патрубку внешнего контура
• К подаче и к обратке системы теплоснабжения.

Такая установка, несмотря на солидное назначение имеет довольно компактные размеры и напоминает по внешнему виду и уровню шума обычный бытовой холодильник. Такую конструкцию можно установить в любом подсобном помещении вашего здания, для нее нет особых инженерных требований.

Тепловой насос может работать как источником тепла для системы отопления или горячего водоснабжения, так и выдавать холод для кондиционирования воздуха. Около 80 процентов энергии, необходимой для его работы он получает из внешней возобновляемой энергии, накапливающейся в толще земли или воды.

Как устроен внутренний контур теплового насоса

Внутренний контру таких систем устроен довольно традиционно. Нагревать помещения или, наоборот, охлаждать их могут теплые полы с водяным теплоносителем или специальные устройства – фанкойлы, напоминающие усовершенствованный кондиционер.

В таких системах не используются традиционные отопительные радиаторы, так как максимальная температура теплоносителя не превышает 55 градусов Цельсия.

Установка фанкойлов наиболее предпочтительна, так как они более эффективно могут работать как в режиме тепловентилятора холодной зимой, так и в режиме охлаждающего кондиционера жарким летом. Летом температура воздуха, поступающего из вентилятора может достигать минимальной величины в 7 градусов, что безусловно будет достаточно для эффективного охлаждения дома.

Очевидные плюсы установки теплового насоса для отопления частного дома

Рассмотрим основные преимущества таких систем:

• Прежде всего они чрезвычайно экономны. Расчеты показывают, что расходы на отопление при использовании такой системы снижаются в семь раз. Система требует для своей работы электричество, но всего 1 киловатт электричества даст вам 4-7 киловатта тепловой энергии, из которых до 85 процентов достанутся вам абсолютно бесплатно. При этом система одинаково эффективно может как нагревать помещение, так и охлаждать его.
• В таких системах очень низки эксплуатационные расходы. Вам придется платить только за небольшое количество потраченной электрической энергии.
• Вам не придется бегать по инстанциям, согласовывая подключение дома к магистральным линиям теплоснабжения, к газовым магистралям. Вас не будут волновать проблемы прорывов и протечек на этих трассах.
• Единственным недостатком такой системы является стоимость ее установки. Впрочем, вы вполне можете прикинуть, через сколько лет установленная система может окупить свое приобретение и монтаж.

Выгодно ли ставить тепловой насос в современных условиях (видео):


Монтаж частей системы теплового насоса

Изучив порядок монтажа систем отопления и кондиционирования, основанных на тепловых насосах вы вполне можете провести этот процесс самостоятельно. Во всяком случае, обладая необходимыми знаниями, вы вполне сможете грамотно проверить ход выполнения таких работ сторонними организациями.

На начальном этапе производится расчет необходимой мощности системы. Для этого оцениваются потенциальные теплопотери строения.

Далее подбирается необходимая конфигурация системы: рассчитывается необходимая протяженность и глубина залегания внешнего контура, мощность «теплового насоса» и объем и места расположения отопительно-охладительных устройств внутреннего контура.

На следующем этапе бурятся скважины под внешний контур отопительно-охладительной системы.

В пробуренные скважины устанавливаются специальные, заранее изготовленные геотермальные зонды.

геотермальные датчики (внешний вид)

опускаем датчик в скважину

Внешний контур системы соединяется с коллектором, расположенным внутри здания. Параллельно изготавливается и устанавливается сам коллектор внешнего контура.

соединение с коллектором 1

соединение с коллектором 2

канава под тепловую систему

коллектор внешнего контура

Рассчитывается и проектируется система отопления и охлаждения. Непосредственно после расчета производится ее монтаж: строится система теплых полов или комбинированных вентиляторов. При применении фанкойлов до места их расположения монтируются вентиляционные каналы.

коллектор теплого пола

коллектор системы отопления

Вся система соединяется в единое целое. После сбора производится наполнение всей системы рабочими жидкостями и тестовое подключение.

тепловое оборудование в сборе

В течении некоторого времени построенная система прогоняется на различных режимах работы. В зависимости от достигнутых показателей проводится тонкая регулировка и настройка.

В связи с технологической сложностью регулировки, контрольные показатели с системы снимаются ежемесячно на протяжении одного года. В дальнейшем система, как правило начинает работать по годовому циклу и не требует столь частой проверки.

Ряд организаций, монтирующие отопительно-охладительные системы с использованием «тепловых насосов» предлагает услуги по удаленной регулировке и настройке параметров системы. В этом случае физического присутствия наладчика в вашем доме не требуется.

До сих пор не поняли, как тепловой насос может отопить ваш дом? Смотрите обучающее видео

Виды тепловых насосов в зависимости от типа системы (видео)

Существует несколько видов систем тепловых насосов, мы предлагаем вам ознакомится с особенностями каждого отдельного вида, все плюсы и минусы отображены на видео. Надеемся после просмотра вы однозначно решите для себя, какой именно тип лучше всего применим в вашем случае!

Вода-вода
 

Воздух-вода

Воздух-воздух

Грунт-вода

Реально ли сделать тепловой насос своими руками?

Если вы ощущаете в себе достаточные силы для создания чего-либо грандиозного, можно начать со строительства независимой системы автономного отопления вашего жилища. Процесс создания теплового насоса из старого кондиционера подробно описан в этом видео, если вы будете следовать всем его советам то у вас точно всё получится и вы сэкономите очень много денег, удачи в постройке!

После установки — напишите нам о своем результате, нам приятно будет знать, сколько вы сэкономили после установки теплового насоса. Своим советом вы поможете тем, кто еще только собирается присоединиться к прогрессивной части человечества!

Источник: kamin-expert.ru

Геотермальные тепловые насосы для отопления частного дома — принцип работы

Согласно второму закону термодинамики, тепло передается от горячего объекта к холодному. Этот принцип используется при работе геотермальных тепловых насосов.

Что такое геотермальные тепловые насосы

Проходя по контуру теплообменника, хладагент забирает тепло от теплоносителя. Тем самым повышая свою температуру. Тепловой насос — это прибор, который собирает рассеянное тепло солнца из грунта подземных или озерных вод. Также забирает тепло из воздуха.

Полученные компоненты используются для отопления дома. В летний период тепловой насос при помощи реверсивного клапана работает на охлаждение, извлекая тепло из дома наружу.

Принцип работы геотермального теплового насоса для частного дома

Для работы любого теплового насоса нужно иметь источник низкопотенциального тепла. Например, насос типа «вода-вода» или «грунт-вода» работает от замкнутого или открытого контура. Бурится скважина через почву, и туда опускается зонд. Или напрямую контур подключается к доступному источнику воды — реке, озеру. Система может быть открытой или закрытой.

В чем отличие и принцип работы.

Открытый контур состоит из переливной скважины, из которой забирается относительно теплая вода. Это обычно 5-6 ºC градусов круглый год. Жидкость поступает в теплообменник-испаритель, там охлаждается. Выходит оттуда, сбрасывается в другую скважину.

Закрытый контур представлен замкнутой трубой, делающей петлю. Труба выходит из теплового насоса. Протяженность около 500 метров без перерыва. Труба погружается в водоем. Получает тепло через собственные стенки. Внутри прибора нагревается антифриз. Впоследствии он перемещается по трубе с помощью циркуляционного насоса.

Подогревается еще раз уже на входе.

Источники тепла и способы доставки энергии

Примерно 75% отопительной энергии можно получить бесплатно из природы.

Насос типа земля вода

Грунтовый горизонтальный коллектор отличается от вертикальных скважин. Применяется там, где бурение невозможно. Тепло получается из земли и грунтовых вод. Температура почвы в любое время года составляет 5-6 ºC. Тепловой насос собирает тепло грунта с помощью коллектора.

Горизонтальный контур располагается параллельно верхнему слою почвы. Погружается на глубину около 1 метра. Собирает солнечную энергию земли, накопившуюся за лето. Вся система находится ниже уровня промерзания почвы. Устройство работает эффективно, так как температура грунта всегда плюсовая.

Рядом с домом должно быть достаточно места на участке земли под установку и устройство геотермального горизонтального коллектора.

Насос типа вода-вода

Вода — неистощимый источник энергии. Соляной зонд извлекает накопленную энергию из воды и передает ее в тепловой насос. Тот в свою очередь использует полученную энергию для обогрева и охлаждения частного дома. Применяется также для подогрева воды. Система отопления экологически безопасна и надежна.

Владелец частного дома получает пользу за счет надежности технического устройства. Обогрев и охлаждение происходит при помощи единой системы суммарного годового показателя КПД больше 4. За счет бесплатной естественной энергии для охлаждения. Система работает практически бесшумно.

Геотермальный насос типа вода-вода с использованием вертикального зонда. Как работает:

1. Носитель в виде воды или смеси воды с антифризом проходит по теплообменнику в виде вертикального зонда.
2. Нагревается на несколько градусов.
3. Зонды помещаются в вертикальные скважины необходимой глубины.
4. Важно! Глубина скважины и общая длина зонда зависят от необходимого количества тепла и типа грунта.
5. Нагретый теплоноситель отдает извлеченное из земли тепло испарителю в тепловом насосе.
6. В испаритель под давлением через капиллярные отверстия поступает хладагент.
7. Там за счет резкого уменьшения давления происходит испарение.
8. Хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя.
9. Из испарителя охлаждающее вещество в газообразном виде попадает в компрессор.
10. Газ под давлением сжимается, выталкивается в конденсатор.
11. За счет сжатия температура газа повышается.
12. В конденсаторе нагретый хладагент отдает полученное тепло в отопительный контур и окончательно переходит в жидкое состояние.

Процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута необходимая температура в помещении или в отопительном контуре. После полученного тепла терморегулятор размыкает электрическую цепь, компрессор останавливается.

При понижении температуры в отопительном контуре терморегулятор вновь включает компрессор. Тепловой насос перекачивает низкопотенциальную тепловую энергию грунта в относительно высоко потенциальное тепло для отопления объекта.

Для типа «вода-вода» специалисты рекомендуют лучший тепловой насос рассольного типа фирмы «Гелио-терм» с антифризным зондом.

Тип воздух вода

Установка воздушного теплового насоса мощностью 12 кВт в Псковской области. Прибор выглядит как конденсатор, смонтированный на фасаде здания. Тепло берет в прямом смысле из воздуха, который пропускает через систему нагрева. Выходя из установки, уже теплый воздух нагревает воду, проходящую по трубам к батареям и умывальникам.

Воздушная тепловая помпа типа «воздух-вода» устанавливают как самостоятельную отопительную систему. Можно модернизировать действующий контур отопления, тот, который уже был установлен. Например, дом построили, сконструировали систему теплый пол. Отопление помещений происходило за счет электрокотла мощностью 9 кВт.

Расчет был на то, что в ближайшее время рядом будет проложена газовая магистраль. Тогда всю отопительную систему можно перевести на газ, что дешевле, чем электричество. Но работы по возведению трубопровода так и не были запланированы. Расходы на отопление продолжали расти.

По подсчетам владельцев частного двухэтажного дома траты на электроэнергию в зимние месяцы в среднем составляли 5000 кВт. Это в пересчете на деньги по местному тарифу 15000 рублей. Для снижения затрат на отопление было решено установить тепловой насос типа «воздух-вода» мощностью 12 кВт.

Дом утеплен не полностью. Построен из газосиликатного блока, облицован фасадным кирпичом. Площадь 220 м². Для установки оборудования данного типа нет необходимости проведения земляных работ. Тепловая помпа устанавливается на фасад здания через виброопоры.

Ожидается, что расходы на отопление станут минимальными.

• испаритель;
• конденсатор;
• компрессор;
• вентиляторы.

Работают детали как в обычном холодильнике. Что происходит:

1. Уличный воздух проходит через первый теплообменник-испаритель.
2. Нагревается фреон постепенно до закипания.
3. Сжимается компрессором.
4. Продолжая нагреваться, проходит через второй теплообменник-конденсатор.
5. Отдает тепло в систему отопления.

Модель используется в технологии с поисковым компрессором. Позволяет получать температуру на выходе из испарителя в систему отопления до 60 °C .

Работа воздушной тепловой помпы сильно зависит от условий окружающей среды.

Тепловая мощность снижается пропорционально опусканию температуры наружного воздуха. Производитель заявляет стабильную работу установки до — 20 °C. Но в реальности температура, при которой тепловой насос может отапливать 200 м², составляет — 10-12 °C.

При дальнейшем снижении температуры наружного воздуха до — 15°C и ниже, насос работает как обычный электрокотел. И тогда мощности в 12 кВт будет уже недостаточно для отопления в сильный мороз.

После установки воздушного теплового насоса владельцы загородного дома посчитали затраты. В ту зиму в январе температура не опускалась ниже — 20 °C. Дом отапливался с помощью теплового насоса. Прибор эксплуатировался 4 месяца. Расход электроэнергии составил 2100 кВт.

При пересчете на деньги сумма составила 6500 рублей.

Даже за такой короткий период можно говорить об экономии. Выгода от использования воздушного теплового насоса ощущается за весь отопительный период. В целом температура на улице не была выше 5 °C. Коэффициент преобразования энергии тепловым насосом отличный. Получается, что при затраченных 3 кВт электроэнергии, на выходе было 12 кВт тепловой.

Если рассчитывать, сколько потребляет тепловой насос, видна экономия.

Как подобрать лучший геотермальный насос

При решении установить тепловой насос для системы отопления частного дома нужно выбрать подходящий тип. Обращают внимание на следующие факторы:

• тип монтажа;
• мощность устройства;
• температура теплоносителя;
• климат в области;
• близость грунтовых вод;
• качество почвы.

В соответствии с заданными параметрами подбирают лучший геотермальный, водяной или воздушный тепловой насос.

Сколько потребляет геотермальный тепловой насос

Каждое устройство будет потреблять количество энергии, заданное потребителем. Пример.

Тепловой насос потребляет 1,2 кВт. Выдает тепла 5,5 кВт. Для отопления коттеджа 120 м² с электрокотлом необходимо до 12 кВт выделяемой мощности. В данном случае использование устройства не превысит 3 кВт потребления электроэнергии.

Достоинства и недостатки

У каждого вида тепловых насосов есть достоинства и недостатки.

Преимущества устройств типа «вода-вода» в таблице:

В более дорогих аппаратах испаритель и конденсатор выполнены в виде пластин.

Тепловую энергию можно использовать на любые нужды.

Характерные черты устройства геотермального типа «земля-вода» в таблице:

Не потребуется бурить скважину.

Спиральный коллектор обладает достоинствами горизонтального и вертикальной скважины. Используется, если территории мало, а бурение невозможно.

Преимущества устройств типа «воздух-вода» в таблице:

Летом систему используют для охлаждения.

Отзывы реальных владельцев

По реальным отзывам владельцев частных домов тепловой насос называется холодильником «наоборот». Забирает тепло снаружи и переносит внутрь помещения. Система позволяет:

• экономить электроэнергию;
• устанавливать «теплые» полы без особых затрат;
• пользоваться бесплатными природными источниками — водой, грунтом, воздухом.

Впечатлениями поделился житель Краснодарского края Арам Хачатрян: «Установил геотермальный тепловой насос для отопления дома. Зимой подключаю «теплые» полы. Летом в жару охлаждаю комнаты. Газ к нам не провели. Экономлю на электричестве хорошие суммы».

Иван Окунцов, Пермь: «Морозы небольшие, но на тепло много тратим. Подключил тепловой насос, работающий на воздухе. Удобно».

Василий Пименов, инженер компании «Теплый дом»:

«Для жителей северных регионов и Сибири установки одного теплового насоса типа «воздух-вода» будет недостаточно. Мощностей прибора не хватит, чтобы поддерживать тепло в помещении, когда на улице морозы выше — 30 ºC, — 40 ºC. Потребуются дополнительные тепловые мощности.

В цокольном этаже устанавливают буферную емкость со вспомогательными электротэнами. Они подключаются к тепловому насосу».

Мария Павлова, Ростов-на-Дону:

«У нас уже есть одна скважина для питья, приготовления пищи. Пробурили еще одну для теплового насоса, использующего грунтовые воды. Пока система сбоев не дает».

Арик Кишлаев, Таганрог:

«У нас семья большая, дом громадный, земли много. Зимы не очень холодные, но тепло нужно. Раньше был котел на твердом топливе. Сейчас установили тепловой насос. У наших соседей у всех такие. Удобно. Один раз поставил, несколько лет хорошо работает, без особых трат и забот.

Пять лет назад вошли в моду».

Тепловые насосы не распространены широко в России и на территории СНГ. Популярными остаются традиционные источники тепловой энергии: электричество, газ, уголь. Ситуация меняется, так как будущее за экологически безопасными и дешевыми источниками тепла. Именно к этой категории относятся тепловые насосы.

Помогла ли вам статья?

Источник: otopleniya.net

Инверторные тепловые насосы

Сегодня в мире постепенно увеличивается спрос на технику, использующую “чистую”, возобновляемую энергию. Это связано с проблемами экологии, трудностями организации коммуникаций и даже повышением цены на “классические” энергоресурсы — газ и электричество. Это стало толчком для развития сегмента отопительного оборудования, эффективно использующего энергию альтернативных источников — тепловых насосов.

Теплонасосы предназначены для поглощения низкопотенциальной (тепла с низкой температурой) энергии и ее преобразования для отопления дома и обеспечения горячего водоснабжения.

Базовый принцип работы

Эффективность тепловых насосов обеспечена работой по термодинамическому принципу Карно. Согласно ему, термодинамическая система может выполнять механическую работу за счет теплообмена между двумя резервуарами с постоянной, но различающейся температурой рабочих жидкостей. Благодаря ему, хладагент может выполнять работу по замкнутому циклу, обеспечивая качественный теплообмен без потери эффективности и производительности на всем сроке службы.

Инверторные типы тепловых насосов

Более современный и автоматизированный тип тепловых насосов — инверторные модели. В них интегрируется инвертор — автоматика, выполняющая преобразование постоянного тока в переменный с изменением параметров напряжения. В зависимости от модели, инверторы могут быть установлены независимо или включены в систему бесперебойного питания.

Оснащение инвертором позволяет компрессорам тепловых насосов выполнять плавный пуск и автоматически регулировать режимы работы, ориентируясь на температуру наружного воздуха. Благодаря этому, прибор может поддерживать постоянную температуру в доме при любых погодных изменениях. Кроме того, инвертор улучшает и работу теплонасоса на кондиционирование. Инверторные тепловые насосы отличаются:

• повышенным КПД (СОР);
• сниженным энергопотреблением (на 20-25%);
• малой нагрузкой на электрическую сеть.
• увеличенным сроком службы установки.

Классическая конструкция инверторного теплового насоса

Теплонасос, как отдельная установка, представляет собой блок, состоящий из четырех основных агрегатов, соединенных между собой контуром трубопровода, по которому циркулирует хладагент. Схема включает:

• испаритель;
• компрессор с инвертором;
• конденсатор;
• дроссельный (расширительный) клапан.

Испаритель представляет собой закрытую камеру, в которой проходит часть трубопровода внешнего теплообменника и часть трубопровода собственного контура теплонососа (чаще в виде змеевика). Камера предназначена для эффективного теплообмена между двумя контурами.

Компрессор является устройством, предназначенным для повышения давления и обеспечения бесперебойного перемещения газообразного хладагента. Компрессор дополнен инвертором — преобразующей автоматикой, которая помогает плавно регулировать параметры рабочих режимов и снижать нагрузку на электросеть.

Конденсатор является закрытой камерой, объединяющей часть трубопровода домашней системы отопления и собственного контура теплонасоса (чаще в виде змеевика). В конденсаторе происходит окончательный теплообмен, поэтому эта камера имеет низкую теплопроводность (для снижения теплопотерь). Дроссельный (расширительный) клапан является терморегулирующим устройством, выполняющим задачи регулировки температуры и давления внутри замкнутой системы. Хладагентом в теплонасосах выступают рабочие жидкости, имеющие низкую температуру кипения. Чаще всего для этого используется фреон или аммиак.

Схема тепловых насосов

Для работы теплонасосов используется три контура:

1. Внешний, который предназначен для поглощения низкопотенциальной энергии.
2. Внутренний контур теплонасоса, в котором циркулирует хладагент с низкой температурой кипения, осуществляющий передачу энергии.
3. Контур домашнего отопления, получающий высокотемпературную энергию.

• горизонтального коллектора;
• вертикального зонда;
• водоразмещенного коллектора;
• внешнего блока.

• “грунт-вода”;
• “вода-вода”;
• “воздух-вода”;
• “воздух-воздух”.

Оборудование системы «грунт-вода» поглощает низкопотенциальное тепло грунта и передают его рабочей жидкости водяной системы отопления. Для работы этих установок нужен геотермальный теплообменник. Внешний контур грунтовых теплонасов может быть сделан в виде горизонтального коллектора или геотермального зонда.

Горизонтальные коллекторы

Горизонтальные коллекторы представляют собой замкнутый контур из труб, собранный змейкой, зигзагом или спиралями. Начало и конец такого трубопровода по траншеям подводятся к дому и выступают в качестве «подачи» и «обратки». Глубина установки — не меньше 1.5-2 метра. Минимальное расстояние от дома — 3 метра. Если есть необходимость, горизонтальные коллекторы могут укладываться в несколько ярусов с «прослойкой» грунта не меньше 1 метра.

Геотермальные зонды

Геозонды представляют собой две трубы, соединенные U-образным наконечником. Для из установки используются геотермальные скважины диаметром до 200 мм и глубиной до 200 метров. При необходимости вместо одной можно использовать несколько менее глубоких скважин. В таком случае теплообменник делится на несколько контуров и объединяется на поверхности через гребенку.

Для скважин не нужны обсадные трубы, а после установки зонда они не закапываются, а тампонируются — заполняются специальным строительным составом. Тампонаж гарантирует защиту трубопровода и повышает теплообмен.

Инверторные тепловые насосы «вода-вода»

Водяные теплонасосы поглощают низкотемпературную энергию из открытых водоемов. Оборудование используется с водяной системой домашнего отопления. Теплонасосы «вода-вода» используют водоразмещенный теплообменник — контур, монтируемый на глубине от 3 метров. Такие теплообменники, как и геотермальные коллекторы, могут быть собраны зигзагом, змейкой или в виде спиралей.

Трубы, ведущие к внешнему теплообменнику, укладываются в глубокие траншеи, что исключает промерзание теплоносителя. Кроме этого, теплообменники выдяных теплонасосов могут размещаться в слоях грунтовых вод. Для этого используются глубинные скважины, полученные бурением на воду (в том числе с установкой обсадных труб). При этом, такой вариант размещения делает монтаж системы дороже.

Тепловые насосы «воздух-вода»

Эти теплонасосы используют низкопотенциальную энергию, содержащуюся в воздухе, для ее преобразования и нагрева воды в домашней системе отопления. Оборудование этой группы может быть в виде:

• моноблока;
• сплит-системы.

Тепловые насосы «воздух-воздух»

Основным источником тепловой энергии, как и типом носителя, получающего ее, является воздух. То есть это теплонасосы используются для воздушного отопления. Задачи внешнего теплообменного контура, как и воздушных тепловых насосах «воздух-вода» выполняет уличных моноблок или внешний блок сплит-системы.

Для поглощения достаточного объема воздуха они используют мощные встроенные вентиляторы, а для обеспечения нужного температурного режима — встроенные нагревательные элементы. Блоки могут устанавливаться на платформах (пьедесталах) или закрепляться на стенках. Для подавления шумов и вибраций на монтажную поверхность дополнительно крепятся амортизаторы или прокладки. Внешние блоки подключаются к оборудованию в доме с помощью специальных трубок, которые нужно утеплять, как и место их ввода в дом.

Последовательность действий

Тепловые насосы не производят тепловую энергию, а только поглощают ее и преобразовывают для дальнейшего использования. Поэтому, для работы этого оборудования не нужно топливо. Процесс отопления с помощью теплонасосов осуществляется по следующему циклу:

1. Тепло, получаемое от внешних источников (земли, воды, воздуха) поглощается внешним теплообменником (в среднем не больше 10 градусов) и передается в корпус теплонасоса.
2. Хладагент, циркулирующий по второму контуру, поглощает тепло от теплоносителя первого контура, нагревается до температуры 5-8 градусов и закипает. В газообразном состоянии он подается к компрессору.
3. Компрессор выполняет сжатие газа. На этом этапе температура хладагента увеличивается до 60-70 градусов. Разогретый газ под высоким давлением поступает в конденсатор.
4. В камере-конденсаторе хладагент передает тепло теплоносителю системы домашнего отопления. Он нагревается до температуры 50-60 градусов.
5. После теплообмена дроссельный клапан сбрасывает избыточное давление. Остывший хладагент с нормальным давлением возвращается в исходное жидкое состояние и по замкнутому контуру снова поступает в испаритель.

Нагретый тепловыми установками теплоноситель оптимально распределять по дому по двум независимым веткам:

• одна — напрямую к водонагревательному бойлеру;
• вторая — к распределительной гребенке с подключенными отопительными приборами.

Показатели эффективности

Тепловые насосы работают от электросети, но электроэнергия расходуется только на работу компрессора. Такая энергоэффективность существенно увеличивает СОР (СОР — соотношение потраченной электроэнергии к полученной тепловой энергии). СОР зависит от теплоемкости источников и составляет:

• 2-3 для воздушных теплонасосов;
• 4-4.5 для грунтовых теплонасосов;
• 4-5 для водяных теплонасосов.

Экономический эффект

Для получения тепла с помощью тепловых насосов не надо топливо и большие затраты энергии. Это делает их дешевыми в повседневном использовании. Отопление теплонасосами дешевле отопления:

• твердотопливными котлами на 50-60%;
• газовыми котлами на 70-80%;
• электрическими приборами на 300-350%.

Это показатели могут незначительно меняться для разных типов теплонасосов, но наглядно демонстрируют экономичность этих установок. Кроме того, это также ускоряет окупаемость оборудования.

Работа инверторных тепловых насосов на охлаждение

Теплонасосы могут одновременно работать на отопление дома и его охлаждение (кондиционирование). Это делает установки демисезонными и позволяет использовать их в качестве альтернативы кондиционерам. Теплонасосы могут использоваться для охлаждения двух типов:

• пассивного;
• активного.

Под пассивным кондиционированием понимается охлаждение без включения дополнительного оборудования. Для его использования в контур установки монтируется трехходовой клапан, циркуляционные насосы и теплообменник. При этом, из схемы исключается компрессор. При такой схеме теплообмен происходит напрямую между уличным теплообменником и системой домашнего отопления.

Фактически при пассивном охлаждении теплонасос становится холодильником. Производительность системы пассивного кондиционирования зависит от климатических условий и имеющихся в доме источников тепла. При этом, пассивные системы очень энергоэффективны — при расходе 1 кВт электричества можно получить до 20 кВт холода.

Активное кондиционирование

При использовании активной системы кондиционирования рабочий цикл, выполняемый теплонасосами, запускается в обратном порядке. То есть, конденсатор выполняет задачи испарителя и наоборот. Для работы активного охлаждения в контур теплонасоса интегрируются дополнительные элементы: четырехходовой клапан и вспомогательный дроссельный клапан.

При активном кондиционировании задействуется компрессор, который выделяет паразитное (лишнее) тепло и потребляет электроэнергию. Поэтому, производительность активной системы ниже, чем пассивной, но ее работа стабильнее. При расходе 1 кВт электроэнергии теплонасосы с принудительным кондиционированием могут выработать до 4 кВт холода.

Особенности эксплуатации инверторных тепловых насосов

Использование тепловых насосов для отопления и кондиционирования имеет особенности, которые стоит учитывать при выборе этого оборудования.

1. Теплонасосы нагревают теплоноситель в домашней системе до температуры не выше 65 градусов. Для классических радиаторов такой температуры может быть недостаточно. Поэтому с теплонасосами лучше использовать системы теплый пол или теплые стены, которым хватает температуры теплоносителя до 40 градусов.
2. Из-за низкой рабочей температуры важно минимизировать теплопотери дома. Поэтому, перед установкой теплонасоса дом желательно утеплить.
3. Мощность теплонасосов рассчитывается с запасом, как и длина теплообменного контура, поглощающего низкопотенциальное тепло. Это нужно, чтобы компенсировать сезонные изменения теплоемкости и возможные путевые потери.
4. При использовании грунтовых и водяных теплообменников важно, чтобы он был удален от дома не дальше, чем на 100 метров.
5. Наличие инвертора в оснащении установок позволяет использовать их в качестве основного (единственного) отопительного прибора и в качестве вспомогательного оборудования.

Внешние теплообменные контуры, используемые для поглощения тепла из грунта и воды (открытых водоемов или грунтовых вод) монтируются на глубину, что усложняет их обслуживание. Поэтому надо, чтобы теплообменник был собран правильно и качественно. Чтобы это обеспечить, надо следовать некоторым правилам.

1. Теплообменнные контуры лучше собирать из пластиковых ПВД-труб (полиэтилен высокого давления). Срок из службы может достигать 50-70 лет, а параметры позволяют выдерживать давление до 10 атмосфер.

1. Оптимальный диаметр используемый труб — 30-40 мм. Такое сечения трубы достаточно для эффективного и равномерного поглощения тепла.
2. Желательно выбирать бесстыковые способы соединения — с помощью колен, муфт, переходников. Они исключают появление течей и других повреждений.
3. При монтаже грунтовых (горизонтальных и вертикальных) и водоразмещенных теплообменников важно обеспечить надежность их фиксации в нужном положении. Для этого лучше использовать специальные кронштейны из комбинированных материалов. Эти крепления обеспечивают надежность и не подвержены коррозии.
4. Перед закапыванием контура и ведущего к нему трубопровода надо обязательно провести гидравлические испытания с избыточным давлением. Подтверждением целостности контура считается отсутствие течей и снижения давления в системе.

Как и другое теплотехническое оборудование, инверторные теплонасосы не лишены преимуществ и недостатков.

Преимущества

• Экологичность. Установки работают без топлива и потребляют минимум электричества — только на работу компрессора и циркуляционных насосов системы. Благодаря этому, даже в самые холодные месяцы отопление этим оборудованием обходится дешево.
• Автоматизация. Современные теплонасосы оснащаются блоками управления и защитной автоматикой. С ее помощью можно автоматизировать контроль температурных режимов и обеспечить корректность выполнения рабочего цикла. Теплонасосы, оборудованные инверторами, могут неделями и месяцами работать без перенастройки.
• Многозадачность. Тепловые насосы могут зимой отапливать дом, а летом охлаждать (кондиционировать) его. При этом, обе функции выполняются эффективно и стабильно.
• Безопасность. При потреблении низкопотенциальной энергии теплонасосы не вредят окружающей среде, а при выработке тепла не производят вредных веществ, которые могут навредить атмосфере и людям, проживающим в доме.
• Вариативность. Для тепловых насосов могут использоваться внешние теплообменники разных типов, потребляющие энергию из разных источников. Благодаря этому, теплонасосы в том или ином виде могут устанавливаться практически в любом частном доме.
• Компактность. Современные блоки теплонасосов, устанавливаемые в доме, имеют компактные размеры, поэтому для них не нужны большие котельные. Кроме того, оборудование работает практически бесшумно (всего один источник шума — компрессор), поэтому их, можно устанавливать даже в жилых комнатах.

• Высокая цена. Тепловые насосы дороже газовых и твердотопливных котлов, а также приборов электрического отопления. Кроме того, размещение геотермальных контуров (нужных для поглощения тепла из грунта и воды), подразумевает выполнение трудоемких земляных работ. Из-за этого, внедрение теплонасосов требует больших первоначальных вложений, что увеличивает срок их окупаемости.
• Зависимость от электричества. Для работы теплонасосов нужно постоянное энергоснабжение компрессора установки. Аварийная остановка системы приведет к быстрому охлаждению дома. А при использовании воздушных теплонасосов с внешним блоком даже может привести к его обледенению. Поэтому надо обязательно иметь запасной источник питания — генератор.

Инверторные тепловые насосы, как представители категории энергоэффективного оборудования, способны стать реальной заменой традиционному отопительному оборудованию, использующему газ, твердое топливо и электричество.
Использование этих установок позволяет организовать дешевое, стабильное и автоматизированное отопление, не требующее топлива и сложного обслуживания.

Источник: alterteplo.ru