Тепловой насос для обогрева дома: установка своими руками

Самым популярным способом теплоснабжения на данный момент является использование газовых и твердотопливных котлов отопления и реже — электрических. Однако также существует простая и в тоже время высокотехнологичная схема отопления — это тепловые насосы (ТН). Они пока не получили широкого распространения, хотя их преимущества очевидны.

Принцип работы ТН для отопления дома напоминает работу холодильника. Они не сжигают невосполнимые запасы природных ресурсов, не наносят вред окружающей среде и дают экономию на энергоносителях, так как последние с каждым годом дорожают. Если установить ТН, то это позволит не только отапливать, но и охлаждать помещение в летний зной.

тепловой насос

Что такое тепловой насос

ТН — это паровая компрессионная установка, которая способна переносить тепловую энергию от холодных источников к теплым. Тепло передается при помощи хладагента за счет испарения и конденсации, который циркулирует внутри замкнутого контура. Эта установка потребляет электрическую энергию только на то, чтобы фреон циркулировал внутри замкнутого контура.

Тепловой насос воздух-воздух – устройство, расчеты, выбор производителя

Принцип действия

Принцип работы ТН основан на способности хладагента поглощать либо отдавать тепло во время изменения агрегатного состояния. Схематично его можно представить в виде системы, которая состоит из трех контуров.

Теплоноситель находится в первом и переносит энергию от источника с низкопотенциальным теплом. Во втором контуре хладагент циркулирует. Он периодически испаряется и отбирает тепло первого контура, потом конденсируется и отдает его третьему контуру. По третьему контуру циркулирует вода, которая переносит тепло в систему отопления.

Работа ТН на примере вода — вода:

  1. Контур с антифризом размещается на дне водоема. Проходя по контуру, антифриз нагревается до температуры около 6—8 °С и подается на теплообменник. Задача антифриза заключается в передаче тепловой энергии воды хладагенту.
  2. Теплообменник является важнейшим элементом конструкции. Это устройство состоит из испарителя и конденсатора.
  3. В компрессоре газообразный хладагент сжимается, в результате повышается его температура.
  4. Далее в конденсаторе он превращается в жидкость, а тепловая энергия нагревает стенки теплоносителя.
  5. Таким образом, принцип работы ТН основан на том, что при переходе хладагента в газообразное состояние он забирает тепло у воды, а при переходе в жидкое состояние — отдает тепло отопительной системе.

Принцип функционирования теплового насоса

Конструктивные особенности

Имеются различные виды ТН, но все они основаны на использовании принципа получения тепла или холода методом разделения тепловой энергии и ее переноса. Лишь один ТН Френетта отличается другим способом.

Кавитационный способ получения тепловой энергии при помощи гидродинамического генератора является разновидностью ТН. Тепловая энергия, которая расходуется на отопление здания, является следствием преобразования энергии, осуществляемого при помощи насоса. Причем он получает тепло без сжигания топлива, а при помощи охлаждения наружной среды и выделения тепловой энергии внутри помещения. То есть в этом случае закон сохранения энергии соблюдается: сколько тепловой энергии забирается из внешней среды, столько же и выделяется внутри здания.

Большинство таких устройств бытового назначения используют тепло солнца, которое накапливается поверхностью земли, водой или воздухом. Поэтому по типу первого контура все конструкции можно разделить на воздушные, грунтовые и водяные.

москва

Преимущества использования

Главными преимуществами применения ТН являются использование современных технологий для обеспечения экономической эффективности.

Преимущества:

  1. ТН использует электроэнергию для производства тепла наиболее эффективным способом. При затратах одного киловатта электроэнергии вырабатывается до четырех киловатт тепловой энергии. Между собой производители тепла сравниваются при помощи коэффициента преобразования тепла (KПT).
  2. Экологичность. Аппарат при работе не сжигает топливо, не выбрасывает в окружающую среду вредные вещества. Ни в воздухе, ни в почве не накапливаются вредные для здоровья людей соединения. Хладогены не содержат хлоруглеродов, а значит они не разрушают озоновый слой планеты.
  3. Возможность повсеместного использования. Воздух, вода и земля есть повсюду, что позволяет тепловые насосы использовать в разных местах Земли. Если электричество отсутствует, тогда можно применять ветряные, дизельные или бензиновые генераторы.
  4. Многофункциональность. ТН, у которых имеется реверсивный клапан, способны обогреть дом в холодное время года и обеспечить горячим водоснабжением, а также охладить воздух в летнюю жару. Летом ТН используется кондиционером и нагревателем воды для дома и бассейна.
  5. Безопасность. При работе агрегата отсутствует открытый огонь, не используется топливо, нет выделений опасных газов. Узлы системы выше 90 °С не прогреваются, а значит, причиной пожара стать не могут. Таким насосам не вредят простои, ими можно эффективно пользоваться даже после продолжительных остановок.

купить тепловой насос для отопления дома цена

Недостатки

Главным и, возможно, единственным недостатком ТН является цена. Для обогрева дома площадью около 100 м² нужен агрегат мощностью более шести киловатт и стоимостью более 150 тысяч рублей, а также дополнительные затраты на монтаж.

ТН оправдывают себя только в зданиях, где потери тепла составляют не более ста ватт на квадратный метр. Значит, чем дом теплее, тем выгоднее использовать насос. Собственно, это касается всех видов отопления.

КПТ выше тогда, когда разница между температурой теплоносителя в системе и в контуре отопления минимальна. При низкотемпературной системе обогрева достигается максимальная эффективность, например, в системе отопления «теплый пол».

Виды насосов

В зависимости от того, какие типы источников используются для того чтобы получить тепловую энергию, ТН можно разделить на категории.

Геотермальные системы

В качестве источника тепла у ТН используется запасенная тепловая энергия земли. Такие насосы считаются самыми эффективными, потому что температура грунта остается постоянной в течение всего года.

Эти системы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Но для их применения требуется довольно большая площадь под горизонтальные трубы. Для вертикальных систем необходимо выполнить значительные земляные работы.

Геотермальные тепловые насосы

Геотермальные с открытым циклом

В качестве теплообменника у ТН используется вода из водоема. Она после использования в качестве теплообменной жидкости снова возвращается в водоем. Допускается при наличии достаточного объема чистой воды и разрешения экологического законодательства.

тепловой насос

Насосы закрытого цикла с теплообменником

Установка теплового насоса является самым эффективным вариантом, но в то же время и самым затратным.

Замкнутый тип ТН делится дополнительно на:

  1. Горизонтальные — самые эффективные при условии, что имеется доступ к большим по площади земельным участкам. Размещаются в траншеях, которые расположены ниже промерзания грунта.
  2. Вертикальные — используются в тех случаях, когда нет достаточного по площади земельного участка. Используются скважины глубиной до 200 метров — в них монтируются теплообменники.

установка теплового насоса

Воздух — воздух и воздух — вода

Тепловую энергию воздушный ТН берет из атмосферы. Для монтажа такая конструкция отличается простотой.

Положительные свойства:

  • поставить оборудование так же легко, как подключить кондиционер или холодильник;
  • для установки не нужен большой теплообменник;
  • после подключения сразу готов к работе;
  • установка требует минимального обслуживания;
  • не нужно монтировать систему отопления;
  • обладает низкой стоимостью;
  • отсутствует бак-накопитель.

Но такой насос обладает и существенными отрицательными свойствами:

  • большая зависимость степени потребления электроэнергии от температуры уличного воздуха;
  • необходимость в резервном источнике тепла при сильных морозах;
  • наружный блок в морозы может обмерзать.

Воздух — воздух

Воздушный насос по принципу работы напоминает тот, что применяется в кондиционере в режиме обогрева с единственным отличием: ТН настроен на отопление, а кондиционер — на снижение температуры в комнате.

Принцип действия установки воздух — воздух заключается в следующем. Воздух, даже при низких температурах, имеет некоторое количество энергии. Только при абсолютном нуле тепловая энергия отсутствует. Большинство ТН способны получать тепло при температуре -15 °С. В настоящее время некоторые производители выпускают станции, сохраняющие отбор тепла при -30 °С. Забор тепла происходит при помощи испарения фреона, который циркулирует по внутреннему контуру. Для этой цели используется испаритель, в котором хладагент преобразовывается из жидкого состояния в газообразное. При этом поглощается тепло.

Следующим блоком, который расположен в этой системе теплоснабжения, является компрессор, который фреон из газообразного состояния превращает в жидкое. При этом выделяется тепло. Эффективность установки воздух — воздух напрямую зависит от температуры окружающей среды. Чем она ниже, тем производительность станции уменьшается.

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух

Система вода — вода

При такой системе во внутреннем контуре циркулирует легко испаряющаяся жидкость, например, фреон. В качестве контура внутри помещения могут быть водяные трубы, регистры или батареи, заполненные водой.

В качестве внешнего контура может выступать любой водоем с достаточно большим количеством воды — река, озеро или пруд. В этом случае теплоноситель забирает тепло из внешнего контура и отдает его контуру внутри помещения.

Тепловой насос вода-вода

Насос типа воздух-вода

ТН типа воздух — вода является наиболее универсальной моделью. Она весьма эффективна в теплое время года, но в холодное время производительность существенно падает.

Простой монтаж является преимуществом системы — подходящее оборудование монтируется в любом месте. Тепло, которое удаляется из помещения в виде газа либо дыма, может повторно использоваться.

Водяной ТН берет тепло из грунтовых вод, которые прокачиваются через испаритель. Подобный ТН отличается неплохой эффективностью и повышенной стабильностью: эффективность — это результат значительной теплоотдачи воды. Разумеется, для использования установки такого типа нужно, чтобы грунтовые воды на территории имелись в достаточном количестве. Желательно, чтобы вода находилась не глубже 30 метров.

Тепловые насосы

Установка своими руками

Перед установкой самодельного ТН и даже покупного желательно составить проект отопления. Предварительно производится расчет тепловых потерь в помещении. Это требуется для того, чтобы подобрать наиболее эффективный насос, который будет снабжать теплом в необходимом количестве. Для монтажа оборудования требуется оценка технических условий.

Если хочется приобрести ТН, который берет тепло из земли, тогда нужно изучить состав грунта и глубину его промерзания. Перед установкой пробурить отверстия на необходимую глубину.

При установке ТН «вода — вода» требуется изучить водоем и глубину его промерзания. Потом сделать вычисления необходимой длины контура и оптимальной глубины для погружения рукава.

Средняя стоимость проектирования и подготовительных работ составляет около 35 тысяч рублей (без бурения). Сама установка насоса не требует много времени и занимает примерно 2-3 рабочих дня.

При установке ТН необходимо придерживаться намеченного плана работ:

  • бурение скважины;
  • установка зондов и их погружение на глубину;
  • погружение коллектора, в который установлены теплообменники;
  • опускание труб с теплоносителем, а также — с хладагентом;
  • разводка труб и их соединение;
  • установка баков, снабженных термометром и нагревательным элементом;
  • подключение к электросети;
  • подключение к системе отопления дома;
  • пробный запуск системы.

Тепловой насос для отопления дома своими руками — Rmnt.ru

Нюансы эксплуатации

Для эффективного использования принципа работы ТН требуется соблюдение нескольких условий.

Во-первых, обогреваемое помещение необходимо утеплить. Потери тепла не должны составлять более 100 Вт/м2.

Тепловой насос выгодно применять для отопления низкотемпературных систем, например, системы «теплый пол». Количество преобразования тепла зависит от соотношения температуры входного и выходного контуров. В этом случае каждый потраченный киловатт электроэнергии перекачает в дом около пяти киловатт тепла.

Особенности отопления дома зимой

Для стабильного отопления при помощи ТН в зимний период требуется монтировать системы, где в качестве теплообменника используется водоем с достаточным запасом воды или грунт. Систему воздух — воздух можно в зимний период эксплуатировать в местности с мягким климатом, где температура наружного воздуха редко опускается ниже нуля градусов.

В зимний период также желательно использовать дополнительные источники тепла — тогда при значительном понижении температуры наружного воздуха можно использовать именно их. В этом случае нет необходимости использовать ТН с большой избыточной мощностью, которая практически никогда не нужна, но которая существенно влияет на его цену.

Тепловой насос воздух-воздух

Примерная стоимость системы отопления и расходы на эксплуатацию

Купить тепловой насос для отопления дома, цена которого соответствует окупаемости за 3 года, можно в Москве у таких фирм как Nibe, Vaillant, Brosk, Henk.

ТН фирмы Cooper & Hunter приспособлен к работе в северных странах и эффективно работает при температурах от минус 25 °С до плюс 48 °С — эффективную и стабильную работу обеспечивает специальный алгоритм, обеспечивающий нормальное функционирование при отрицательных температурах.

Технические данные:

  • внешний + внутренний блок;
  • режимы обогрева и охлаждения;
  • предназначен для водяного отопления и ГВС (горячего водоснабжения);
  • мощность обогрева — 9,6 кВт.

Цена под ключ ТН в среднем составляет приблизительно 300—400 тысяч рублей. Система «воздух — вода» — самый дешевый вариант, так как для нее не требуется производить дорогостоящие земляные работы.

Стоимость установки насосов зависит от различных факторов: выполняемых ими функций, площади здания, перечня работ, выбора производителя.

Примерные цены:

  • если площадь дома составляет 80—120 кв. м, то цена будет от 334 до 500 тысяч рублей;
  • если площадь дома — 220—280 кв. м, установка ТН обойдется от 520 до 800 тысяч рублей;
  • высокотемпературный ТН «Корса-32В» стоит примерно 560 тысяч рублей;
  • модель «Корса-10» среднетемпературная — около 320 тысяч рублей.

    Тепловой насос

    Как сделать насос своими руками

    ТН изготовить своими руками вполне реально, но для этого необходимо найти хороший компрессор. Его можно купить в магазине запасных частей или использовать от старого холодильника или кондиционера.

    В качестве конденсатора используется бак из нержавейки — приблизительно на 100 литров. Для контура отлично подойдут тонкие медные сантехнические трубки.

    Этапы изготовления:

    1. С помощью уголка закрепить компрессор к стене в месте, где будет размещаться ТН.
    2. Далее сделать змеевик из медных трубок: обмотать их вокруг подходящего цилиндра. Шаг намотки по змеевику должен быть одинаковым.
    3. Бак нужно разрезать на две половинки, внутрь вставить змеевик и заварить обратно. При этом в нем необходимо сделать несколько входных отверстий, через которые вывести трубки змеевика.
    4. В качестве испарителя можно использовать пластиковую бочку — в нее завести трубки внутреннего контура.
    5. Далее в схеме нужно создать избыточное давление для проверки герметичности.

    Для транспортировки прогретой воды можно использовать обычные ПВХ-трубы (из поливинилхлорида). Заправку системы фреоном желательно сделать совместно со специалистом.

    Тепловой насос воздух вода R-134 своими руками

    Как изготовить тепловой насос Френетта своими руками

    Видео

    В видео рассказывается все о ТН системы «вода — вода»: принципах работы, типах, преимуществах и недостатках, правилах монтажа.

    author

    главный редактор

    Автор публикации
    Все про утепление и отопление дома и квартиры
    Отзывы и комментарии
    Обсуждения
    Спасибо за просвещение ! Всё лаконично и понятно . Убедился , что наши сантехники - барыги много не знают из
    К какому типу утепления отнести бетон (хорошее, среднее, не утеплены внешние стены)? (дом
    что это за кател такой раз в 4 дня? я свой убрал задолбался топить каждый 4 часа подкидывать