Тепловой насос для отопления дома: как выбрать

Запасы привычных энергоносителей постепенно истощаются, что заставляет людей обращать внимание на альтернативные источники энергии. Теплонасосы являются весьма эффективным средством обогрева строений, но заводские модели отличаются высокой стоимостью. Чтобы сделать тепловой насос своими руками для отопления дома, необходимо разобраться с его принципом работы и конструкцией.

Что такое воздушный тепловой насос

Воздушный тепловой насос (тепловой насос «воздух-воздух»)– это комплексная установка, которая способна обогреть помещение за счет того, что извлекает тепло из окружающей среды. Устройство может выступать как основным агрегатом, так и дополнением к уже имеющейся системе отопления. Данный вид техники достаточно распространен в США, где комплекс из нескольких воздушных насосов обогревают целый многоквартирный дом. Существуют различные модели, которые отличаются своей мощностью, производительностью и функциональностью. В стандартную комплектацию входят следующие элементы:

Что такое воздушный тепловой насос
  • испаритель – нагревает хладагент и переводит его в газообразное состояние;
  • компрессор – осуществляет циркуляцию хладагента в системе и поддерживает стабильное давление;
  • вентиляторы – осуществляют забор воздуха;
  • конденсатор – позволяет хладагенту вернуться из газообразного состояния в жидкое;
  • вентиль – отвечает за регулировку температуры;
  • хладагент – основной компонент и наполнитель установки. Он отбирает теплый воздух с улицы и направляет его в помещение.
  • блок управления – контролирует стабильную работу установки, отвечает за внутренние процессы и предупреждает о неисправностях.
Что такое воздушный тепловой насос

Однако в зависимости от модели и производителя, данный перечень может быть расширен. В настоящее время рынок представлен огромным выбором воздушных тепловых насосов. Поэтому каждый сможет подобрать подходящую модель. Стандартное устройство способно обеспечить помещение 4,5 КВт тепла, израсходовав при этом 1 КВт электроэнергии. Монтаж осуществляется достаточно просто. Для этого не нужно рыть котлованы или колодцы, нет необходимости проводить сложные коммуникации и, самое главное, под воздушный тепловой насос не требуется отдельная комната.

Что такое воздушный тепловой насос

Принцип действия

Теплонасос представляет собой комплект оборудования, задачей которого является сбор тепловой энергии и ее доставка к потребителю. Источником теплоэнергии может быть любая среда либо тело с температурой выше 1 градуса. Чтобы глубже разобраться с принципом работы этих устройств, следует познакомиться с их функциональными особенностями:

  • Агрегат не производит теплоэнергию самостоятельно.
  • Для работы теплонасоса необходима электроэнергия.
  • В основе принципа работы аппарата лежит цикл Карно, используемый во всех холодильных установках.
Принцип действия

За последнее время технология изготовления тепловых насосов значительно улучшилась. Современные агрегаты способны забирать тепловую энергию из воздуха с температурой до -30 градусов, а также воды и почвы – до 2 градусов. В цикле Карно рабочим телом является фреон. Это газообразное вещество начинает кипеть при минусовой температуре. Хладагент последовательно испаряется и конденсируется в двух теплообменных камерах, поглощая при этом энергию из окружающей среды. Затем он транспортирует ее к потребителю.

Схема теплового насоса аналогична принципу действия кондиционера, работающего на обогрев:

  • Пока фреон находится в жидком состоянии, хладагент циркулирует по трубам теплообменника. Забирая теплоэнергию из окружающей среды, фреон закипает и начинает испаряться.
  • Затем газ попадает в компрессор, который повышает давление до нужного значения. В результате точка кипения хладагента повышается, и вещество конденсируется при более высокой температуре.
  • Проходя через внутреннюю теплообменную камеру, фреон отдает накопленную энергию теплоносителю и снова переходит в жидкое состояние.
  • После этого газ поступает в ресивер и дроссель. Когда давление вещества снижается, рабочий цикл повторяется.
Принцип действия

Чтобы понять принцип действия агрегата и узнать, как устроен тепловой насос, должна быть изучена схема.

Читайте также:  Как почистить теплообменник газового котла

Принципы работы

Для обогрева здания используется перенос энергии источника низкого потенциала (температуры) теплоносителем к потребителю. В технологическом процессе используется закон термодинамики, обеспечивающий выравнивание тепловых энергий двух систем с разными температурами: передача мощности горячего источника холодному потребителю.

При использовании тепла окружающей среды осуществляется повышение его температурного потенциала для обогрева и горячего водоснабжения.

Источником регенеративного тепла могут быть:

  • поверхность земли или ее объем;
  • водная среда (озеро, река);
  • воздушные массы.

Более популярны модели, забирающие энергию от земли, поверхность которой обогревается солнечными лучами и энергией внешнего и внутреннего ядра планеты. Они отмечаются:

  1. лучшим сочетанием потребительских качеств;
  2. эффективностью;
  3. ценой.

Виды тепловых насосов

Классифицироваться оборудование этого типа может по источнику потребляемого тепла и расположению внешнего контура. В первом случае различают системы:

  1. Грунт-вода. В качестве теплоносителя в таком оборудовании используется вода или антифриз. Контур же располагается под землей.
  2. Вода-вода. Трубы системы отопления этого типа прокладываются в каком-нибудь располагающимся поблизости водоеме.
  3. Воздух-вода. В этом случае в качестве источника тепла используется воздух.
  4. Воздух-воздух. В качестве и теплоносителя, и источника тепла в данном случае выступает воздух.

По расположению контура системы отопления с тепловым насосом подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

Геотермальные тепловые насосы — нужно ли разрешение на строительство или уведомление?

Среди перечисленных в действующем законодательстве строительных работ, выполнение которых не требует разрешения на строительство или уведомления, является установка теплового насоса. Но это не касается теплообменника. Но поскольку от обязанности получения разрешения освобождаются индивидуальные очистные сооружения сточных вод, требующие выполнения аналогичных земляных работ, то при строительстве горизонтального теплообменника в земле, на практике, также разрешение на его строительство может не потребоваться (лучше уточнить это в районных городских управлениях). Иначе, достаточно сообщить о намерении построить и подождать 30 дней для получения согласования.

Геотермальные тепловые насосы — нужно ли разрешение на строительство или уведомление?

Земляные работы, связанные с монтажом такой установки могут подлежать ограничениям, предусмотренным водным кодексом, в случае проведения работ в защитной зоне водозабора.

А постройка вертикального теплообменника производится в соответствии с положениями законов геологического и горного Права. В этом случае требуется разработка проекта геологических работ, который необходимо предоставить в компетентные органы администрации не позднее, чем за восемь недель до предполагаемого срока начала работ.

Геотермальные тепловые насосы — нужно ли разрешение на строительство или уведомление?

Собираясь проводить буровые работы необходимо подать пакет документов с заявкой в компетентные органы Государственной администрации, не позднее, чем за две недели до предполагаемого срока их начала. Бурение может быть выполнено только лицами с соответствующей квалификацией, в соответствии с выданным ордером на земляные работы.

Читайте также:  Инфракрасные панели отопления: виды, принцип работы, порядок монтажа

Принцип работы тепловых насосов

Принцип работы современного теплового насоса разработан инженером Карно. Обогрев жилья выполняется по определенному циклу. Прежде всего, используется специальный хладагент – газ, подобный фреону. Через тончайшие капилляры он под очень высоким давлением попадает в специальную камеру. Там давление значительно меньше, чем то, которое воздействовало на газ – и благодаря этому происходит довольно быстрое испарение.

Испаряясь, газ забирает тепло у стенок испарительной камеры. В последней из камер происходит активный отбор тепла у используемого контура (водного, земляного, воздушного). После этого хладагент, который находится в парообразном состоянии, сжимается посредством применения специального компрессора. Именно в этот момент и наблюдается значительное повышение температуры газа – а сам он перемещается в специальный отсек – конденсатор. Примерная температура газа в конденсаторе – 85-125 градусов.

Рекомендуем к прочтению:Насос для котла отопления

Принцип работы тепловых насосов

Принцип работы тепловых насосов

Именно от этого тепла и происходит прогрев теплоносителя – это делается в специальном теплообменнике. А горячий теплоноситель легко перемещается по отопительной системе при помощи циркуляционного насоса. В том же конденсаторе происходит и охлаждение хладагента. А он, остывая, вновь возвращается к капиллярам. Именно таким образом цикл Карно постоянно повторяется.

Расчёт контура теплоснабжения

  • назначение здания;
  • его общая площадь;
  • количество этажей, площадь каждого из них;
  • высота потолка;
  • желаемая (требуемая) температура в помещении;
  • стены (материал, толщина слоя);
  • тип и общая площадь остекления;
  • наличие системы вентиляции и её характеристики;
  • спрос на горячую воду, количество точек;
  • нагреватели и их тип;
  • присутствие/отсутствие земли/воды поблизости;
  • наличие/отсутствие ограничений на электричество.

Можно быстро предварительно рассчитать энергетические потребности дома по формуле:

P = V x C x T,

где V — объем жилья в м 3;

C — коэффициент строительства C = 0,75, если дом очень хорошо изолирован (RT2005) C от 0,9 до 1,3, когда дом плохо изолирован C = 1,6;

T — разница между требуемой температурой в доме и самой низкой температурой наружного воздуха в холодный период года для географической зоны места размещения строения.

Пример: Дом площадью 200 м², высотой 2, 5 м, расположенного в Московской области, температура внутри помещения 20 C, температура наружного воздуха — 16 С. P = 200×2, 5×0, 9 x (20 — (-16)) = 16200 Вт

Для этого дома, требующего 16 кВт, мы необходим тепловой насос мощностью от 16 кВт до 20 кВт .

Достоинства тепловых насосов

Безопасность. В системах отопления на базе теплового насоса, в отличие от газового, твердотопливного или дизельного водогрейного котла, не происходит сжигания топлива. А нет горения – нет и опасности возникновения пожара. Не нужно иметь запас горючего, которое может воспламениться по той или иной причине. Потребляемая электрическая мощность оборудования невелика – по сравнению с той, что необходима для работы компрессора, испарителя, циркуляционных насосов и автоматики управления. Поэтому вероятность поражения электрическим током весьма мала. Однако установка устройства защитного отключения в цепи питания теплового насоса – в соответствии с рекомендациями производителей – все равно будет не лишней.

Читайте также:  Как выбрать или сделать банную печь с баком для воды

Экологичность. Используя естественные возобновляемые источники тепловой энергии, агрегат не наносит ущерба природе, так как нет выброса продуктов сгорания топлива в атмосферу. В этом его большое преимущество по сравнению, например, с дизельным или твердотопливным котлом.

Экономичность. Большую долю расходов на отопление обычно составляют затраты на покупку горючего – будь то газ, солярка или твердое топливо. При использовании теплового насоса эту статью расходов можно исключить: нуждаясь лишь в малом количестве электроэнергии (чуть большем, чем бытовой холодильник), он является наиболее дешевым в эксплуатации. Но изначальные затраты на установку системы отопления очень велики. Об этом – в следующей статье: «Недостатки тепловых насосов»).

В статье использованы изображения , ,

Преимущества тепловых насосов

  1. Минимальное загрязнение атмосферы. Также как и солнечные коллектора, тепловые насосы используют возобновляемую природную энергию и тем самым не загрязняют атмосферу вредными выбросами.
  2. Альтернатива газу. Отопление дома тепловым насосом возможно в тех местах, где отсутствует газ. Или стоимость подключения очень высокая. Кроме того, для установки теплового насоса не требуется разрешение (кроме разрешения на бурение скважины).
  3. Дополнительный источник тепла. Применяя тепловой насос для отопления дома в паре с другим (основным) источником тепла, вы снижаете свою зависимость от газа и получаете дополнительный источник тепла для длительных и сильных холодов.
  4. Экономия газа. При правильном расчете, эксплуатации и управлении энергопотреблением здания, тепловой насос обеспечит экономию газа. А если у вас подключен двухтарифный счетчик, то вы сможете уменьшить затраты на отопление тепловым насосом еще на 30-50%.

Можно ли изготовить насос в домашних условиях

Даже опытные мастера не всегда берутся за то, чтобы создать тепловой насос для отопления дома самостоятельно, так как данная конструкция очень сложна. Однако существуют экспериментаторы, которые творят чудеса из довольно необычных предметов. Как правило, за основу берется бытовая техника.

Можно ли изготовить насос в домашних условиях

Прочтите также нашу статью Фекальный насос с измельчителем для туалета.

В качестве яркого примера человеческой гениальности можно взять тепловой насос из старого холодильника, который был представлен на суд общественности около 10 лет назад. Специалисты оценили данный агрегат как довольно эффективное средство для обогрева одной комнаты. На большое помещение, безусловно, такой мощности не хватит.

Можно ли изготовить насос в домашних условиях

Конструкция из старого холодильника может работать, как в комнате, так и быть встроена в стену. Эффективное функционирование возможно при внешней температуре воздуха не ниже – 5 0С.

Современные сплит-системы можно тоже назвать тепловыми насосами, работающими по системе воздух-воздух. Однако в первоначальном своем варианте они потребляют слишком много электроэнергии. Чтобы удешевить прибор, умельцы научились переделывать сплиты в тепловые насосы системы вода-вода. В данном случае от кондиционера будет использоваться лишь компрессор, вся остальная конструкция собирается руками мастера.

Можно ли изготовить насос в домашних условиях

Тепловой насос считается очень удобной и выгодной конструкцией. Однако высокая стоимость устройства не дает возможности использовать ее широко. Приобрести тепловой насос по силам далеко не каждому, а изготовить его самостоятельно могут лишь единицы, и это самый главный недостаток устройств такого типа.

Что вы думаете по этому поводу?Оставьте комментарий, нам важно Ваше мнение &#x1f63b