Стоит ли применять тепловой насос для обогрева дома

Схема теплового насоса

Работоспособность большинства тепловых насосов базируется на тепле грунта, в котором на протяжении года температура практически не колеблется (в пределах 7-10 градусов). Тепло перемещается между тремя контурами:

  1. Контур отопления
  2. Тепловой насос
  3. Рассольный (он же земляной) контур

Классический принцип работы тепловых насосов в отопительной системе состоит из следующих элементов:

  1. Теплообменник, отдающий внутреннему контуру тепло, забираемое у земли
  2. Сжимающее устройство
  3. Второе теплообменное устройство, передающее отопительной системе энергию, получаемую во внутреннем контуре
  4. Механизм, понижающий давление в системе (дросселе)
  5. Рассольный контур
  6. Земляной зонд
  7. Отопительный контур

Труба, которая выполняет роль первичного контура, помещается в колодец или закапывается непосредственно в землю. По ней перемещается незамерзающий жидкий теплоноситель, температура которого повышается до аналогичной характеристики земли (около +8 градусов) и поступает во второй контур.

Вторичный контур забирает тепло у жидкости. Циркулирующий внутри фреон начинает закипать и преобразовываться в газ, который направляется в компрессор. Поршень сжимает его до 24-28 атм, благодаря чему происходит увеличение температуры до +70-80 градусов.

На данном рабочем этапе происходит концентрирование энергии в один небольшой сгусток. Благодаря этому увеличивается температура.

Разогретый газ поступает в третий контур, который представлен системами горячего водоснабжения или даже отопления дома. При передаче тепла возможны потери до 10-15 градусов, но они оказываются не существенны.

Когда фреон остывает, происходит уменьшение давления, и он вновь превращается в жидкое состояние. При температуре 2-3 градуса он поступает обратно во второй контур. Цикл повторяется снова и снова.

Немного экономики

Как известно, разные источники тепловой энергии для отопления заметно различаются по стоимости киловатт-часа тепла.

Вот ориентировочные цены:

  • Природный газ с подачей из магистрали газоснабжения — 0,7 рубля;
  • Сухие дрова — 1,3 рубля;
  • Пеллеты — 1,5 рубля;
  • Каменный уголь — 1,6 рубля;
  • Природный газ с подачей из газгольдера — 2,4 рубля;

Монтаж газгольдера для автономного газоснабжения

  • Пропан-бутан в баллонах — 3 рубля;
  • Дизтопливо — 3,4 рубля;
  • Электроэнергия замыкает таблицу рейтинга: киловатт-час стоит от 3,5 до 5,5 рублей в зависимости от местных тарифов.

Крымские цены на топливо заметно отличаются от столичных

Виды конструкций тепловых насосов

Тип ТН принято обозначать словосочетанием, указывающим на среду-источник и теплоноситель системы отопления.

Существуют следующие разновидности:

  • ТН «воздух — воздух»;
  • ТН «воздух — вода»;
  • ТН «грунт — вода»;
  • ТН «вода — вода».

Самый первый вариант – это обычная сплит-система, работающая в режиме обогрева. Испаритель монтируется на улице, а внутри дома устанавливается блок с конденсатором. Последний обдувается вентилятором, благодаря чему в помещение подается теплая воздушная масса.

Если такую систему оснастить специальным теплообменником с патрубками, получится ТН типа «воздух — вода». Он подключается к водяной системе отопления.

Испаритель ТН типа «воздух — воздух» или «воздух — вода» можно разместить не на улице, а в канале вытяжной вентиляции (она должна быть принудительной). В этом случае эффективность ТН будет увеличена в несколько раз.

Теплонасосы типа «вода — вода» и «грунт – вода» для отбора тепла используют так называемый наружный теплообменник или, как его еще называют, коллектор.

Принципиальная схема работы теплового насоса

Это длинная закольцованная труба, как правило, пластиковая, по которой циркулирует жидкая среда, омывающая испаритель. Обе разновидности ТН представляют собой одно и то же устройство: в одном случае коллектор погружается на дно поверхностного водоема, а во втором – в грунт. Конденсатор такого ТН расположен в теплообменнике, подключаемом к системе водяного отопления.

Подключение ТН по схеме «вода — вода» является гораздо менее трудоемким, чем «грунт — вода», поскольку отпадает необходимость в проведении земляных работ. На дно водоема труба укладывается в виде спирали. Разумеется, для данной схемы подойдет только такой водоем, который зимой не промерзает до дна.

Как работает циркуляционный насос в системе отопления

Вопрос отопления особенно остро стоит в частных домах, где нет подключения у централизованной системе. В квартирах все гораздо проще, хотя в последнее время нередко хозяева уходят от уже имеющегося отопления к своему собственному, то есть покупают котел и насос для достижения оптимальной на их взгляд температуры.

В частном доме, как говорится, «с нуля», гораздо проще организовать отопительную систему. Ничего сложного в этом нет – нагревательный котел с циркуляционным насосом, который обеспечивает движение теплоносителя по трубам. Автоматика позволяет получить желаемую температуру за счет нескольких режимов работы устройства.

Циркуляционные насосы с электронным управлением – это вообще находка. Несложное программирование исключает участие человека в процессе отопления.

Принцип работы циркуляционного насоса

Конструктивное устройство такого агрегата очень простое: внутри нержавеющего корпуса располагается ротор и вал с крыльчаткой. Ротор необходим для приведения в рабочее состояние электродвигателя.

С одной стороны агрегата при помощи вращающейся крыльчатки вода всасывается, а с другой – нагнетается в трубопровод. Если на некоторых участках появляется сопротивление, то насос его подавляет, проталкивая теплоноситель.

Механизм работы циркуляционного устройства прост, но именно таким образом помещения в доме нагреваются за считанные минуты, а количество требуемого теплоносителя значительно снижается за счет возможности использования труб небольшого диаметра.

При подборе циркуляционного насоса нужно учитывать не высоту здания, а длину трасс и толщину труб. Так как воду до нужного этажа поднимает не насос, а сама вода. Подающая и обратная труба являются сообщающимися сосудами.

Типы циркуляционных насосов

В зависимости от конструкции, циркуляционные агрегаты делятся на два вида:

Мокрые – в них ротор и вал с крыльчаткой постоянно контактируют с теплоносителем, который в данном случае не только охлаждает электродвигатель, но и смазывает поверхности между рабочими элементами насоса.

Ротор и статор в таком устройстве отделены друг от друга специальной чашей из нержавеющей стали, чтобы жидкость не попадала в мотор.

Циркуляционные насосы с мокрым ротором применяют в жилых домах, где имеют место небольшие и несложные системы отопления. Эти устройства работают практически бесшумно, но обладают низким КПД (около 50 %), поэтому их не устанавливают на промышленных объектах.

Сухие, в которых ротор не соприкасаются с жидкостью-теплоносителем. Для отделения рабочей камеры от электродвигателя используются специальные защитные кольца.

Насосы с сухим ротором гораздо более эффективные, чем мокрые, их КПД составляет 80 %. Но очень шумная работа не позволяет монтировать их в жилых помещениях.

Обеспечить нормальное отопление в частном доме или на любом другом объекте без циркуляционного насоса практически невозможно. Какой тип устройства лучше приобрести сможет посоветовать только грамотный специалист.

Правила подбора циркуляционного насоса для отопительной системы

Даже следуя рекомендациям профессионала, желательно самому хоть немного разбираться в характеристиках насоса. При выборе циркуляционного устройства для своей системы отопления, необходимо учитывать такие параметры:

  • мощность насоса;
  • производительность агрегата;
  • диаметр труб;
  • напор теплоносителя;
  • температуру перекачиваемой жидкости;
  • пропускную способность нагревательного котла.

Все эти показатели обозначаются в маркировке насоса. На нем должны быть указаны:

  • диаметр входящего трубопровода, мм;
  • давление, или высота подъема жидкости;
  • мощность, или объем теплоносителя, перекачиваемый насосом за единицу времени (у каждого циркуляционного устройство имеется три уровня мощности);
  • производительность, которая зависит от протяженности труб и их диаметра.

Расход теплоносителя обычно устанавливают равным мощности отопительного котла.

Помимо технических характеристик, нельзя забывать и о таких факторах, как:

  • климатические условия в регионе;
  • материал теплоизоляции в доме;
  • устройство пола и перекрытий между этажами в доме (если они есть);
  • количество и вид окон в помещениях.

Одним из важнейших правил выбора циркуляционного насоса для частного дома – не приобретать слишком мощный агрегат, этот параметр должен соответствовать необходимому расходу теплоносителя. В обратном случае, насос будет много времени работать «вхолостую», используя немалое количество лишней электроэнергии.

Среди наиболее распространенных и эффективных устройств выделяют марки Wester и Grundfos.

Деление по типу рабочего тела

Современные теплонасосы могут использовать газообразное тело или химический жидкий раствор аммиака в роли транспортера тепла. Пригодность той или иной схемы оценивается по нескольким факторам, особенностям систем.

  1. Установки, использующие фреон, имеют цикл теплового насоса, основанный на процессах сжатия и расширения газа. Они так или иначе построены на компрессорной схеме. Оборудование обладает привлекательными показателями производительности, однако имеет и недостатки. Хотя средневзвешенное потребление системы в момент рабочего цикла стабильно, проводка сильно нагружается. Кроме этого, теплонасосы с газообразным транспортером тепла не будут полезны в регионах, где нет централизованных сетей электричества или источника питания достаточной нагрузочной способности.
  2. Установки испарительного типа, использующие аммиачный раствор, имеют рабочий цикл, основанный на процессе испарения вещества при низких температурах кипения. Сжижение после прохода внешнего теплообменника происходит под действием источника энергии. Это — тепловая горелка. Для нее может применяться практически любое топливо: твердое, бензин, дизель, газ, керосин, в отдельных случаях — метиловый спирт. Поэтому испарительные теплонасосы привлекательны в местах, где нет электричества. Кроме этого, к выбору именно такого оборудования может подтолкнуть дешевизна топлива определенного вида в регионе.

Характер используемого в системе рабочего тела может многое сказать о производительности установки и отдачи мощности. Так, фреонные компрессорные теплонасосы способны на резкий рывок, быстро прогревая помещение. Аммиачные испарительные модели на такие подвиги не способны. Их предпочтительный режим использования — стабильная, постоянная работа с номинальной теплоотдачей.

Как установить тепловой насос в доме

После приобретения теплонасоса, хозяину жилого здания приходится решать новые проблемы, связанные с размещением и монтажом станции. Рекомендуется, чтобы установку выполняла специализированная бригада, имеющая лицензию, выданную заводом изготовителем оборудования. Но существуют правила, которые необходимо знать каждому хозяину:

  • Размещать современные теплонасосы в подвалах жилых домов можно. Особенно, это актуально для геотермального оборудования с подключением наклонного кустового контура. В таком случае, колодец под коллектор может находиться непосредственно под домом, в подвальном помещении.

Требования при установке теплового насоса в многоквартирном доме. Обязательно устанавливается резервный источник тепла. В зимнее время года, модуль для разморозки, будет останавливаться на 3-4 секунды. В этот момент потребуется компенсировать недостаток тепла. Насос устанавливается в любом помещении, достаточно просторном, чтобы вместить накопительную емкость и обеспечить беспрепятственный доступ ко всем узлам системы для обслуживания.

Чтобы начать отапливать дом тепловым насосом, нужны вложения денежных средств. Впоследствии, затраты полностью окупятся. Время, необходимое для выхода в «ноль», 3-8 лет.

Какое отопление лучше для дома – газовое или тепловой насос

Энергосберегающие технологии для дома, медленно, но уверенно вытесняют традиционные виды отопления. Единственное, что удерживает повсеместное внедрение установок, это необходимость в значительном первоначальном вложении денег.{banner_downtext}Большинство производителей уже давно работают над удешевлением технологии, поэтому, перспективы использования тепловых насосов в системах теплоснабжения частных домов достаточно оптимистические. В скором времени можно ожидать увеличения количества продаж на 10-15%.

Теплонасосы не ограничены исключительно бытовым применением. Существует возможность использования теплонасосов в отоплении многоэтажных домов, а также промышленных объектов. Если сравнить между собой эффективность применения газовых котлов и тепловых насосов, можно ясно увидеть, какие перспективы существуют у каждого из видов оборудования.

Недостатки теплонасосов

Главным недостатком, особенно заметным при эксплуатации в многоквартирных домах, является зависимость теплонасосов от колебаний температуры. И если геотермальные модели более-менее устойчивы к изменению погодных условий, то воздушные станции резко снижают производительность, если температура падает до -15°С.

Монтаж теплонасосов с земляным контуром обходится в дополнительные 30-40% от общей стоимости. Работы требуют привлечения специализированной техники и оборудования. Цена, на современные модели, может достигать 1200-1400 тыс. руб.

В сравнении, приобретение и установка газового котла обойдется всего в 200 тыс. руб. Эффективность газового оборудования не зависит от внешних факторов, а монтаж занимает от силы 1-2 дня.

Преимущества теплонасосов

Экономичность является главным достоинством тепловых насосов. Финансовые затраты в период отопительного сезона, по сравнению с природным газом меньше, практически втрое. Для подключения не требуется получения никаких разрешений. Исключение составляет геотермальное оборудование, придется официально оформить право бурить скважины. Работа теплонасосов абсолютно безопасна и экологична.

Основное отопление дома с помощью теплового насоса, имеет весомые преимущества перед эксплуатацией газовых котлов, но по причине высокой стоимости оборудования, использующего низкопотенциальную энергию, они уступают им в популярности.

Где применяется

Данное устройство идеально не только по выработке тепла для обогрева комнат, оно еще может быть кондиционером. Применение теплового насоса возможно во всех областях, начиная бытовой деятельностью, заканчивая производственным применением.

При этом устройство может посоперничать с привычными тепловыми системами. Для хорошей функциональности оборудования, необходим лишь источник электроэнергии.

Есть страны, где эта отопительная система нашла свое полное применение – Швеция перевела на такой источник тепла почти 90 % жилых и нежилых помещений. Что же касается Европы, США и Японии, тепловые насосы с каждым годом занимают там не последнее место в системе теплоснабжения.

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы делят на три основных типа по источнику низкопотенциальной энергии:

  • Воздух.
  • Грунт.
  • Вода — источником могут быть грунтовые воды и водоемы на поверхности.

Для водяных систем отопления, которые более распространены, применяются такие виды тепловых насосов:

«Воздух-вода» — воздушный тип теплового насоса, обогревающий здание путем забора воздуха снаружи посредством внешнего блока. Работает по принципу кондиционера, только наоборот, преобразуя энергию воздуха в тепло. Такой теплонасос не требует больших затрат на установку, под него не нужно отводить участок земли и, тем более, бурить скважину. Однако, эффективность эксплуатации при низких температурах (-25ºС) снижается и требуется дополнительный источник тепловой энергии.

Устройство «грунт-вода» относится к геотермальным и производит забор тепла из земли с помощью коллектора, уложенного на глубину ниже промерзания грунта. Также здесь существует зависимость от площади участка и ландшафта, если коллектор расположен горизонтально. Для вертикального расположения потребуется бурить скважину.

«Вода-вода» устанавливается там, где рядом есть водоем или грунтовые воды. В первом случае коллектор укладывается на дно водоема, во втором бурится скважина или несколько, если позволяет площадь участка. Иногда глубина пролегания подземных вод слишком большая, поэтому затраты на установку такого теплонасоса могут быть очень высоки.

Каждый тип теплового насоса имеет свои преимущества и недостатки, если здание находится далеко от водоема или грунтовые воды слишком глубоко, то «вода-вода» не подойдет. «Воздух-вода» будет актуален только в относительно теплых регионах, где температура воздуха в холодное время года не опускается ниже отметки -25º С.

Применение циркуляционных насосов в отоплении дома

Поскольку выше уже были упомянуты некоторые особенности эксплуатации циркуляционных насосов для воды в различных схемах отопления, следует подробнее коснуться главных черт их организации. Стоит отметить, что в любом случае нагнетатель ставится на трубе обратной подачи, если домашнее отопление подразумевает подъем жидкости на второй этаж — там устанавливается еще один экземпляр нагнетателя.

Закрытая система

Самая главная черта закрытой системы отопления — герметизация. Здесь:

  • теплоноситель никак не соприкасается с воздухом в помещении;
  • внутри герметичной системы трубопроводов давление выше атмосферного;
  • расширительный бак построен по схеме гидрокомпенсатора, с мембраной и областью воздуха, создающего обратное давление и компенсирующая расширение теплоносителя при нагревании.

Достоинств у закрытой системы отопления множество. Это и возможность провести обессоливание теплоносителя для нулевого осадка и накипи на теплообменнике котла, и заливка антифриза для предотвращения замерзания, и возможность использовать для передачи тепла широкий ряд составов и веществ, начиная от водно-спиртового раствора, заканчивая машинным маслом.

Схема закрытой системы отопления с насосом однотрубного и двухтрубного типа выглядит следующим образом:

При установке гаек Маевского на радиаторах отопления улучшается настройка контура, не нужна отдельная система выпуска воздуха и предохранители перед циркуляционным насосом.

Открытая система отопления

Внешние характеристики открытой системы похожи на закрытую: те же трубопроводы, радиаторы отопления, расширительный бак. Но есть кардинальные отличия в механике работы.

  1. Основная движущая сила теплоносителя — гравитационная. Нагретая вода поднимается вверх по разгонной трубе, для увеличения циркуляции ее рекомендуют делать как можно длиннее.
  2. Трубы подачи и обратки располагают под наклоном.
  3. Расширительный бак — открытого типа. В нем теплоноситель соприкасается с воздухом.
  4. Давление внутри открытой системы отопления равно атмосферному.
  5. Циркуляционный насос, установленный на обратке подачи, выполняет роль усилителя циркуляции. Его задача состоит также в компенсации недостатков системы трубопроводов: излишнего гидравлического сопротивления из-за избыточных стыков и поворотом, нарушение углов наклона и прочего.

Открытая система отопления требует обслуживания, в частности, постоянном доливе теплоносителя для компенсации испарения из открытого бака. Также в сети трубопроводов и радиаторов постоянно идут процессы коррозии, из-за чего вода насыщается абразивными частицами, и рекомендуется устанавливать циркуляционный насос с сухим ротором.

Схема открытой системы отопления выглядит следующим образом:

Открытую систему отопления при правильных углах наклона и достаточной высоте разгонной трубы можно эксплуатировать и при отключении электропитания (прекращении работы циркуляционного насоса). Для этого в структуре трубопроводов делают байпас. Схема отопления выглядит так:

При прекращении подачи электричества достаточно открыть кран на обводной петле байпаса, чтобы система продолжила работу на гравитационной схеме циркуляции. Данный блок также делает более простым начальный запуск отопления.

Система теплый пол

В системе теплого пола правильный расчет циркуляционного насоса и выбор надежной модели — гарантия стабильной работы системы. Без принудительного нагнетания воды такая структура просто не может работать. Принцип установки насоса следующий:

  • на входной патрубок подается горячая вода из котла, которая через блок смесителя перемешивается с обраткой теплого пола;
  • подающий коллектор для теплого пола присоединяется к выходному патрубку насоса.

Распределительно-регулирующий узел теплого пола выглядит следующим образом:

Система работает по следующему принципу.

  1. На входе насоса устанавливается основной терморегулятор, управляющий смесительным узлом. Он может получать данные из внешнего источника, например, выносных датчиков в комнате.
  2. В подающий коллектор приходит горячая вода установленной температуры и расходится по сети теплого пола.
  3. Пришедшая обратка имеет более низкую температуру, чем подача из котла.
  4. Терморегулятор с помощью узла смесителя меняет пропорции горячего потока котла и остывшей обратки.
  5. Через насос подается вода установленной температуры на входной распределительный коллектор теплого пола.

Методика расчета тепловых насосов

Безусловно, процесс выбора и расчет теплового насоса является весьма сложной в техническом отношении операцией и зависит от индивидуальных особенностей объекта, но ориентировочно он может быть сведен к следующим этапам:

Определяются теплопотери через ограждающие конструкции здания (стены, перекрытия, окна, двери). Сделать это можно, применив следующее соотношение:

Qок = S*( tвн – tнар)* (1 + Σ β ) *n / Rт(Вт)где

tнар – наружная температура воздуха (°С);

tвн – внутренняя температура воздуха (°С);

S – суммарная площадь всех ограждающих конструкций (м2);

n – коэффициент, указывающийвлияние окружающей среды на характеристики объекта. Для помещений, напрямую контактирующих через перекрытия с наружной средой n=1; для объектов, имеющих чердачные перекрытия n=0,9; если же объект размещен над подвальным помещением n = 0,75;

β – коэффициент добавочных теплопотерь, который зависит от типа строения и его географического расположенияβ может варьироваться от 0,05 до 0,27;

Rт – теплосопротивление, определяется по следующему выражению:

Rт = 1/ αвнутр + Σ ( δі / λі ) + 1/ αнар (м2*°С / Вт), где:

δі / λі – расчетный показатель теплопроводности применяемых при строительстве материалов.

αнар– коэффициент теплового рассеивания наружных поверхностей ограждающих конструкций(Вт/ м2*оС);

αвнутр– коэффициент теплового поглощения внутренних поверхностей ограждающих конструкций(Вт/ м2*оС);

— Рассчитываются суммарные теплопотери сооружения по формуле:

Qт.пот = Qок + Qи – Qбп , где:

Qи — затраты энергии на подогрев воздуха поступающего к помещению через естественные неплотности;

Qбп -выделения тепла за счет функционирования бытовых приборов и деятельности людей.

2. На основании полученных данных рассчитывается годичное потребление тепловой энергии для каждого индивидуального объекта:

Qгод = 24*0.63*Qт. пот.*(( d*( tвн — tнар.ср.)/ ( tвн — tнар.))(кВт/час за год.) где:

tвн – рекомендуемая температура воздушной среды внутри помещения;

tнар – наружная температура воздуха;

tнар.ср – среднеарифметическое значение температуры наружного воздуха за весь отопительный сезон;

d – число дней отопительного периода.

3. Для полного анализа потребуется рассчитать и уровень тепловой мощности необходимой для разогрева воды:

Qгв = V * 17(кВт/час за год.) где:

V –объем каждодневного нагрева воды до 50 °С.

Тогда суммарный расход тепловой энергии определится по формуле:

Q = Qгв + Qгод (кВт/час за год.)

Принимая во внимание полученные данные, подобрать наиболее подходящий тепловой насос для отопления и горячего водоснабжения не составит большого труда. Причем расчетная мощность определится как

Qтн=1,1*Q, где:

Qтн=1,1*Q, где:

1,1 – корректирующий коэффициент, указывающий возможность увеличения нагрузки на тепловой насос в период возникновения критических температур.

Выполнив расчет тепловых насосов можно подобрать наиболее подходящий тепловой насос, способный обеспечить требуемые параметры микроклимата в помещениях с любыми техническими характеристиками. А учитывая возможность интеграции указанной системы с климатической установкой теплый пол можно отметить, не только ее функциональность, но и высокую эстетическую стоимость. 

Читать еще:

О том как правильно рассчитать кол-во и глубину скважин для ТН можно узнать из следующего видео:

Если Вам понравился материал буду благодарен, если порекомендуете его друзьям или оставите полезный комментарий.

Обзор производителей

  • Daikin Altherma (EHYHBH05AV32/EHYKOMB33AA3/EVLQ05CV3). Гибридная модель со встроенным газовым котлом. Оснащается коаксиальным дымоходом. В режиме работы ТНУ внешний блок собирает тепло от воздуха. При переключении на газовое отопление, котел работает от центрального газопровода. Аппарат очень компактный и как другие модели от Daikin может работать в 3 режимах.
  • Viessmann Vitocal (200-S). Отличается высокой энергоэффективностью, работает очень тихо. Управляется аппарат вручную и через мобильное приложение на телефоне. Оборудован баком косвенного нагрева, используется для отопления и получения горячей воды.
  • Mitsubishi Electric (PUHZ-SHW230YKAR1) – японский тепловой насос. Генерирует тепло при температурах до -28°С, причем его эффективность не падает после достижения температуры в -15°С. Очень компактный вариант, простой в монтаже
  • Panasonic (WH-UD16HE5/WH-SDC16H6E5) – обеспечивает максимальную мощность до температуры -20°С. Максимальная температура воды на выходе – +55°С. Аппарат очень экономичен, с прекрасными характеристиками. Интегрируется в любую систему отопления.
  • LG (HU163.U33 + HN1639 NK3) – южнокорейская модель, работающая по принципу инверторного кондиционера. Совместима с радиаторной системой отопления и системой «теплый пол». Может использоваться для получения горячей воды и для охлаждения воздуха. Минимальная температура внешнего воздуха -20°С. В линейке есть модели, которые подключаются не только к однофазной, но и к трехфазной сети.

Устройство и принцип работы теплонасосов

Практически любая среда с температурой выше 1°C, окружающая нас, обладает некоторым количеством тепловой энергии. Часть этой бесплатной и возобнавляемой энергии с помощью теплового насоса можно использовать для обогрева своего дома, теплых полов и горячего водоснабжения.

Существует два типа тепловых насосов:

  • Компрессорные
  • Абсорбционные

Абсорбционные теплонасосы еще не распространились на частные дома и используются пока только в промышленности.

На практике это выглядит так: в трубопровод, расположенном в грунте, поступает теплоноситель и нагревается на несколько градусов. Дальше теплоноситель попадает в испаритель (теплообменник) и собранную тепловую энергию передает на внутренний контур.

Хладагент, фреон (вещество под низким давлением, с низкой температурой кипения) из внешнего контура нагревается в испарителе и преобразуется в газ. Затем хладагент в виде газа поступает в компрессор, где под воздействием высокого давления сжимается, при этом его температура становится еще выше.

Горячий газ попадает в конденсатор, где тепловая энергия передается теплоносителю внутренней системы обогрева дома. Далее потерявший тепло хладагент возвращается в жидком состоянии в систему.

Холодильные установки имеют такой же принцип работы, поэтому некоторые виды теплонасосов можно использовать в летнее время для охлаждения дома в качестве кондиционера.

Благодаря тому, что теплонасос не производит тепло, а просто собирает и транспортирует из одной среды в другую, эффективности термопомбы более 100%.

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

Тепловые насосы типа «вода – вода»

При соседстве с домом реки или пруда можно использовать тепловой насос, работающий по схеме «вода – вода». Для этого из водоема отбирается мощным насосом вода, которая прокачивается через первичный теплообменник теплового насоса, отдавая свою тепловую энергию фреону, и сбрасывается обратно в водоем.

Тепловой насос типа вода — вода наиболее экономичный. Однако, из-за загрязненности используемой воды необходимо предпринимать дополнительные меры для ее предварительной очистки перед подачей в тепловой насос.

Пример схемы обвязки теплового насоса вода — вода:

  1. Теплообменник для пассивного охлаждения
  2. Расширительный бак внешнего контура теплового насоса
  3. Коллектор потолочного охлаждения
  4. Расширительный бак системы отопления
  5. Группа безопасности котла (теплового насоса)
  6. Расширительный бак для ГВС
  7. Резервный котел (высокотемпературный) с насосом и группой безопасности
  8. Узел подмеса системы отопления
  9. Термостатический клапан радиатора отопления
  10. Буфер (тепловой аккумулятор)
  11. Основной насос системы отопления
  12. Тепловой насос вода-вода со встроенными циркуляционными насосами
  13. Бойлер косвенного нагрева для ГВС
  14. Насос рециркуляции ГВС
  15. Коллектор водоснабжения
  16. Коллектор теплых полов
  17. Коллектор радиаторов

Подведем итог. Первоначальные затраты на систему отопления с тепловым насосом и ее обустройство достаточно высоки. Но, с учетом низких расходов на отопление, со временем можно покрыть первоначальные вложения и продолжить использование альтернативных источников для обогрева дома.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий