Теплонасосы для жилого дома

Обзор тепловых насосов для обогрева дома

Можно ли сэкономить на отоплении? Вопрос волнует многих, особенно с учетом постоянного роста тарифов на энергоносители. Более 30 лет назад была предложена альтернатива – извлекать энергию из окружающей среды. Разработанная схема получила название – тепловые насосы для отопления дома. Да, для нас это в новинку, но опыт Европы и Японии доказывает эффективность.

Описание и принцип действия

Тепловой насос – это устройство, которое извлекает низкотемпературное тепло из грунта, воды или воздуха и преобразует его в высокотемпературное, пригодное для отопления и горячего водоснабжения. Принцип действия геотермальной отопительной системы построен на знании физических и химических процессов. Основной источник тепла – наше Солнце. Грунтовые, водные и воздушные массы аккумулируют определенный процент тепловой энергии, а задача теплового насоса – собрать и использовать для хозяйственных нужд.

Развернутое описание геотермальной системы отопления: для начала представим замкнутый контур, в котором циркулирует жидкий или газообразный химический состав – хладагент. Приводится в движение при помощи компрессора. Теперь добавим расширительный клапан (похожий на воронку), который создает область высокого и низкого давления. У хладагента есть одно полезное свойство – сжимаясь, он нагревается. В точке выхода из нагнетателя газ или жидкость имеет наибольшую температуру, а на выходе из клапана – наименьшую.

Включим в конструкцию 2 теплообменника – испаритель на холодную область и конденсатор на горячую. В первом случае будет происходить охлаждение воздуха или воды (как в холодильнике, кондиционере), во втором – нагревание теплоносителя для последующей передачи в отопительный контур.

Остался последний штрих – добавляем источник низкотемпературного тепла: геотермальные зонды, трубопроводы, проложенные ниже точки замерзания грунта или на дне водоема, либо тепловой насос воздушного типа.

Таким образом, получается комплекс из 3 контуров:

• Внешний – трубы с циркулирующим антифризом или другим теплоносителем.
• Коллекторный, состоящий из трубопровода и встроенных термообменников, компрессора, клапана.
• Внутренний – отопительная система и горячее водоснабжение.

Весь механизм регулируется автоматикой. Производители утверждают, что опытным путем вычислен срок службы теплового насоса – около 20 лет без капитального ремонта. Однако есть повод усомниться в утверждении – физические процессы под названием «трение», «износ» и некоторые другие. Это дает основание утверждать: максимальное время работы тепловых установок без ремонта – в среднем не более 10 лет.

Преимущества и недостатки

Как правило, крупные заводы-изготовители стараются найти максимальное количество достоинств своей продукции. И, что самое приятное для клиентов, плюсы тепловых агрегатов действительно соответствуют истине:

• Высокий уровень КПД – более 300 %. То есть на каждые затраченные 2-3 кВт электричества (на работу компрессора, автоматики) получается до 6 кВт тепловой энергии. Указанных показателей достигают практически все, даже если собраны тепловые воздушные насосы своими руками.
• Выгодное вложение средств.
• Безопасность в эксплуатации. Отсутствуют взрывоопасные составляющие (дизельное топливо, газ, нагревательные элементы).
• Использование только возобновляемых ресурсов, отходы от которых не вредят окружающей среде.
• Комфортность – малый уровень шума и легкое управление по принципу «климат-контроля».
• Устройство теплового насоса для нагрева воды в частном доме не требует специальных разрешений, согласования и других аналогичных моментов.
• Если систему запустить в обратную сторону, то летом можно получить функциональную конструкцию кондиционирования.

А теперь укажем недостатки. Их, разумеется, меньше, но они значительны:

• Стоимость установки насосов для отопления под ключ чересчур высокая. Готовый комплекс окупит себя в лучшем случае через 8-10 лет. Между тем обычная конструкция отопления с газовым котлом обойдется в 5-12 раз дешевле, а монтаж проводится быстрее и с меньшими трудозатратами.
• В центральной части России покупатели, которые для обогрева дома в холодное время используют тепловые насосы, заметили, что их эффективность ощутимо падает при температуре ниже -10 °С. Поэтому стоит подумать о резервном варианте и приобрести электрокотел, переносные радиаторы и другие аналоги.
• Особые требования к конструкции дома. Жилье должно быть тщательно утеплено, например, по принципу «шведской стенки». Толщина утеплителя составляет 20-50 см. То есть затраченная сумма на отопление дома тепловым насосом под ключ увеличивается на стоимость дополнительных мероприятий по изоляции дома.
• Если источник – грунт или водоем, то площадь коллектора должна в несколько раз превышать размеры отапливаемого дома. При этом занятый участок земли нельзя использовать под насаждения.

Таким образом, система эффективна и выгодна с позиции КПД, текущих затрат на электричество, но слишком дорогая в установке. Долгий срок окупаемости не добавляет тепловым насосам привлекательности в глазах потенциальных покупателей.

Хитрый счетчик, сберегающий электроэнергию. Окупается за 2 месяца!
Это нужно знать каждому, чтобы сэкономить!

Внешние источники тепла

Тепловые насосы, применяемые для отопления дома, извлекают энергию из следующих источников:

1. Недра земли – практически бесплатный термогенератор, ведь на глубине ниже точки замерзания грунта держится стабильная плюсовая температура независимо от времени года. Здесь применяются 2 технологии:

• Бурение скважины диаметром до 15 см и глубиной до 200 м – так называемый вертикальный коллектор.

Принцип работы теплового насоса «грунт-вода»: забор грунтовых вод из одной скважины, прогон через теплообменник и переброс в другую либо в водоем. Внешний контур выполняется из пластиковых труб.

• Укладка сети трубопроводов по участку на глубине ниже 1 м – горизонтальный коллектор.

На выбранной площади снимается слой грунта, укладывается шланг в изоляционной оболочке с интервалом между контурами не менее одного метра, далее производится обратная засыпка и обязательное увлажнение почвы. В сухом состоянии земля слабее отдает тепло циркулирующей по трубам воде.

Грунтовые тепловые насосы требуют значительных капиталовложений, вместе с тем считаются самыми эффективными и долговечными.

2. Водоемы – для тех, у кого поблизости имеется водохранилище немалых размеров, это практически неиссякаемый источник тепла. Внешний контур укладывается по дну или в донном иле, фиксируется грузом и замыкается. Тепловой насос «вода-вода» может использоваться и в системе сточных вод от промышленных технологических циклов.

3. Воздух – один из наиболее доступных источников. Не требует сложных технологических сооружений, поскольку тепло извлекает внешний блок агрегата. Теплообменник в разрезе напоминает радиатор с интенсивным оребрением. В комплекте идет мощный вентилятор, который обеспечивает его принудительный обдув. Энергия нагревает жидкий термоноситель или непосредственно воздух в помещении. На этом же принципе построена работа современных сплит-систем инверторного типа. Температурный предел – до -30 °С. Эффективность – примерно 3,5 кВт тепла на 1 кВт затраченной электроэнергии.

В ассортименте европейских компаний, занимающихся отоплением и кондиционированием, есть так называемые мультисплит-системы. В них встроены 2 блока теплообменников – один отвечает за обогрев жилья, а второй с накопительным баком обеспечивает горячее водоснабжение.

Обзор производителей тепловых установок

Самостоятельно систему собрать не очень сложно, если есть компрессор и некоторые другие детали. Европейские производители инженерного оборудования по праву считаются «первопроходцами» в данной области. Ниже представлен обзор теплового насоса «воздух-вода», «грунт-вода» и «вода-вода».

1. Stiebel Eltron.Немецкий концерн Stiebel Eltron насчитывает уже более 90 лет непрерывной работы. С 2000 года является общепризнанным ведущим изготовителем техники для инженерных систем дома. Особое внимание уделяется оборудованию для применения возобновляемых источников, в числе которых выпускаются:

• Тепловые насосы типа «воздух-вода».

Извлекают тепло из окружающего воздуха и передают его жидкости в отопительном контуре и горячем водоснабжении. Выпускаются в 2 сериях: стандартный WPL 13-23 E и компактный WPL 33. Их можно монтировать в ходе нового строительства или при проведении ремонта. При температуре наружного воздуха -20 °C обеспечивают нагрев на линии подачи до +60 °C. Мощность при оптимальных условиях – до 18 кВт. Возможна наружная и внутренняя установка. У некоторых моделей есть дополнительный электрический подогрев для повышения КПД или разморозки системы.

• «Рассол-вода» для получения энергии из грунта.

Могут функционировать как на отопление, так и на охлаждение. Основной элемент, отвечающий за извлечение тепла – геотермальный зонд. В зависимости от модели тепловые насосы комплектуются 1 или 2 расширительными баками, накопителями объемом до 200 л, полной группой безопасности и управления. Дозволяется монтировать их в небольших помещениях. Производительность – до 16 кВт. Интересна новинка в этой же серии – модульные агрегаты, которые объединяются в каскад. Максимальное количество – 6 штук общей мощностью до 55 кВт.

• «Вода-вода», работающие от грунтовых вод.

Оборудование отличается высоким качеством, пластинчатый термообменник и большинство элементов изготовлены из нержавеющей стали и сплавов. Эти виды комбинируются практически со всеми насосами типа «рассол-вода». Производительность – до 16 кВт.

Все модели комплектуются оригинальными конструкциями автоматического регулирования. По запросу компания предоставляет обширный набор дополнительных устройств (буферные накопители, гелиоустановки с тепловым насосом, циркуляционные бронзовые и так далее).

Цена тепловых насосов Stiebel Eltron начинается от 420 000 рублей.

Инновационная немецкая компания Waterkotte была основана в 1972 году. Цель ее работы – создание сверхэкономичных отопительных систем, сохраняющих природные ресурсы. В ассортименте:

• Тепловые насосы типов «воздух-воздух» и «воздух-вода».

Обогревают или охлаждают не только воду, но и воздух в помещении. Вся сплит-система морозостойкая, нижний предел температуры – до -25 °С. Некоторые модели поставляются с WEB-интерфейсом и программой для смартфонов, предназначенные для удаленного контроля. Производительность – до 18 кВт, в каскаде (несколько агрегатов объединяются в единый контур) – до 56 кВт.

Подходят для частных домов и промышленного сектора. Тепловым сборником выступают горизонтальные или вертикальные земляные зонды. Управление полностью автоматизировано, имеются функции удаленного доступа со смартфона Android или Apple и пассивного кондиционирования. Производительность – до 485 кВт, КПД – до 500 % (на 1 кВт электроэнергии вырабатывается 5,1 тепла).

Срок службы тепловых установок по заявлению изготовителей – не менее 30 лет. Купить тепловой грунтовой насос Waterkotte можно по цене от 480 000 руб, воздушный стоит почти в 2 раза дороже – от 980 000.

Международный концерн Danfoss (с головным офисом в Дании) с 1993 года организовал в России совместное предприятие под одноименным названием. Сферы деятельности: теплоавтоматика, холодильное оборудование и приводная техника. В последние несколько лет разрабатывается новое направление – тепловые установки двух серий:

• Тепловые насосы типа «воздух-вода».

В отличие от многих других аналогичных устройств, основное оборудование находится в наружном блоке, что делает внутреннюю часть меньше. Функционируют при температуре не ниже -20 °С, встроена функция автоматической разморозки. Характеристики системы отопления насосом Danfoss немного уступают показателям Waterkotte: до 36 кВт, КПД – 350 %. Подходят для домашнего и коммерческого пользования.

• Тепловые насосы «грунт-вода».

Работают с горизонтальными и вертикальными грунтовыми коллекторами. Имеют оригинальную систему автоматики, удаленное управление с планшетов или смартфонов, дополнительно комплектуются накопительными баками для горячего водоснабжения. Максимальный уровень нагрева – до +90 °С; 18 кВт.

Стоимость на российском рынке – от 350 000 руб.

Тепловой насос для отопления своими руками: 4 принципа действия

Тепло в доме – главная характеристика, учитываемая при постройке или покупке жилища. Для отопления помещений в исторические периоды использовались разные средства. Многие помнят те времена, когда в качестве отапливающих средств использовали дрова, уголь, забрасываемые в печь, титан или другие устройства для обогрева домов и помещений. Большую популярность набирают теплонасосы для жилого дома. Но эти агрегаты не всем пользователям «по карману» (стоимость теплового насоса. приобретенного в магазине, высокая), поэтому многие обладатели частного жилища конструируют тепловые насосы своими руками.

Принцип работы теплового насоса

Общее представление

Насосы для отопления дома не могут сами воспроизводить тепло, они, являясь посредниками, перемещают его в место проживания, используя возможности внешних энергетических источников. Использование такого способа обогрева эффективно и экономично.

Вокруг нас много источников энергии, «вырабатывающих» ее постоянно и позволяющих потреблять в своих целях. В наше время набирает обороты популярность нетрадиционных отопительных систем: на солнечных батареях, с использованием ветряных мельниц и т.п. Отопление дома тепловым насосом — относительно новый и экономичный способ, вызывающий интерес у владельцев частных домов.

Кпд теплового насоса — соотношение выходящего тепла к потребляемой мощности. Это главная характеристика теплонасосов (ТН). Не стоит поддаваться влиянию некоторых рекламных слоганов, обещающих огромные цифры (в процентах) этого показателя. Тепловые насосы для отопления дома не обладают коэффициентом полезного действия свыше ста процентов, т.к. эта физическая величина в замкнутом пространстве (какова суть системы отопления тепловым насосом) не может превышать 100%.

Отношение отопительной энергии из внешнего источника и от ТН распределено так: 75 и 25 процентов. Насосы для отопления частных домов помогают сэкономить ¾ средств, регулярно «выкладываемых» владельцами на традиционное отопление (газовое, дизельное. эекстро- топливо). Уменьшенный расход денежных вливаний – главное преимущество самодельных устройств.

Структура отопительной системы такого действия состоит из двух компонентов: теплоисточник и тепловой насос, способный перемещать его в здание. Проведена аналогия того, как работает тепловой насос с процессом, происходящим при функционировании холодильника, только в «перевернутом» отображении. Поэтому популярен тепловой насос своими руками из холодильника. В холодильной машине энергопоставщик – электричество, а тепловой насос для отопления дома использует наружный источник с более низким энергетическим потенциалом. Полученное тепло передается к устройству с более высокой температурой.

Принцип работы

Чтобы понять принцип работы тепловых насосов и сделать тепловой насос своими руками, перечислим «количественный состав» таких устройств и поймем суть работы. Конструкция ТН состоит из:

• компрессорного устройства;
• агрегата-испарителя;
• прибора-конденсатора;
• клапана дроссельного.

По трубе тепло с низким потенциалом поступает к испарителю, где «работает» охлаждающий элемент (фреон) по замкнутой системе. Невысокая фреоновая температура кипения позволяет хладагенту поменять свое состояние на пароообразное. Хладагент в виде пара поступает в компрессор и под действием высокого давления (по физическим законам) сильно нагревается.

Следующий «пункт следования» газообразного фреона – конденсатор, в котором газ отдает тепло контуру отопительной системы, через которые происходит обогрев помещения. Температура хладагента снижается, и он вновь становится жидким, попадая в таком состоянии в испаритель, минуя дроссельный кран (для снижения давления фреона). Рабочий цикл замыкается, и все повторяется заново.

«Достать» тепло с низким показателем потенциала помогают теплообменники, которые получают тепло из грунта, грунтовых вод, воздуха, воды.

Разновидности тепловых насосов для отопления дома: расчет

Классифицируют ТН по разным показателям.

Классификация тепловых насосов

Компрессионные ТН используют механический или электроэнергетический источник, для запуска абсорбционного насоса прибегают к помощи электричества и топлива.

Грунт-вода

Максимальный эффект приносит тепловой насос грунт-вода. Достаточно опустить устройство на глубину пяти метров от верхней части грунта, как можно достичь такого уровня, где температура практически не меняется, она мало зависит от погодных условий, что и используют, сооружая грунтовой теплообменник своими руками. Вблизи жилой постройки копают траншею, в которую помещается тепловая труба из полиэтилена, заполненная «незамерзайкой» (используют антифриз). Коллекторные концы подключают к тепловому насосу, находящемуся в доме. Тепловая трубка своими руками значительно сэкономит средства. Принцип работы одинаков для всех ТН.

Вода-вода: цена за качество

Тепловой насос вода-вода своими руками потребляет тепловую энергию воды – из близлежащего водоема (озеро, пруд и др.) или из специально пробуренной скважины. Отдаленность водоема не должна превышать ста метров, т.к. более удаленное расположение потребует вкладывать средства на прокладку «лишних» труб к нему. Обязательное условие такого устройства – глубина коллектора должна быть такова, чтобы вода не замерзала в сильные морозы. Такие конструкции аналогичны ТН «грунт-вода», но для их запуска потребуются дополнительные траты на утяжеление и погружение в воду полиэтиленовых труб.

В идеальном варианте для такой конструкции нужны две скважины, участвующие в для заборе и сбросе воды. Забранная жидкость проходит очистку, перед тем как попадет в теплообменники. Незначительный запас воды в водоеме станет ограничителем по использованию такого принципа работы теплонасоса. Местом для погружения внешнего контура могут быть и проточные водные источники, и канализационное септическое устройство. Тепловые насосы для отопления должны быть изготовлены очень качественно.

Воздух-воздух

Потребление «дармового» источника тепла – атмосферного воздуха — положено в основу такого агрегата как тепловой насос воздух-воздух своими руками. Любая среда (если температура не ниже абсолютного нуля (- 273°)) обладает тепловыми энергетическими запасами. Извлечение ее –задача теплового насоса.

Теплоэнергия забирается с помощью радиатора больших размеров, установленного на улице. Он монтируется на земле или на наружной стороне дома и снабжается вентилятором (для обдува и нагнетания воздуха). Тепловой насос из кондиционера своими руками – отличный вариант для конструкции такого типа.

Тепловой насос Воздух-Воздух с использованием кондикционера

Существуют и «готовые системы» — промышленные кондиционеры, способные и обогревать, и охлаждать. Воздушный насос своими руками зависит напрямую от внешней температуры, эффективность заметно снижается при понижении показателей градусника до минус пятнадцати градусов.

Воздух-вода

Не слишком эффективное устройство в плане того, что есть зависимость от внешних погодных условий. Но в то же время есть преимущество – не нужно сооружать глубокие скважины и удалять ненужный грунт. Тепловой насос воздух-вода своими руками позволяет осуществить повторное использование тепла, выходящего из нагретого помещения в водном, газовом, дымовом виде и т.п.

Сооружение и установка теплового насоса своими руками

Тепловые насосы для отопления своими руками — целесообразный и быстро окупаемый проект. Для собственного конструирования агрегата нужно:

1. Купить компрессор.
2. Соорудить испаритель (из пластиковой бочки объемом около шестидесяти литров) со змеевиком внутри
3. Смастерить конденсатор, используя медный змеевик (толщина не менее одного миллиметра), помещенный в металлический или пластмассовый бак (лучше применять нержавеющий). Емкость разрезается на две равные части, в него вставляется змеевик и после этого бак запаивается.
4. Привлечь специалиста по запаиванию трубки и наполнению емкости фреоном.
5. Полученную конструкцию присоединить к тепловой системе помещения.
6. Подключить наружный контур. Особенности этой работы зависят от типа ТН.

Перед началом конструирования такой системы обогрева жилых помещений желательно сделать точный термодинамический расчет, чтобы потом не разочароваться, ведь не всегда затраты на создание ТН своими руками оправданы. Инженер-проектировщик справится с поставленной задачей и учтет многочисленные параметры (затраты на установку мощного оборудования, «способности» здания к потере тепла и др.)

Плюсы теплонасосов

Кратко сформулировать плюсы ТН можно так:

• стабильность;
• экологичность;
• простота эксплуатации;
• безопасность.

Источники энергии не дадут сбоев при нормальном их использовании, ведь в этом качестве используются постоянные «величины» — вода, воздух, грунт. При применении ТН нет вредных для здоровья человека выбросов, какие неизбежны при обогреве дизельным топливом, газом, углем и т.п. Пользоваться теплонасосом несложно, его эксплуатация не предполагает каждодневного вмешательства в работу системы.

Тепловой насос при соблюдении правил его использования не взорвется и не загорится.

Тепловой насос для отопления дома должен быть по максимуму функциональным.

Цена теплового насоса для отопления частного дома

Задачи, решаемые установкой теплового насоса

Оборудование позволяет производить отопление дома и поддерживать постоянную температуру в холодное время года. В летний период такая система поможет избежать жары в помещении, так как многие насосы оснащены обратной функцией охлаждения. Каждый хозяин вправе выбрать для себя единственно приемлемый для него вид отопления дома и подогрева воды. Но основными аспектами применения тепловых агрегатов, которые определяют спрос, являются: экологическая чистота, безопасность эксплуатации, комфортные условия, экономичность, долгий срок работы, приемлемый дизайн.

Ежегодное подорожание энергоносителей приводит к тому, что потребители отдают предпочтение установке дорогостоящего оборудования для отопления дома, которое не требует в дальнейшем затрат на приобретение газа, твердого или жидкого топлива. Тепловым насосам не нужно серьезное периодическое обслуживание и они работают более продолжительный срок.

В некоторых домах свыше 150 м2 применяют геотермальные способы отопления вместе с резервным котлом отопления. Такая комбинация позволяет окупить вложенные средства после 5 лет пользования. Тепло земли с низкой потенциальностью насос преобразовывает в постоянный теплоноситель с температурой не ниже 75ºС. При этом потраченный киловатт электрической энергии способствует выделению около 6 киловатт тепловой.

В летний период пассивная модель охлаждения позволяет циркулировать по контуру теплоносителя, который охлаждается в земле, где температура составляет 5–7ºС. Электричество, затраченное на работу циркуляционного насоса по стоимости гораздо дешевле, чем работа стандартного кондиционирования всей площади дома в жаркое время года.

Для увеличения эффективности работы насоса к нему можно подключать дополнительные контуры для обогрева бассейна, использовать летом энергию солнечного коллектора.

Насосы к тепловым трубопроводам

Планета представляет собой раскаленное ядро, покрытое толстым слоем твердого вещества. Когда-нибудь ядро остынет, так как в отличие от звезд, у земли нет своего источника тепла. Но говорить о продолжительности того периода, за который изменится температура почвы, не стоит, так как даже наша цивилизация этого не ощутит. Именно поэтому грунт на сравнительно небольшой глубине до 50 м существует в постоянно подогретом состоянии. с температурой около 12ºС. Глубина может отличаться от указанной в зависимости от климата местности.

Тепловые геотермальные насосы можно использовать даже в зонах вечной мерзлоты, только искать тепло придется на большой глубине.

Принцип действия

Тепловой насос используется для извлечения низкой энергии тепла окружающей среды. Он преобразовывает ее в высокотемпературную энергию для передачи теплоносителю в контуре отопительной системы. Работа насоса основывается на применении физических и химических законов. Массы воздуха, воды и земли вокруг постоянно аккумулируют солнечную энергию, которая используется в работе системы отопления.

Установка теплового отопительного насоса напоминает работу холодильника, только в обратной последовательности. В холодильном агрегате присутствует морозильная камера (испаритель). которая снабжает его холодом. Излишнее количество тепла поступает на конденсаторную решетку сзади холодильника и выбрасывается в воздух.

Тепловой насос имеет испаритель, расположенный в таком месте, что он находится в контакте с источником природной энергии низкого тепла:

• пластами недр земли. расположенными ниже точки промерзания поверхности при помощи наклонных или вертикальных скважин;
• водных глубин термальных незамерзающих водоемов опусканием на нужную глубину;
• воздушными массами снаружи дома.

В таком геотермальном устройстве конденсатор работает как устройство для теплообмена, отдающего тепло для нагревания теплоносителя в отопительном контуре дома, которое поступает для окончательно раздачи в калориферы и радиаторы.

Для развернутого понятия представим контур, в котором движется химический элемент хладагент. присутствовующий там в виде жидкости или газа. Движение его происходит за счет работы компрессора. Хладагент нагревается при сжимании, поэтому в конструкции добавляется расширительный клапан.

В системе ставится два теплообменника. Один из них работает как испаритель в холодной области и служит для понижения температуры воздуха или воды по принципу кондиционера или холодильника. Второй работает как конденсатор в горячей области и нагревает воду для системы отопления.

Остаточным действием является определение источника для сбора тепла, который отдает энергию зондам, контурам труб большой протяженности на дне водоемов или ниже точки промерзания, воздушным источникам.

Три контура в системе тепловых насосов:

• контур внешнего сбора с постоянно продвигающимся специально подобранным теплоносителем, чаще антифризом;
• контур коллектора. содержащий теплообменники, компрессор, клапаны различного назначения и трубы;
• контур внутреннего снабжения дома горячей водой и отопления.

Производители предрекают срок эксплуатации не менее 20 лет, но такие понятия, как трение и износ выведут насос из строя гораздо раньше. Реально можно установить продолжительность работы теплового оборудования без ремонта в 10–12 лет.

Природные источники тепла

Земные недра

Являются бесплатным генератором тепла. На глубине, где грунт никогда не замерзает, держится плюсовая стабильная температура, которая не меняется в зависимости от сезона.

Для сбора низкотемпературного тепла из почвы применяют два способа:

• бурение вертикальных коллекторов. скважин на глубину от 50 до 200 м для забора воды и прогона его через теплообменник и передача ее в водоем после использования;
• прокладка трубопровода на участке дома на глубине более одного метра и расстоянием между контурами не менее одного метра с обратной засыпкой и поливкой влагой.

Собрать достаточное количество тепла в водяных массах можно в случае, если есть незамерзающее озеро с проточной водой или высоко поднимается грунтовая вода. На дно укладывается трубопровод большой протяженности. фиксирующийся при помощи грузов, которые ставятся из расчета 5 кг на 1 погонный метр. Чтобы работа теплообменника длиной примерно 300 метров была эффективной, расстояние между витками труб не должно быть менее 1,5 м.

Для работы такой системы чаще всего применяют принцип открытого сбора тепла. Он подразумевает, что по ходу перемещения грунтовых вод делается две скважины, первая служит для сбора воды насосом и подачи на теплообменник. Во вторую происходит сброс использованной охлажденной воды.

Риск нарушения функционирования состоит в том, высота подъема грунтовых вод может изменяться в зависимости от периода дождей и перемещения земельных пластов.

Самым распространенным и легкодоступным источником тепла является атмосфера. Теплообменник выполняется по типу большого радиатора с достаточным количеством ребер и вентилятором обдува. Такой тепловой насос расчитан на отопление и на подачу горячей воды хозяевам дома. Часто простейшие устройства подобного типа применяют для подогрева воды в зимних бассейнах. Затраты электрической энергии при этом минимальны.

Наружные теплообменники монтируют на кровле дома или на его стене. Если предполагается мощное оборудование, тогда для его установки нужно создавать дополнительное основание в виде фундамента.

Тепловые установки, извлекающие тепло из атмосферы, большей частью инверторные. В них происходит преобразование переменного тока. что позволяет компрессору работать с полной отдачей. При нагревании теплоносителя до нужной температуры не происходит остановки оборудования, только снижается мощность. Таким образом, увеличивается срок службы оборудования.

Обзор разновидностей тепловых насосов

Насосы «воздух-вода»

Собирают тепло из атмосферы и нагревают жидкость в отопительной системе. Выпускают стандартные и компактные модели. Устанавливать можно как в процессе ремонта здания, так и при новом строительстве дома. Обеспечивают нагревание теплоносителя до 60ºС при наружной температуре до -20ºС. При самой тяжелой работе мощность достигает 20 кВт. Некоторые системы снабжаются дополнительным подогревом с помощью электричества для работы в экстремальных условиях или подогревания системы для размораживания.

Тепловая система «рассол-вода»

Получает энергию из недр земли посредством установки специальных геотермальных зондов. В системе ставится два расширительных теплообменника, которые работают на тепло и охлаждение. Мощность установки 16 кВт. Применяется новая по конструкции система, состоящая из последовательно соединенных агрегатов-модулей до 6 штук, потребляющая суммарную мощность до 50 кВт.

Тепловая установка «вода-вода»

Насосы отличаются высоким качеством, заложенным в процессе производства. Имеют в конструкции теплообменник в виде пластин. Почти все важные элементы изготавливаются из нержавейки и ее сплавов. Расширительный бак при необходимости легко подключается к почвенным насосам. Мощность работы 6 кВт. Все модели оснащены полностью автоматическим управлением.

Тепловые насосы по типу работы «воздух-воздух»

Они способны не только подогревать воду, но и воздух в помещении. К ним относят сплит-системы. Тоже возможна установка каскадного варианта мощностью до 50 кВт.

Геотермальные «грунт-вода»

Очень хорошо зарекомендовали себя для отопления в частных домах и промышленных объектах. Для сбора тепла бурят скважины различной глубины. присутствуют все элементы полной автоматизации управления. Работают от глубинных или поверхностных коллекторов.

Стоимость оборудования и установки теплового насоса

Цена теплового насоса определяется несколькими факторами. Для этого принимают во внимание площадь отапливаемого дома, наличие дополнительных труб различных вариантов отопления. Кроме того, играет роль тип устанавливаемого насоса по принципу сбора природного тепла из окружающей среды и по мощности.

Очень большое внимание уделяется утеплению ограждающих конструкций жилого дома, так как потери тепла будут влиять на требуемую мощность насоса. Если для сравнения использовать тепловой агрегат мощностью от 10 до 20 кВт. то в доме со стандартными потерями тепла (неутепленные стены) он сможет эффективно обогреть площадь до 220 м2, в тщательно утепленном доме пространство увеличится до 420м2. А в полностью изолированном от тепловых потерь современном жилище насосом такой мощности можно успешно отопить площадь до 750 м2.

Цена геотермального оборудования включает в себя монтажные и земляные работы вплоть до буферной емкости отопительной системы дома и стоимость теплового насоса.

В случае стандартного небольшого дома площадью до 130 м2 при использовании грунтового забора тепла, стоимость оборудования составит около 430 000 рублей. а установка обойдется в 300 000 рублей. Применение горизонтального почвенного коллектора снизит затраты на установку до 150 000 рублей, но цена оборудования останется прежней.

Самой дешевой системой отопления для такого дома можно считать систему воздушного забора тепла и передачи ее водному теплоносителю. Цена оборудования существенно ниже и составляет около 350 000 рублей. стоимость монтажа при этом 80 000 рублей.

Если говорить о скважинах глубокого бурения в районах с пониженной точкой промерзания и для отопления дома площадью до 400 м2, то стоимость оборудования может достичь 800 000 рублей. монтажные работы обойдутся в 355 000 рублей.

Применение почвенных, водных и воздушных тепловых насосов очень облегчит жизнь хозяевам дома, которые не будут заострять внимание на заготовке топлива, его транспортировке и хранении. Кроме того, комфорт и отсутствие потребности в постоянном обслуживании сделают систему незаменимой для каждого потребителя.

• Автор: Леонид Григорьевич Чернухин

Источники: http://termogurus.ru/obzor-teplovyx-nasosov-dlya-obogreva-doma.html, http://trubexpert.ru/heating/teplovoj-nasos-dlya-otopleniya-svoimi-rukami-idealnoe-resheniya-dlya-vashego-doma/, http://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/teplovye-nasosy/cena-teplovogo-nasosa-dlya-otopleniya-chastnogo-doma.html

Как вам статья?