Теполовой насос для отопления: принцип работы и преимущества использования

Тепловой насос – грунт, вода

На грунтовых тепловых насосах хочу остановиться отдельно. Их можно разбить на несколько, не схожих между собой, систем. Прежде всего это ТН с открытым циклом, где вода, имеющая плюсовую температуру, забирается прямо из водоносного горизонта и после охлаждения при отборе тепла отправляется обратно.

Широкое применение имеют системы с закрытым циклом, когда теплоноситель прокачивается через замкнутый трубопроводный контур, который уложен в грунте либо на дне открытого водоема. Контур для выбора тепла можно установить вертикально в скважине или уложить горизонтально в глубокой траншее.

При выборе между горизонтальном коллекторе или вертикальном зондом необходимо учесть, что во втором случае каждый погонный метр скважины насоса отдает 50 Вт тепловой энергии, а коллектор всего-то – 20. Помимо этого, коллектор за весь отопительный сезон выхолаживает грунт. А это приводит к падению эффективности теплового устройства. Зато бурение скважины под тепловой насос обходится на порядок дороже.

НОВОГОДНИЙ ВЫПУСК HOUSECHIEF

Как сделать фундамент под тяжелую кирпичную печь: пошаговая инструкция

Расчёт для систем отопления, таблица

Главным показателем, который показывает мощность того или иного теплового прибора, является параметр КПТ (в англоязычной литературе он известен под аббревиатурой COP). КПТ — коэффициент преобразования тепла, который вычисляется путём деления общей мощности устройства на количество потребляемого электричества за единицу времени. Например, некий насос X потребляет 2 кВт/ч электрической энергии, а вырабатывает при этом 5 кВт/ч тепловой энергии — в таком случае значение КПТ = 5/2 = 2,5.

Коэффициент преобразования большинства устройств находится в пределах от 3 до 7, однако чем выше КПТ, тем дороже будет стоить прибор. Следует также помнить, что значение КПТ зависит от температуры окружающей среды — если она слишком низкая, то значение КПТ начнёт стремиться к 1 (фактически для нагрева теплоносителя используется только электричество, а внешнее тепло принимать участие в обогреве здания не будет).

Фото 4. Таблица с расчетом мощности теплового насоса типа воздух-вода от производителя Sapun.

Применение того или иного насоса должно быть оправдано с инженерной точки зрения. Для покупки прибора сперва производят расчёт теплопотерь здания. Для этого используется следующая формула: КТ = (ОЗ * МТП * КС)/860. Расшифровывается она так:

• Количество тепла (единицы измерения — кВт/ч).
• ОЗ — общий объем здания.
• МТП — максимальный температурный перепад. Для определения этого показателя следует отнять температуру в помещении от уличной температуры. Например, вы хотите, чтобы в помещении температура зимой составляла 20 °C, тогда как на улице она будет находиться рядом с отметкой —10 °C — в таком случае МТП = 20 — (-10) = 30.
• КС — специальный поправочный коэффициент, который учитывает тип стен. Для деревянных — показатель КС равен 3—4 единицам, для кирпичных стен — 2—3, для кирпичных в два слоя — 1—2, для кирпичных в 2 слоя с утеплителем — 0,5—1.
• Число 860 — поправочный коэффициент, на который делится итоговое значение, чтобы перевести килокалории в киловатт-часы.

Внимание! Эта формула — приблизительная, поскольку температурный режим здания сильно зависит от его конструктивных особенностей. Поэтому при покупке инженеры рекомендуют покупать отопительный насос «с запасом»

Разновидности тепловых насосов и систем

В первую очередь это Солнце. Лучи, достигая поверхности Земли, емли нагревают элементы, которые поглощают энергию. А установка перерабатывает ее, усиливает, и передает на теплообменник для разогрева теплоносителя в отопительном контуре. Второй источник – сама Земля, а точнее тепло ее ядра, передаваемого через мантию верхним слоям земной коры. При этом инженерам удалось разработать три различных схемы, определяющих тип устройства: грунтовые, водяные, воздушные. Каждый вид отличается, что позволяет выбрать наиболее эффективный способ для отдельно взятого случая.

Грунтовые тепловые насосы

Количества тепловой энергии, получаемой от грунта, достаточно для разогрева хладогента до уровня, где тот меняет агрегатное состояние, превращаясь в пар. Удобно то, что на глубине уже в несколько метров сезонные температурные колебания не наблюдаются. Это позволяет пользоваться прибором круглый год, и в доме всегда будет горячая вода.

Для приема тепла земли используется раствор этиленгликоля или пропиленгликоля. Водный эталон применяется, но реже. Система труб, по которым циркулирует энергопоглощающая жидкость, герметична.

Есть два способ размещения трубопровода в грунте:

1. Горизонтальный коллектор – это система горизонтально лежащего контура.
2. Геотермальный зонд – приемники расположены вертикально и связаны между собой.

Геотермальные насосы с горизонтальным коллектором предполагают заглубление на полтора-два метра. Главное пройти отметку уровня промерзания грунта. Для каждого региона она своя. В среднем это 1,2 метра. Если требуется отопить здание, площадью до 100 кв. м., придется выкопать котлован или вырыть сеть траншей, площадью в 2-3 сотки. Это не обязательно делать под самим сооружением. Главное не садить на задействованном участке растения, имеющие корни, уходящие глубоко в землю.

Эту проблему полностью решает геотермальный зонд. Трубы устанавливаются в скважины. Бурить придется на 100-200 метров. Но их достаточно двух, если требуется обогреть здание в сто квадратов.

Между скважинами должно быть расстояние не менее пяти метров. Поэтому если участок мал, застроен или засажен, скажем, садом, это лучший способ установки теплового насоса с зондом, когда задействована минимальная площадь надела. С другой стороны цепь горизонтальных приемников тепла можно построить самостоятельно без применения бурового оборудования.

Водяные тепловые насосы

Для использования такого теплового насоса, принцип действия взят тот же. Но отличается тип источника. В данном случае это грунтовые воды. Естественно, глубина их залегания должна быть доступна в регионе. Но если такая возможность есть, система отличается тепловой стабильностью, так как подземные воды имеют постоянную температуру круглый год. Это делает устройство пригодным для применения в течение всех четырех сезонов. Перед монтажом проводят геологическую разведку, чтобы убедиться, что вода течет на глубине 30-40 метров.

Однако требуется и химический анализ. Если в составе мало солей железа и ряда других примесей, можно ставить геотермальный зонд. В противном случае это нецелесообразно ввиду наличия риска преждевременного выхода из строя и низкой производительности. В данном случае применяют грунтовый тепловой насос или воздушный. Именно это требование является причиной того, что среди всей массы рабочих ныне установок тепловые насосы водяного типа используются реже – порядка 5% случаев.

Воздушные тепловые насосы

Главное преимущество этого способа организации отопления и подачи горячей воды – отсутствие необходимости вести полномасштабное строительство. Не нужно бурить скважины для геотермальных зондов. Нет необходимости рыть траншеи, как в случае с грунтовым тепловым насосом. Все узлы размещаются на поверхности. В итоге сметная стоимость значительно ниже. Времени на установку и обустройство затрачивается меньше. Но при всем кажущемся комфорте это устройство далеко не идеально.

Главный минус – высокий КПД будет только если воздух на улице не охлажден до -15…-20 градусов по Цельсию. Если ударят морозы еще сильнее, система будет работать с меньшей эффективостью, что приводит к выходу из строя. А если теплоноситель в трубах и радиаторах замерзнет, произойдет разгерметизация, а по весне дом будет затоплен. Придется тратить деньги на ремонт. Однако в районах, где подобного не случается, люди пользуются таким методом организации отопления.

Плюсы и минусы системы отопления с тепловым насосом

Система с тепловым насосом проста и в то же время высокотехнологична. Быть может, стоит обеспечить такой системой собственный дом? Чтобы решить, рассмотрим все «за» и «против».

Плюсы систем отопления с тепловым насосом:

— Экономия теплоносителя. Для функционирования системы не требуется ни дизельного топлива, ни газа. Расходуется только электроэнергия, которая трансформируется и преумножается в тепловую. Например, при коэффициенте трансформации 4 у насоса тратиться 1 кВт/ч электроэнергии, а выходит 4 кВт/ч тепла.

— Возможность установить в любом месте. Источником тепла может быть воздух, вода, земля. А необходимую электроэнергию произведет, например, дизельный генератор.

— Безопасность для окружающей среды. Система с тепловым насосом не выбрасывает никаких веществ.

— Реверсивность. Тепловые насосы способны и подводить, и отводить тепло.

Минусы систем отопления с тепловым насосом:

— Стоимость системы. Итоговая цена зависит от типа системы. Геотермальная будет дороже, чем воздушная, так как представляет собой более сложную структуру. В любом случае, потребуются немалые вложения только для одного насоса.

— При температуре менее 20 градусов система с тепловым насосом не сможет должным образом функционировать и потребует дополнительного источника тепла, например, электрообогревателя.

— Сложность монтажа системы в уже построенном доме, где она не планировалась.

Как построить дом с учетом характерных особенностей стиля хай-тек

Вопрос о строительстве дома в стиле хай тек сегодня становится все более актуальным. Поэтому рассмотрим основные каноны, которым нужно следовать в процессе возведения такого дома.

Строительные и отделочные материалы для домов в стиле хай-тек

Как уже упоминалось выше, преимущественно встречаются сложные проекты каркасных домов в стиле хай тек, которые возвести под силу профессионалам в этой области. Для их осуществления используются такие материалы, как бетон (преимущественно панель или монолит), дерево, металл, стекло. Особенно интересны дома хай тек из бруса.

Одна из особенностей подобных строений – большие окна, которых должно быть как можно больше по всему периметру здания. Все комнаты должны просто утопать в дневном свету. Поэтому и площади у таких домов достаточно большие. Если же рассматривать маленькие дома в стиле хай тек, то у них, как правило, одна стена выполнена в сплошном остеклении, что не подходит для многих Российских регионов.

Фасады домов и исполнение крыши в стиле хай-тек

Формы фасадов домов в таком архитектурном исполнении отличаются четкостью, геометрией, лаконичностью линий. Но в то же время, можно встретить совершенно ассиметричные конструкции, где один блок здания больше другого в несколько раз.

Большая открытая терраса под навесом – характерная черта всех домов, построенных в стиле хайтек. При этом не обязательно устраивать на ней зону отдыха. Это может быть парковка, островок с бассейном или просто заасфальтированное пространство.

Что самое простое в исполнении строительства таких домов, так это устройство крыши. Она должна быть прямой, абсолютно ровной без каких-либо уклонов. Но насколько такие реалии выгодны для российского климата там, где постоянные дожди и большой уровень выпадения снега? Как справляться с такими объемами осадков? Это уже вопрос для инженеров и архитекторов. Однако, и владельцам домов тоже стоит обеспокоиться об этом, так как в будущем могут возникать трудности в обслуживании дома.

Внутреннее пространство домов в стиле хай-тек

Что же мы видим, когда заходим в дом, который построен и оформлен по всем канонам стиля хай-тек? В первую очередь – это пространство. Одно большое свободное от разграничительных барьеров пространство. Большие окна – много дневного света

Также отдельное внимание уделяется освещению, которое в ночное время должно быть не хуже, чем днем естественное

Первый этаж, как правило, делается студией с гостиной и кухней-столовой. Все это плавно перетекает в такую же просторную прихожую, а далее на второй этаж. Здесь же приватность сохраняется, если предусмотрена не одна, а несколько спален. Полноценные стены, ограждающие зоны отдыха. Но обязательно должен быть большой холл или общая комната, объединяющая все помещения.

Инженерные системы домов в стиле хай-тек

Как уже упоминалось, хай тек – это строительный плацдарм для применения всевозможных инновационных технологий. Что уже проверено, или только тестируется – все сюда, все будем применять.

Многим знакома такая система, как «умный дом», которая сегодня доступна для установки в каждое здание и квартиру. Именно она будет следить за температурным режимом, влажностью в помещении, оповещать о поломках и сбоях, как в самой программе, так и в инженерных системах. В зависимости от модификации, можно на расстоянии со смартфона включить чайник или стиральную машину.

Также передовые архитекторы и конструктора, работающие в этой области внедряют японскую систему строительства частных домов. Она подразумевает, что жизнеобеспеченность дома не будет зависть от центральных магистралей энергоресурсов. Если с отоплением этот вопрос решился, то с водой и светом пока нет.

По сути, инженерные системы будут настроены так, что новых ресурсов не потребуется. Будет действовать правило естественного круговорота веществ в природе – мощнейшие многоступенчатые фильтра отчистки воды, солнечные батареи или ветряки, новейшие спутниковые системы. Если вовремя и качественно обслуживать такие дома, то строить их можно хоть за полярным кругом, хоть на вершине горы, хоть в глухой тундре или на необитаемом острове и при этом жить в современных комфортных условиях со всеми благами цивилизации.

Применение геотермального насоса для горячего водоснабжения

Каждая из описанных выше схем позволяет не только обогревать жилище, но и снабжать людей горячей водой, причем независимо от времени года. Даже при отключенном отоплении в трубах будет вода с температурой от +45 до +60 град. Используется специальная емкость с теплообменником – бойлер. Проточные модификации не нашли применения ввиду слабой эффективности и отсутствия возможности иметь запас. Недостаток – необходимость обустройства отдельного помещения под котельную.

Обычный водонагреватель не подойдет. Покупают специализированное оборудование, предназначенное для подключения к теплонасосной установке. Такой бак обойдется дороже, ведь для эффективного разогрева объема воды потребуется развитая сеть теплообменных элементов, что влечет за собой удорожание. Материалов расходуется больше, а устройство сложнее в исполнении. Однако экономия перекроет затраты уже в первые год-два в зависимости от частоты использования и количества жильцов.

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника

Прежде чем приступить к изготовлению теплового насоса, необходимо выбрать источник тепла и решить вопрос со схемой работы установки. Кроме компрессора понадобится и другое оборудование, а также инструменты.

Выполнение схем и чертежей. Чтобы установить тепловой насос, необходимо сделать скважину, потому что источник энергии должен находиться под землей. Глубина скважины должна быть такой, чтобы температура земли составляла не менее 5 градусов. Для этой цели также подойдут любые водоёмы.

Конструкции тепловых насосов похожи, поэтому вне зависимости от того, каким будет источник тепла, можно использовать практически любую схему, найденную в сети. Когда схема будет выбрана, необходимо выполнить чертежи и указать в них размеры и места соединения узлов.

Так как рассчитать мощность установки достаточно трудно, можно воспользоваться средними значениями. Например, для жилого помещения, имеющего низкие теплопотери, потребуется отопительная система с мощностью 25 Вт на кв. метр. Для здания, которое хорошо утеплено, это значение составит 45 Вт на кв. метр. Если у дома, достаточно высокие теплопотери, мощность установки должна быть не менее 70 Вт на кв. метр.

Выбор нужных деталей. Если компрессор, снятый с холодильника, поломан, то предпочтительнее приобрести новый. Не рекомендуется производить ремонт старого компрессора, ведь в будущем это может негативно повлиять на работу теплового насоса.

Дополнительно потребуется приобрести следующие детали:

• герметичная тара из нержавейки объёмом 120 литров;
• емкость из пластика объёмом 90 литров;
• три трубы из меди разного диаметра;
• трубы из металлопластика.

Для работы с металлическими деталями понадобятся сварочный аппарат и болгарка.

Сборка узлов и установка теплового насоса

В первую очередь следует установить на стену компрессор, используя кронштейны. Следующий шаг – работа с конденсатором. Бак из нержавейки нужно разделить на две части при помощи болгарки. В одну из половин монтируется медный змеевик, затем емкость необходимо заварить и сделать в ней резьбовые отверстия.

Чтобы изготовить теплообменник, нужно намотать на емкость из нержавейки медную трубу и закрепить концы витков рейками. Присоединить к выводам сантехнические переходы.

Как только работа с узлами будет окончена, нужно подобрать терморегулирующий клапан. Конструкцию следует собрать и заправить систему фреоном (для этой цели подойдет марка R-22 или R-422).

Подсоединение к заборному устройству. Вид устройства и нюансы подсоединения к нему будут зависеть от схемы:

• «Вода-земля». Следует установить коллектор ниже линии промерзания земли. Необходимо, чтобы трубы находились на таком же уровне.
• «Вода-воздух». Такую систему устанавливать легче, так как нет необходимости в бурении скважин. Коллектор монтируется в любом месте около дома.
• «Вода-вода». Коллектор изготавливается из металлопластиковых труб, а после помещается в водоём.

Также можно установить для обогрева дома комбинированную отопительную систему. В такой системе тепловой насос работает одновременно с электрическим котлом и используется как дополнительный источник отопления.

Тепловой насос для обогрева дома вполне можно собрать самостоятельно. В отличие от покупки готовой установки, это не потребует больших финансовых затрат, а результат обязательно порадует.

Лучшие производители теплонасосов

Отзывы покупателей позволили составить рейтинг качественных производителей тепловых насосов, использующих самые хорошие комплектующие для производства отопительного оборудования. К таким компаниям относятся:

1. Международная компания Stiebel Eltron, образовавшееся в Германии в 1924г.
2. Американская компания Cooper&Hunter.
3. Японский бренд Daikin.
4. Корпорация Mitsubishi (Япония).
5. Самый юный производитель, представленный на рынке – компания Kitano.
6. Gree Electric (Китай).
7. Hitachi поставляет универсальное оборудование, приспособленное для любых зданий.
8. Panasonic (Япония).

Какой фирмы приобрести установку лучше решить, после рассмотрения всех характеристик и условий, в которых она будет эксплуатироваться.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); Лучшие тепловые насосы для горячего водоснабжения

Тепловые насосы могут не только обогревать помещение. Они успешно справляются с подогревом воды. Так как система считается низкотемпературной, то рассчитывать на температуру воды выше 55°С не стоит. Эксперты выбрали несколько интересных насосов.

Hitachi Yutaki S Combi RWD-2.0NWE-200S/RAS-2WHVNP

Рейтинг: 4.9

Устанавливать в действующие системы отопления или в только создаваемые можно топливный насос Hitachi Yutaki S Combi RWD-2.0NWE-200S/RAS-2WHVNP. Прибор предназначен для круглогодичного применения, зимой он будет использоваться в качестве обогревателя, а летом как кондиционер. Эксперты отдали первое место рейтинга этой модели за инновационность и низкие затраты на обслуживание. Тепловой насос оптимально подходит для систем отопления с радиаторами и теплыми полами. Производитель оснастил устройство удаленным управлением, что позволяет владельцу дома регулировать температурный режим, находясь в любом помещении. К достоинствам оборудования стоит отнести инверторную технологию управления и недельный таймер.

• инверторная технология управления;
• антибактериальная опция;
• компактность;
• универсальность применения.

не обнаружены.

FAIRLAND AHP13AS

Рейтинг: 4.8

Тепловой насос из Китая FAIRLAND AHP13AS создан для обогрева домов. Он предназначен для работы в традиционных системах отопления, а также в современных теплых полах. Производителю удалось сделать климатическую технику высокого качества за счет применения оригинальных японских деталей. Уступает прибор лидеру рейтинга в функциональных возможностях, охлаждать воздух он не способен. А вот как обогреватель тепловой насос демонстрирует хорошие способности. Мощность обогрева достигает отметки 13 кВт, потребляя при этом до 2,9 кВт электроэнергии. Инверторное управление упрощает эксплуатацию климатической установки, повышая срок службы.

Пользователи довольны работой теплового насоса, его мощностью и производительностью. Только цена не устаивает отечественных покупателей.

• качественная сборка;
• высокая мощность обогрева;
• инверторное управление.

• высокая цена;
• требуется силовая линия.

Lessar LSM-H120HFA2

Рейтинг: 4.7

Хорошими показателями тепло- и холодопроизводительности обладает тепловой насос Lessar LSM-H120HFA2. Модель оснащается дополнительным электрическим ТЭНом, позволяя повысить температуру в помещении до 55°С. Охладить комнату можно в температурном диапазоне 5-22°С. Хоть модель и уступает лидерам рейтинга в мощности, зато максимальный уровень шума не превышает 32 дБ. Эксперты положительно высказываются относительно компактности оборудования и небольшого веса (63 кг).

Пользователи одобрительно отзываются о доступности и функциональных возможностях прибора. Тепловой насос выглядит эстетично, он одинаково хорошо охлаждает и обогревает помещение, экономно расходуя электроэнергию. Из минусов отмечается громкий сигнал при включении, а также отсутствие инверторного управления.

Плюсы и минусы

Принимая решение об установке теплового насоса воздух-воздух необходимо знать основные достоинства теплопередающих систем. Так же нужно знать возможные проблемы, с которыми владелец может столкнуться во время эксплуатации.

Главный плюс, который стоит выделить

Тепловые насосы прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента. Для наиболее распространенных марок она составляет:

• R22 -25°С;
• R404 -30°C;
• R407 -21°C;
• R410 -37°C.

Если температура наружного воздуха будет ниже этих величин, то фреон перестанет испаряться, и система просто не будет работать. Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Как рассчитать необходимую мощность

Номинальная мощность такого оборудования для обогрева рассчитывается исходя из то что 0,7 кВт необходимо на 10 м² площади. Таким образом на дом с площадью 100 м²  нам необходимо 7 кВт тепловой энергии. При этом нужно учесть что это средний показатель, в пиковые холода тепло энергии нужно будет больше, поэтому следует рассчитывать это оборудование с запасом в 10-15%.

Для более эффективного использования тепла  применяется накопительный бак или тепло аккумулятор необходимого объема. В нем накапливается тепло, не израсходованное днем, которое может быть применено ночью, когда температура окружающей среды значительно падает.

Техническая консультация