Тепловые насосы для отопления дома – виды, принцип работы, производители и цены
Как только люди научились выкачивать и сжигать газы из недр Земли, они столкнулись с двумя серьезными проблемами. Глобальное потепление и загрязнение окружающей среды — слишком высокая цена за комфорт. Более того, сырье и топливо являются ограниченными ресурсами, и их запасы быстро истощатся. Эти факторы вызывают активный интерес к тепловым насосам, которые извлекают чистую энергию из земли, воды и воздуха. Он обеспечивает теплом и горячей водой ваш дом без жадных котлов и вредных выбросов.
В Европе и Америке тепловые насосы для отопления домов так же распространены, как кондиционеры и стиральные машины. В нашей стране эта единица пока незнакома большинству владельцев частных усадеб и дач. Эта статья поможет вам узнать его принцип работы, существующие разновидности, преимущества и недостатки.
Как работает тепловой насос?
Самый простой пример, наглядно объясняющий принцип работы теплового насоса, — бытовой холодильник. Мы все знаем, что продукты охлаждаются за счет циркуляции хладагента внутри морозильной камеры. Холодильники забирают внутреннее тепло и выбрасывают его наружу. Поэтому в морозильной камере холодно, а решетка на задней стороне аппарата всегда горячая.
Принцип работы теплового насоса противоположный. Он забирает тепло из окружающей среды и передает его в ваш дом. Образно говоря, «морозилка» этого устройства находится снаружи, а горячая решетка – внутри дома.
В зависимости от типа внешнего источника тепла и среды, в которой собирается энергия, тепловые насосы делятся на четыре типа:
- Грунтовые воды.
- Вода Вода.
- воздух и вода
- Воздух-воздух.
Первый тип установки использует трубчатые коллекторы или зонды для отбора тепла из земли. Во внешнем контуре такого насоса циркулирует антифриз и передает тепло испарительному баку. Здесь тепловая энергия передается фреону, который движется по замкнутому контуру между компрессором и дроссельной заслонкой. Нагретый хладагент поступает в резервуар-конденсатор, где передает образующееся тепло воде, направляемой в систему отопления. Цикл теплообмена повторяется до тех пор, пока оборудование подключено к электросети.
Схема работы теплового насоса
Принцип работы водяных тепловых насосов такой же, как и у подземных тепловых насосов. Единственная разница в том, что сила — вода, а не земля.
Воздушные тепловые насосы не требуют больших внешних коллекторов для сбора тепла. Все, что вам нужно сделать, это прокачать уличный воздух и извлечь из него ценные калории. Вторичный теплообмен в этом случае происходит через воду (теплый пол) или воздух (система отопления).
Оценивая экономический аспект этой проблемы, следует иметь в виду, что монтаж «подземных вод» требует наибольших финансовых вложений. Для установки датчика приема тепла необходимо пробурить глубокую скважину или удалить большие площади грунта для установки коллектора.
Геотермальные тепловые насосы не могут работать без внешней системы труб или глубокого колодца с датчиком приема тепла
На втором месте стоят водяные тепловые насосы, которые поставляются заказчикам «под ключ». Для работы не нужно копать или бурить скважины. Достаточно окунуть достаточное количество гибких трубок в резервуар, в котором будет циркулировать теплоноситель.
Наименее дорогими являются агрегаты «воздух-воздух» и «воздух-вода», так как они не требуют установки внешнего приемника тепловой энергии.
Особенностью установки большинства теплонасосных систем является то, что они подключаются не к радиаторам отопления, а к полу с подогревом. Объясняется это тем, что максимальная температура нагрева воды составляет до +45°С, что идеально подходит для теплого пола, но недостаточно для нормальной работы радиаторов.
Полезной особенностью этого оборудования для владельцев является возможность реверсивного режима, то есть возможность перехода на охлаждение помещения в самые жаркие месяцы года. В этом случае избыточное тепло поглощается трубопроводом теплого пола и отводится насосом в грунт, воду или воздух.
Упрощенная структурная схема установки заглубленного теплового насоса выглядит следующим образом:
Помимо теплового насоса, контура заземления и теплого пола, здесь можно увидеть два циркуляционных насоса, запорный кран для горячей воды и отопления, а также резервуар для хранения горячей воды для бытовых нужд.
Характеристики тепловых насосов
Основным показателем для оценки эффективности теплового насоса является коэффициент теплопередачи, сокращенно CPT (английская аббревиатура COP). К КПД, который нам хорошо известен, то есть коэффициенту полезного действия, это не имеет никакого отношения. KPT (COP) указывает количество энергии, подаваемой насосом на киловатт полученной мощности. В зависимости от условий эксплуатации КФУ тепловых насосов колеблется от 3 до 5, что подтверждает, без дальнейшего обсуждения, экономическую выгоду от использования тепловых насосов.
Наиболее стабильные показатели работы демонстрируют грунтовые и водные установки, поскольку температура воды и грунта не опускается ниже нуля градусов. Устройства, собирающие тепло из воздуха, зависят от его температуры. Когда столбик термометра достигает минусовых отметок, производительность снижается в среднем на 40-50%.
Второй рабочий параметр – мощность в киловаттах. Их подбирают исходя из количества теплопотерь в здании.
Расчет отопления дома с тепловым насосом
Для правильной работы теплообменного оборудования требуется качественная изоляция зданий. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, полы и потолки и рассчитать теплопотери (Q).
Упрощенная формула расчета количества тепла (Вт), которое уходит из дома через наружные стены здания (стены, окна, пол, потолок), выглядит следующим образом:
Q = S x (разница между температурой внутри и снаружи) / Rt.
S – площадь окружающих построек (м2;
Rt – Тепловое сопротивление материалов окружающей конструкции (берется из таблиц СНиП по теплотехнике зданий).
Рассчитав поочередно потери тепла от стен, окон, полов и потолков, вы можете сложить их и получить количество киловатт, которые ваш дом теряет за один час в самое холодное время года. Мощность теплового насоса должна быть больше или равна общим тепловым потерям. Если помимо отопления оборудование нагревает бытовую воду, его мощность увеличивается на 20%.
При выборе теплового насоса «воздух-воздух» или «воздух-вода» следует ориентироваться на тепловую мощность, вырабатываемую в холодном регионе. Это связано с тем, что мощность значительно ниже, чем при работе в теплую погоду.
В качестве примера показаны параметры воздушно-водяной установки NIBE FISHER F2300-14. При работе в диапазоне температур от +7 до +45°С он вырабатывает примерно 18 кВт, а при -15°С — всего 10,7 кВт.
Известные бренды и ориентировочные цены
Рынок теплонасосного оборудования в России формируется. Ключевые позиции здесь занимают такие иностранные компании, как Nibe (Швеция), Mitsubishi Electric (Япония), Danfoss (Дания), Vaillant (Германия), Viessmann (Германия) и Mammoth (США). По соотношению цена-качество продукция российского производства (торговые марки Henk и SunDue) не уступает известным брендам).
ориентировочная цена (2016 г.) импортного грунтового теплового насоса мощностью 10 кВт, предназначенного для отопления дома площадью 100 квадратных метров (без установки), составляет 500 тысяч рублей. За работы по бурению скважины, монтажу труб и пусконаладочным работам придется заплатить в среднем 80 000 рублей, не считая дополнительных материалов.
Отечественная техника стоит дешево. Цена российского теплового насоса с аналогичными параметрами составляет около 360 тысяч рублей. При покупке с установкой под ключ она обойдется примерно в 430 тысяч рублей. Ориентировочная цена теплового насоса воздух-вода мощностью 10 кВт начинается от 270 000 рублей. Средняя стоимость данного агрегата с установкой под ключ составляет 320 000 рублей.
Отзывы реальных владельцев данного вида техники в подавляющем большинстве положительные. Отмечают надежную работу и низкие эксплуатационные расходы (техническое обслуживание, счета за электроэнергию) геотермальных тепловых насосов).
Исходя из практики использования данной технологии, опасения тех, кто все еще рассматривает возможность приобретения тепловых насосов «воздух-вода», не оправданы. Эти агрегаты стабильно производят тепло до температуры наружного воздуха -25°C.
Самостоятельное изготовление теплового насоса
Учитывая довольно высокую стоимость этого устройства, у многих любителей DIY возникает соблазн собрать его своими руками, используя подручные узлы и компоненты. Что нам следует сказать по этому поводу?
Данная работа включает в себя два основных этапа: подготовка внешнего контура и сборка самой теплонасосной установки. Траншею для прокладки трубы можно выкопать самостоятельно. Строить скважину глубиной 50 метров для установки зонда без специального оборудования нецелесообразно. По мнению экспертов, поверхностный монтаж коллекторов нерентабелен, так как не обеспечивает достаточного количества тепла для стабильной работы установки.
Теперь разберемся, можно ли собрать тепловой насос своими руками. Для этого необходим практический опыт специалиста по холодильному оборудованию, так как ни один новичок не сможет заправить систему фреоном и создать давление в системе.
Производственное оборудование на базе старых холодильников или кондиционеров может рассматриваться лишь как демонстрационный вариант, но не имеет практической ценности из-за низкой эффективности.
В Интернете воспроизведены инструкции по сборке тепловых насосов на базе компрессора кондиционера, емкости из нержавеющей стали (конденсатор) и пластиковой бочки (испаритель). После объяснения, как вкрутить медные трубки в баллон и закрепить компрессор на стене, автор рекомендует специалиста, который после завершения сборки согласится провести пуско-наладочные работы и закрепить все изготовленные «рамы» разговор с советом обратиться. От домашнего парня. Эту инструкцию нельзя назвать серьезной поддержкой для самостоятельной работы.
