Как сделать тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Обогрев дома тепловым насосом воздух-вода

Тепловой насос с передачей тепла от воздуха к воде – это революционная система рециркуляции энергии, которая снижает нагрузку на окружающую среду, повторно используя тепло, вырабатываемое в повседневной жизни.

Тепловой насос «воздух-вода» — один из продуктов, воплотивший в себя непревзойденные технологии, позволяющие обеспечить минимальное потребление энергии, безопасность и надежность эксплуатации.

Высокоэффективный тепловой насос «воздух-вода»

Тепловые насосы на каждый потребленный 1,00 киловатт электрической энергии способны вырабатывать до 4,44 кВт тепловой, что делает эту систему намного эффективнее всех традиционных способов создания микроклимата.

Принцип действия теплового насоса

Тепловой насос «воздух-вода» — это система, обеспечивающая отопление, горячее водоснабжение и охлаждение зданий. В общих словах принцип действие теплового насоса при работе на нагрев можно описать следующим образом:

• Наружный блок с помощью хладагента отбирает тепловую энергию из наружного воздуха (источник тепла). Хладагент поступает в компрессор, где после сжатия его температура увеличивается.
• Горячий хладагент (теперь в форме газа) поступает в теплообменник внутреннего блока фреон-вода.
• Хладагент передает тепло воде, которая затем переносит его к элементам климатической системы.
• Хладагент (снова в жидкой фазе) возвращается в наружный блок, и цикл повторяется.

При работе на охлаждение тот же процесс происходит в обратном порядке – хладагент отбирает тепло из воды, передает в наружный блок, а затем – в воздух.

Внутренний блок определяет, когда необходимо включить наружный, основываясь на данных, полученных от температурного датчика.

Если тепла требуется больше, чем может обеспечить наружный блок, внутренний блок подключает к работе дополнительный электрический нагреватель или другое подсоединенное нагревательное устройство.

Преимущества

Низкие эксплуатационные расходы благодаря инверторному управлению компрессором. Скорость компрессора регулируется в зависимости от потребности в тепле/холоде. При работе на нагрев система имеет самый большой в отрасли коэффициент СОР – 4,08~4,44*

• Объединив бак для горячей воды с водяным теплообменником внутреннего блока, удалось получить компактный размер блока – основание 600х650 мм. Схемы электропроводки и фреонового трубопровода упростились с изменением конструкции внутреннего блока.
• Максимальная температура подаваемой воды 65°C при условии использования дополнительного нагревателя достаточной мощности, чтобы система могла компенсировать нерегулярное и избыточное потребление горячей воды (при использовании только компрессора макс. температура воды 58°C).
• Различные установки температуры дезинфекции в зависимости от требований конкретной страны.
• Достаточное давление воды и ее качество поддерживаются благодаря прямой подаче воды, а не использованию воды из бака, это же снижает риск появления  бактерий легионеллы
• Возможно подсоединение к внешним источникам тепла, включая солнечные коллекторы. Более подробная информация представлена в руководстве по монтажу.

Подбираем тепловой насос воздух-вода – как сделать расчет и подобрать марку

Альтернативные источники энергии, способные заменить традиционный газ, твердое топливо, уже давно используются в государствах ЕС и Америки.

В этих странах широкое применение получили так называемые «тепловые насосы», извлекающие энергию из земли, воздуха и воды. У каждой модели есть свои отличительные особенности, влияющие на рабочие параметры.

Тепловой насос воздух-вода, пользуется популярностью, благодаря простому подключению и эксплуатации, а также высокой экономичности и надежности.

Как работает тепловой насос системы воздух-вода

Устройство ТН воздух-вода мало чем отличается от обычного кондиционера или холодильника, только при условии работы обратного процесса или цикла Карно. Этот же принцип используется в климатической технике нового поколения.

Кондиционеры, работающие на охлаждение, способны протапливать помещение, до тех пор, пока температура не понизится до -5°С.Технические характеристики теплонасосов воздух-вода существенно улучшены, по сравнению с обычной климатической техникой.

Обратите внимание

Обогрев помещения возможен до тех пор, пока температура не опустится до -15°С -25°С, а в некоторых моделях и до -32°С, включительно.

Если не вдаваться в технические подробности, принцип работы теплового насоса воздух-вода заключается в следующем:

• Низкотемпературные тепловые насосы воздух – вода состоят из контура, по которому циркулирует фреон, испарителя, конденсатора и компрессора.
• В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. При этом, поглощается тепло из окружающей среды.
• Газ направляется в компрессор, где создается высокое давление, при котором фреон разогревается до температуры 120-125°С и впрыскивается в конденсатор.
• Газ в конденсаторе преобразовывается в жидкость, которая отдает тепло.

Данный принцип действия используется во всех тепловых насосах, разница заключается только в различных источниках, для получения тепловой энергии: земля, вода, воздух и т.д.

Производительность теплонасосов напрямую связана с температурой окружающей среды. Эта особенность гарантирует возможность применения ТН воздух-вода в средней и южной полосе России.

Тепловой энергии, получаемой в процессе разогрева фреона, хватит, чтобы нагреть теплоноситель до 65°С. Этой температуры более чем достаточно, для удовлетворения потребностей в горячем водоснабжении и отопления дома, радиаторной системой и теплыми полами.

Данный принцип работы использует низко потенциальную тепловую энергию, что ограничивает эксплуатацию устройства, внешними факторами. Оптимальная температура для теплонасоса воздух-вода, не ниже -10°С (в некоторых моделях 15-20°С). Когда значение падает ниже нормы, работоспособность оборудования резко снижается.

Чтобы справиться с данной проблемой, был разработан принцип работы теплового насоса воздух-вода совместно с другими источниками тепла. Как это происходит на практике?

• При падении температуры окружающей среды, насос начинает работать с постоянно увеличивающейся нагрузкой.
• Когда показатели доходят до критичных отметок, включается резервный источник тепла: котел, работающий от электричества, жидкого и твердого топлива или газа, обеспечивающий повышение КПД.
• Как только, температуры окружающей среды достаточно для полной производительности, котел отключается.

Контроль над включением-отключением отопительного оборудования осуществляется вручную или при помощи автоматики. Опыт эксплуатации показывает, что оптимально будет выполнить подключение в качестве резерва электрокотла.

Ограничение по температуре наружного воздуха делает нецелесообразным и даже невозможным установку воздушного теплонасоса для северных широт.

Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

• Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении).
• В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления.Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
• Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
• Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.

Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ.

Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН.

Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

1. Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
2. Умножают полученную сумму на 0,7.
3. Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.

Для отопления дома в 100 м², нужен тепловой насос мощности 7 кВт, 200 м² — 14 кВт и т.д.

Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.

Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

• Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
• Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
• Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
• Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.

Стоимость установки ТН воздух-вода

Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию.

Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

Рекомендации и правила монтажа ТН воздух-вода

Теплонасосы воздух-вода устанавливаются в любом месте придомовой территории. Существуют общие правила относительно монтажа:

• Расстояние до жилого дома от 2 до 20 м.
• Минимальное расстояние до котельной, с которой агрегат соединяется несколькими трубами и электрическими кабелями.
• В котельной располагают накопительную емкость, устанавливают циркуляционное оборудование.
• Создается незначительный уровень шума при работе. Тем не менее, если планируется установить моноблок для внутреннего монтажа, для него стоит выделить отдельное звукоизолированное помещение.
• Наружный блок выглядит как корпус кондиционера. Внизу расположены ножки для установки, а также настенные крепления.

В системе большинства моделей предусмотрена функция предотвращение замерзания. Поэтому, наружный блок не нуждается в утеплении.

Одно из наиболее распространенных решений, относительно эксплуатации теплового насоса, это использование системы для нагрева бассейнов.

С помощью оборудования, осуществляется подогрев воды в летний период, а также отопление помещения зимой.

На сколько выгоден тепловой насос системы воздух-вода

Выгода использования тепловых насосов отопления воздух-вода, стала особенно очевидной, после появления СОР. Под этим термином скрывается коэффициент, сравнивающий необходимые затраты на электроэнергию, при отоплении тепловым насосом типа воздух-вода. На практике это означает следующее:

• Для работы ТН требуется электричество. Напряжение нужно компрессору, нагоняющему давление в систему. СОР указывает, какое количество тепла было получено, благодаря потреблению электроэнергии в сутки.
• Если СОР равен 3, значит, насос вырабатывает 3 кВт тепловой энергии на каждый кВт затраченного электричества.

Самодельный тепловой насос воздух-вода

Дата публикации: 6 марта 2019

Природные среды являются одними из самых доступных и стабильных источников энергии. Чтобы воспользоваться их потенциалом, необходимо построить воздушные, грунтовые либо водные тепловые насосы. Их производительности достаточно для отопления целого дома.

Тепловой насос и его разновидности

Тепловой насос — это специализированное оборудование, которое собирает термоэнергию, а затем передает ее на отопительные либо нагревательные приборы. Классифицируют насосы по источнику энергии. Название типа дополняется двумя элементами: источником и носителем. Первый из них обозначает среду, из которой получают тепло, а второй — среду, которая переносит тепло.

Основные типы насосных систем для домашнего использования:

• Грунт-вода. Источником термоэнергии служит грунт, а носителем служит жидкость (соляной раствор либо гликолевая смесь, либо спиртово-водный раствор).
• Вода-вода. Источником служит водоем либо грунтовые воды, а носителем — жидкость.
• Воздух-вода. В качестве источника тепла используется атмосферный либо вентиляционный воздух, в качестве носителя — жидкость.
• Вода-воздух. Источник — водоем, носитель — воздух.
• Воздух-Воздух. Источник и носитель — воздух.

Производительность насосной системы зависит от стабильности температуры источника энергии.

В этом отношении выигрывает грунт, потому что он нагревается не только от солнца, но и от энергии ядра земли. Вторыми по эффективности являются водные системы.

В течение года температура этих источников варьируется от +7 до +12 градусов, и этого достаточно для выстраивания автономной системы отопления.

Но все равно самым популярным вариантом является воздушная тепловая насосная система. Она имеет невысокую производительность, которая напрямую зависит от сезона, но подкупает своей простотой. Если вы ищете дополнительный источник обогрева, то тепловой насос воздух-вода для отопления дома подойдет идеально.

Принцип работы тепловых насосов

По своей конструкции тепловая насосная система является парокомпрессионной установкой. Самостоятельно такую систему можно соорудить:

• из испарителя, в котором жидкий хладагент нагревается и становится паром;
• компрессора, который нужен для нагрева пара под давлением;
• конденсатора, который передает тепловую энергию на внутренний контур отопительной системы;
• дроссельного клапана, который служит регулятором системы.

Как уже указывалось, самой простой является система типа воздух-вода. Он работает как холодильник, но отдает тепло не в окружающее пространство, а передает его в отопительную систему.

Происходит это так:

• Незамерзающая смесь проходит через коллектор и нагревается, а потом несет тепло к насосу.
• Когда нагретая жидкость проходит через испаритель, тепло поглощается холодильным агентом (веществом, которое закипает при низкой температуре). Хладагент закипает и преобразуется в пар.
• Пар проходит через компрессор, где под давлением его температура возрастает еще больше.
• Горячий пар проходит через конденсатор и передается в отопительную систему дома по трубам.
• В процессе передачи тепла хладагент остывает и снова в жидком состоянии попадает в коллектор.
• Цикл повторяется.

Характеризуется насосная система своей мощностью, и чем мощнее, тем она дороже. Покупное оборудование обойдется в немалую сумму.

Стоимость насоса европейского производства составит $5000-7000 (в России рынок насосного оборудования слабо развит). Такие затраты окупятся только через пару лет.

Чтобы сэкономить до 90% от суммы, можно собрать устройство самому, а закупить только составляющие. В этом случае затраты не превысят $500.

Выше приведена схема теплового насоса вода-воздух.

Составляющие компоненты

Для самостоятельной сборки потребуются следующие элементы:

• столитровый стальной бак (нержавеющий);
• несколько медных труб, переходники, муфты и электроды;
• бочка из пластика объемом около 80 литров;
• компрессор на 7,2 кВт;
• автоматический воздухоотводчик Ду 15;
• сливной кран и предохранительный клапан.

Кроме того, придется купить электроавтоматику, кронштейны для крепления элементов, шланги, манометры и фреон.

Сборка

Собирается тепловой насос воздух-вода своими руками в пять этапов:

1. Для начала нужно прикрепить к стене два компрессора для кондиционера. Лучше всего подойдут однофазные по 24000 БТУ. Тогда общая тепловая мощность каскада составит 16 кВт. Чтобы снизить пусковой ток, нужно запускать компрессоры асинхронно.
2. Теперь изготавливается змеевик. Для него понадобится какой-либо баллон, например, газовый, а также медная трубка. Выбираете трубку с достаточно толстыми стенками — больше миллиметра. Трубку нужно аккуратно обмотать вокруг баллона. Змеевик готов.
3. Из столитрового стального бака делают конденсатор. Для этого бак разрезают пополам и помещают внутрь медный змеевик. После этого к баку привариваются резьбовые соединения, а сам бак заваривается. Готовый конденсатор крепится к стене при помощи кронштейнов.
4. Испаритель делается из пластиковой бочки. В нее также нужно поместить медный змеевик диаметром около полутора сантиметров. После этого испаритель вешается на стену при помощи кронштейнов. Слив и подводка воды будет происходить по трубам из металлопластика.
5. На последнем этапе стоит привлечь специалиста, который занимается обслуживанием холодильного оборудования. Он соединит все элементы, а также при помощи специализированного оборудования закачает в систему холодильный агент — фреон. Непрофессионалы могут сломать систему, а также получить серьезные травмы. Кроме того, специалист сможет протестировать систему.

Теперь ваш насос готов к работе. Но имейте в виду, что воздушная система не позволяет полностью обеспечить дом теплом, для этого нужны более мощные насосы, где источником энергии служат грунт либо вода, или же дополнительные гелиопанели на крыше.

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Воздушные тепловые насосы относятся к категории современного оборудования, использующего в работе альтернативные источники энергии. Источником тепла для них является окружающая нас атмосфера.

Расходуя 1 кВт электроэнергии при помощи этих установок можно получить 4 кВт тепловой энергии. При этом они абсолютно безопасны экологически и не требуют сжигания топлива.

Важно! Если Вы хотите использовать эту систему в качестве альтернативы газовому отоплению, учтите, что теплотворность 1 кВт электроэнергии равна теплу, вырабатываемому 0.11 м3 природного газа. Более подробно о количестве энергии, выделяемой различными материалами, можно посмотреть в этой таблице.

Виды тепловых насосов

Существуют два вида установок. В одном тепловая энергия атмосферного воздуха передается для нагрева жидкого теплоносителя в системе отопления и горячей воды для хозяйственных нужд. В другом случае нагревается непосредственно воздух внутри помещения, без возможности нагрева горячей воды, это принцип называется воздух-воздух.

Кроме атмосферных существуют геотермальные и гидротермальные тепловые насосы. В их работе тепло отбирается из пробуренной скважины или водоема. Однако дополнительные расходы, связанные с бурением, защитой от коррозии, обеспечением электробезопасности и заиливанием, существенно усложняют монтаж и увеличивают сумму капитальных затрат.

Системы тепловых насосов воздух-вода являются самым оптимальным вариантом по надежности, уровню комфорта и стоимости. При этом имеют большой эксплуатационный срок.

Принцип работы насоса воздух-вода

Как уже было сказано, основным источником тепловой энергии для установок этого типа является атмосферный воздух.

В принципиальной основе работы воздушных насосов лежит физическое свойство жидкостей к поглощению и отдаче тепла во время фазового перехода из жидкого состояния в газообразное, и обратно.

В результате смены состояния выделяется температура. Система работает по принципу холодильника наоборот.

Для эффективного использования этих свойств жидкости легкокипящий хладагент (фреон, хладон) циркулирует по замкнутому контуру в конструкцию которого входят:

• компрессор с электроприводом;
• обдуваемый вентилятором испаритель;
• дроссельный (расширительный) клапан;
• пластинчатый теплообменник;
• медные или металлопластиковые циркуляционные трубки, соединяющие основные элементы схемы.

Движение хладагента по контуру осуществляется благодаря давлению, развиваемому компрессором. Для снижения тепловых потерь трубы покрываются теплоизоляционным слоем из искусственного каучука или вспененного полиэтилена с защитным металлизированным покрытием. В качестве хладагента используют хладон или фреон, способный закипать при отрицательной температуре и не замерзающий до -40°C.

Весь процесс работы состоит из следующих последовательных циклов:

1. В радиаторе испарителя находится жидкий хладагент, температура которого ниже, чем у наружного воздуха. Во время активного обдува радиатора тепловая энергия от низко потенциального воздуха передается хладону, который закипает и переходит в газообразное состояние. При этом его температура повышается.
2. Подогретый газ поступает в компрессор, где в процессе сжатия еще более нагревается.
3. В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются в пластинчатый теплообменник, где по второму контуру циркулирует теплоноситель системы отопления. Поскольку температура теплоносителя значительно ниже, чем у разогретого газа, фреон активно конденсируется на пластинах теплообменника, отдавая тепло в систему отопления.
4. Охлажденная парожидкостная смесь поступает на дроссельный клапан, который пропускает к испарителю только охлажденный жидкий хладагент с низким давлением. После чего весь цикл повторяется.

Для увеличения эффективности теплоотдачи трубки на испарителя навито спиральное оребрение. Расчет системы отопления, выбор циркуляционных насосов и другого оборудования должен учитывать гидравлическое сопротивление и коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника установки.

Преимущества и недостатки тепловых насосов для отопления дома

Домостроительство с нуля в себя включает проведение большого количества разных ремонтных и строительных работы.

И одна из основных – это обустройство системы отопления, которая призвана обеспечить комфортную температурный режим в помещении.

И насос для отопления в этом случае будет прекрасным решением, так как даст возможность вам отказаться от механизированного отопления, работа которого очень часто не радует.

Хорошие качества насосов для отопления: что же в них отличного?

Наличие насоса для отопления дает возможность не только хорошо отопить дом, а так же и обеспечивает большую экономию, которая может превысить 50%. Выплачивая только электрическую энергию, которая тратится, вы ощутимо сократите собственные затраты.

Сегодня качественный и современный ТН – данное устройство, которое полностью автоматизировано и исправно не прекращает работу почти что само. Вам не надо выполнять дополнительный контроль, как-либо настраивать и переключать систему и т.д. Более того, необходимо сказать о подобных плюсах:

• имеется возможность сделать персональный проект, который прекрасно подойдет вашему дому;
• отличный ТН будет хорошо работать не один десяток лет.

Еще 1 существенный нюанс, который ставит применение насосов для отопления выше всех прочих вариантов – это энергопотребление, которая добывается из возобновляемых источников. Так что это максимально экологичный среди доступных вариант.

Минусы насосов для отопления: что в них плохого?

Наверное, самый весомый недостаток почти что любого отличного ТН – стоимость. Такое инвестиционное вложение будет по карману не каждому, но те, кто решает раскошелиться, всегда благоприятно отзываются про это решении.

Еще 1 серьёзный недостаток – специальные требования к электрической сети, которая обязательно должна быть трехфазной. И вдобавок для хорошей работы ТН до минимума должна быть сведены скачки напряжения, которые просто могут привести к поломки системы.

• Выбрать необходимую модель поможет сайт «Прайс навигатор», на котором вы всего за несколько кликов сумеете сопоставить характеристики различных насосов для отопления, а еще узнать наличие в точках продажи и важную стоимость. Перейти можно по ссылке: https://pn.com.ua/ct/4322/?ff=67995

Не обращая внимания на это, насосы для отопления остаются самым продвинутым и хорошим решением вопроса оснащения теплоснабжения, и прекрасного варианта на рынке вам точно отыскать не получится.

Какими бывают насосы для отопления: классификация и специфики

Выделяют два основных типа ТН – это воздушные и грунтовые. Со своей стороны первый вид разделяется на два вида, которые мы и рассмотрим:

• «воздух-вода» — в ответе за передачу тёплого воздуха на теплоснабжение, кондиционирование и обеспечение горячей воды. В вариантах благоустройства помещений большого размера, а еще производств, ресторанов или залов для занятий спортом, это самый хороший вариант;
• «воздух-воздух» — действует по принципу кондиционера и, собирая тепло из воздуха, сообщает его в пространство помещения.

Тип второй ТН, грунтовые, также со своей стороны разделяют на типы. Первый вариант «вода-вода» сделаны для того, чтобы брать тепло прямо из грунтовых вод, и аналогичным образом предоставляют обогрев дома. Иной вариант – геотермальный – вынимают тепло прямо из земли.

Нужно ли тратиться на приобретение и установку насоса для отопления, каждый для себя решает сам. Мы можем лишь говорить про то, что такой вариант наиболее менее опасен не только для жителей дома, но и для внешней среды.

Более того, такое единоразовое вложение дает возможность значительно экономить в последующем, и расходовать на оплату отопительной системы намного меньше средств.

Так что обязательно рассмотрите вариант приобретения данного оборудования на ресурсе, изучив важный расценки и ассортимент на товары.

Тепловой насос. Правда о его эффективности

Особенности использования теплового насоса воздух-вода. Жми!

Перед многими людьми, построившими загородный дом или дачу, возникает вполне резонный вопрос: с помощью чего обогреть свое жилище? Какой вариант отопления будет наиболее оптимальным, если строение находится далеко от коммуникаций?

В таком случае использование теплового насоса будет наиболее эффективным способом обогрева загородного коттеджа или дачного домика.

Тепловой насос для отопления дома – это специальный вид отопительного оборудования, которое собирает рассеянное тепло из окружающей среды и аккумулирует его в тепловую энергию для обогрева жилого помещения.

Важно

В этой статье поговорим обо всех особенностях теплового насоса «воздух-вода», а также о важных моментах монтажа этой системы отопления для загородного дома.

Содержание

Принцип работы

Размещение блоков системы воздух-вода

Конструкция теплового насоса состоит из двух блоков:

Внешний блок имеет следующие конструктивные элементы:

• теплообменник;
• вентилятор;
• компрессор.

Внутренний блок состоит из следующих узлов:

• система управления тепловым насосом;
• циркуляционный насос;
• теплообменник.

Принцип работы теплового насоса заключается в следующих важных моментах:

Принцип действия теплонасоса воздух-вода

1. В процессе испарения теплоносителя в наружном блоке отбирается тепловая энергия от источника тепла, в данном случае из окружающего воздуха.
2. Теплоноситель поступает в компрессор, где при сжатии увеличивается его температура.
3. Нагретый до газообразного состояния, теплоноситель нагнетается в теплообменник внутреннего блока.
4. В этом блоке при помощи конденсации носителя нагревается жидкость отопительной системы, которая подается на радиаторы обогрева.
5. Охлажденный теплоноситель подается снова в наружный блок, и процесс повторяется снова.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что работа теплового насоса «воздух-вода» заключается в преобразовании и последующем переносе тепловой энергии из окружающей среды в отопительную систему жилого помещения.

Плюсы и минусы

Отопительная система с тепловым насосом имеет ряд позитивных достоинств, которые выражаются в следующих важных моментах:

• для вырабатывания тепловой энергии не требуется использование различных видов топлива;
• использование теплового насоса позволяет эффективно обогревать жилое помещение;
• срок эксплуатации составляет более 25 лет, что говорит о надежности использования этого вида отопительного оборудования;
• экологичность теплового насоса заключается в том, что не происходит абсолютно никаких выбросов в окружающую атмосферу;
• в теплое время года существует возможность использования этого устройства в качестве кондиционера;
• простота в управлении тепловым насосом;
• можно использовать в сочетании с другими устройствами возобновляемой энергии.

Тепловые насосы «воздух-вода» имеют один существенный недостаток – это достаточно высокая цена, которая не позволяет широко распространиться отоплению этого вида.

Поэтому очень важно произвести расчет мощности теплового насоса для отопления дома наперед, чтобы просчитать эффективность использования отопительной системы с теплонасосом.

Особенности монтажа

Поскольку отопительная система с тепловым насосом «воздух-вода» — достаточное сложное техническое устройство, то ее монтаж лучше всего доверить высококвалифицированным специалистам.

Если вы решили оборудовать систему своими руками, то необходимо, прежде всего, правильно рассчитать время на установку отопления с тепловым насосом.    

Этапы каждого вида монтажных работ могут составлять:

• подготовительные работы ориентировочно будут длиться 1–2 недели;
• установка наружного блока теплового насоса – 3–7 дней;
• оборудование внутреннего блока и монтаж отопительной системы – 1–2 недели;
• запуск и отладка работы – 2–3 дня.

Стоит также помнить, что при установке теплового насоса следует знать особенности монтажа, к которым можно отнести следующие моменты:

1. Внешний блок теплового насоса устанавливается недалеко от жилого помещения на расстоянии от 2 до 10 метров.
2. Желательно над наружным блоком установить навес, который будет защищать устройство от воздействия природных факторов.
3. Место для установки должно быть хорошо проветриваемым и находиться на значительном расстоянии от источников открытого огня.
4. Насос должен устанавливаться на крепкую металлическую основу.
5. Все трубные соединения теплового насоса должны иметь достаточное качество, которое достигается засчет вальцовки концов труб.
6. Монтаж отопительной системы нужно производить, учитывая тот фактор, что температура теплоносителя будет не очень высокой.

Совет специалистов: при оборудовании отопления с тепловым насосом «воздух-вода» наиболее оптимальным вариантом обогрева будет являться теплый пол.

Мы рассмотрели все особенности и характеристики теплового насоса «воздух-вода». Исходя из всего вышесказанного, можно смело утверждать: такая отопительная система является экономичным и эффективным средством обогрева, которая в скором времени завоюет достаточное внимание.

Смотрите видео, в котором подробно показан принцип работы теплового насоса воздух-вода, а также отзывы владельца и специалистов:

Тепловой насос для отопления своими руками: 4 принципа действия

Автор Алексей Ожогин Дата Сен 6, 2016

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.

• 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.

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

Тепловой насос для отопления дома должен быть по максимуму функциональным.

Как сделать тепловой насос своими руками

Сегодня мало кто сомневается в том, что тепловой насос для отопления дома – самое эффективное средство из всех существующих. Оно же — самое дорогое и сложное в исполнении. По этой причине многие домашние умельцы взялись за самостоятельное решение данной проблемы.

Но ввиду ее высокой сложности достижение положительных результатов дается весьма непросто, нужно иметь энтузиазм, терпение и вдобавок хорошо изучить теорию.

Наша статья для тех, кто делает первый шаг на пути внедрения у себя дома такого альтернативного источника энергии, как тепловой насос, сделанный своими руками.

Устройство и принцип работы

Для сборки действующей модели теплового насоса не обойтись без знания теории, а точнее, принципа действия этого устройства.

Хотелось бы изначально отметить, что утверждения о КПД в 300, 500 и 1000% — это миф или просто маркетинговый ход, рассчитанный на незнание рядовым пользователем законов физики.

Так вот, тепловой насос – это устройство, берущее тепловую энергию в одном месте и перемещающее ее в другое с определенным КПД, не превышающим 100%. В отличие от котельных установок, он самостоятельно тепло не производит.

Совет

Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС.

Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот.

В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.

Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:

• компрессор;
• теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
• теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
• расширительный (редукционный) клапан;
• средства управления и автоматики;
• магистрали из медных трубок.

В качестве рабочего тела выступает вещество, закипающее при низких температурах – фреон. Циркулируя по трубке в виде жидкости, первым делом он попадает в испаритель.

После взаимодействия с теплоносителем от внешнего источника (воздух, вода, грунт) рабочее тело испаряется и продолжает свое движение в виде газа. На этом участке давление в системе — низкое.

Всю цепочку цикла отражает принципиальная схема теплового насоса:

Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.

Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:

• питание компрессора;
• вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
• питание средств автоматики и контроля.

Получается, что при потреблении 1 кВт электричества действие теплового насоса может переместить в дом до 5 кВт тепловой энергии извне, отсюда и небылицы о КПД 500%.

Тепловой насос воздух-воздух

Теоретически любая среда, имеющая температуру выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), обладает запасом тепловой энергии. А значит, ее можно извлечь, уж тем более это нетрудно сделать при температуре окружающего воздуха минус 10—30 ºС.

Для этой цели служит тепловой насос воздух-воздух, отнимающий тепло у наружной окружающей среды и перемещающий его внутрь частного дома. Это самый доступный способ по цене оборудования и стоимости монтажа, он же – наименее эффективный. Чем крепче мороз на улице, тем меньше тепла удается получить. Принцип действия системы показан на рисунке:

Наружный блок воздушного теплового насоса внешне похож на такой же агрегат сплит-системы, только внутри у него нет компрессора. Остается лишь пластинчатый теплообменник и вентилятор, чьей задачей является повысить интенсивность процесса путем нагнетания через пластины большого количества воздуха.

Тепловой насос вода-вода

Более эффективным вариантом считается тепловой насос вода-вода. Он извлекает тепловую энергию из ближайшего водоема, если таковой есть на расстоянии до 100 м от дома.

Другой, более распространенный способ – отбор тепла у грунтовых вод через скважину. По сути, скважин нужно 2: одна для выкачивания воды, другая – для ее сброса.

Ниже представлены схемы тепловых насосов, действующих по такому принципу:

Здесь есть свои нюансы. Вода из скважины должна проходить очистку перед попаданием теплообменник, а трубы надо прокладывать ниже глубины промерзания грунта. Другое дело – контур на дне водоема, он заполняется незамерзающей жидкостью (пропиленгликолем), что служит посредником между водой и хладагентом.

Важно. Способность обеспечить частный дом тепловой энергией в этом случае зависит от производительности скважины и объема воды в пруде. Также существуют варианты погружения внешнего контура в проточную воду реки или канализационный септик.

Также существуют геотермальные тепловые насосы, чей принцип работы не отличается от предыдущих типов аппаратов, только тепло извлекается из грунта на глубине, где температура всегда одинакова – плюс 7 ºС.

Для этого в землю закапывается горизонтальный контур из труб, занимающий большую площадь, либо в скважины глубиной 25 м опускаются геотермальные зонды.

В обоих случаях в качестве теплоносителя используется антифриз.

Считается, что работа теплового насоса, добывающего тепло из грунта, — самая стабильная и эффективная. Но покупка и монтаж подобного оборудования очень дороги, а домашние мастера-умельцы редко прибегают к реализации этого варианта.

Как собрать тепловой насос в домашних условиях?

Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.

Необходимо отметить, что тепловой насос, придуманный и собранный своими руками, для подавляющего большинства рядовых пользователей останется недостижимой мечтой, если не приложить к его изготовлению массу усилий и времени.

Простейший тепловой насос из старого холодильника был описан в статье журнала «Инженер» за 2006 г. Он позиционируется, как нагреватель воздух – воздух для небольшого помещения или теплицы.

Обратите внимание

Кстати, какой бы ни был мощный бытовой холодильник, на обогрев даже небольшого дома его не хватит, а вот на 1 комнатку – вполне. Решение реализуется 2 способами, причем внутренняя автоматика отключения демонтируется и все агрегаты соединяются напрямую для непрерывной работы.

В первом случае старый холодильник находится в помещении, конструкция насоса показана на схеме:

Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности.

Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата.

По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:

Самодельный обогреватель из холодильника может функционировать до наружной температуры минус 5 ºС, не ниже.

Тепловой насос из кондиционера

Современные сплит-системы, особенно инверторного типа, успешно выполняют функции того же теплового насоса воздух – воздух. Их проблема в том, что эффективность работы падает вместе с наружной температурой, не спасает даже так называемый зимний комплект.

Домашние умельцы подошли к вопросу иначе: собрали самодельный тепловой насос из кондиционера, отбирающий теплоту проточной воды из скважины. По сути, от кондиционера тут используется только компрессор, иногда – внутренний блок, играющий роль фанкойла.

По большому счету, компрессор можно приобрести отдельно. К нему потребуется сделать теплообменник для нагрева воды (конденсатор). Медная трубка с толщиной стенки 1—1.

Важно

2 мм длиной 35 м наматывается для придания формы змеевика на трубу диаметром 350—400 мм или баллон.

После чего витки фиксируются перфорированным уголком, а затем вся конструкция помещается в стальную емкость с патрубками для воды.

Компрессор из сплит-системы присоединяется к нижнему вводу в конденсатор, а к верхнему подключается регулирующий клапан. Таким же образом изготавливается испаритель, для него сгодится обычная пластиковая бочка. Кстати, вместо самодельных емкостных теплообменников можно использовать заводские пластинчатые, но это обойдется недешево.

Сама по себе сборка насоса не слишком сложна, но здесь важно уметь правильно и качественно пропаивать соединения медных трубок.

Также для заправки системы фреоном потребуются услуги мастера, не станете же вы специально покупать дополнительное оборудование.

Дальше – этап наладки и пуска теплового насоса, который далеко не всегда проходит удачно. Возможно, придется немало повозиться, чтобы добиться результата.

Заключение

Конечно, отопление дома тепловым насосом – мечта многих домовладельцев. К сожалению, стоимость установок слишком высокая, а справиться с собственноручным изготовлением могут единицы.

И то зачастую мощности хватает лишь на ГВС, об отоплении речь не идет.

Если бы все было так просто, то у нас в каждом доме стоял самодельный тепловой насос, а пока что он остается недоступным широкому кругу пользователей.