Как выбрать тепловой насос для отопления дома: цены, виды, основы монтажа

Вступление

Западные страны уже давно перешли на тепловые насосы во всех сферах жизни, обогнав тем самым Россию. Туда им и дорога. У них уже долгие годы доступны в продаже насосы, тогда как в России данная технология появилась пару лет назад. Особенности работы заключается в трансформации появившейся энергии при помощи земных вод, земли и воздуха.

teplovoj nasos

Посмотрите видео о тепловых насосах

Откуда насос берет тепло?

Функционирует тепловой насос, благодаря эксплуатации природных низкопотенциальных источников тепловой энергии, среди которых:

  • окружающий воздух;
  • водоемы (реки, озера, моря);
  • грунт и грунтовые артезианские и термальные воды. 

Что это такое и для чего он нужен

Тепловой насос — это техническое устройство, предназначенное для передачи тепловой энергии от одного объекта к другому обладающими разными температурами. Конденсатор устройства выделяет тепло потребителю энергии, а испаритель — поглощает тепло.

Тепловые насосы работают в системах отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования.

История изобретения теплового насоса

В 1852 году Уильям Томсон, выдающийся английский инженер-физик, разработал идею-теорию теплового насоса. Петер Риттер фон Риттингер, инженер из Австрии, детализировал разработку англичанина и усовершенствовал. А в 1855 году спроектировал и собрал первый в мире такой агрегат. Но применять на практике их стали почти через сто лет.

В начале сороковых годов двадцатого столетия изобретатель-экспериментатор Роберт Вебер задумал улучшить теплообменный процесс холодильного агрегата. Для этого он поместил конденсатор холодильника в ванну с холодной водой. Вода быстро нагревалась, и требовалось ее постоянно менять.

Принцип работы компрессорного холодильника такой. Горячий хладагент компрессор подаёт в конденсатор. Там при высоком давлении хладагент изменяет своё агрегатное состояние, то есть газ превращается в жидкость и отдаёт своё тепло в окружающую среду. Дальше агент поступает в испаритель, где резко падает давление. Хладагент имеет свойство закипать при низком давлении. В испарителе при вскипании хладагент отбирает тепло из воздуха. Затем пары хладагента всасываются компрессором и сжимаются. Далее компрессор опят подает его в конденсатор. Циркулирующий хладагент отбирает тепло от морозильника через испаритель и отдает его в окружающую среду через конденсатор.

Особенности теплового насосаВебер решил использовать получаемую таким образом горячую воду. Вместо ванны, конденсатор холодильника поместил в закрытую ёмкость. Смонтировал систему водоснабжения и водоотведения. Так он обеспечил свой дом постоянной горячей водой. В дальнейшем, после определённой доработки, приспособил получаемую горячую воду для отопления помещений.

По прошествии некоторого времени, Роберт придумал устройство для получения тепла из земли. Обосновал принцип работы геотермального теплового насоса. Там, в глубине, температура всегда положительная. Он смонтировал в грунте змеевики из медных труб, а конденсатор вывел в дом. Фреон забирал тепло Земли и отдавал его в помещении. При этом он получил большую экономию на угле. Но угольную печь на всякий случай оставил.

Таким вот образом изобретатель доказал на практике эффективность теплового насосного устройства. А реальная необходимость в таком насосе возникла только через тридцать лет, когда в семидесятых годах двадцатого века разразился нефтяной кризис. Эта установка не требует котла с топочным узлом. Её нужно только подключить к источнику электроэнергии. Электричество необходимо только для работы компрессора.

Величина коэффициента преобразования теплонасоса зависит во многом от уровня температур в испарителе и конденсаторе. Уровень температуры производства тепла посредством тепловых насосов варьируется от тридцати пяти градусов до пятидесяти пяти. Такая температура даёт возможность использовать почти любую систему теплоснабжения. Инженеры посчитали, что экономия энергоресурсов может достигать семидесяти процентов.

Бытовой теплонасос

Вначале стоит разобрать, что же такое теплонасос. Тепловым насосом называется система, которая используется для переноса тепловой энергии от одного источника к другому, при этом температура последнего заметно возрастает. Это является альтернативой всем другим источникам добычи энергии. Тепловые насосы помогают очень дешево получить тепловую энергию, не затронув окружающую среду.

Бытовой теплонасос работает по свойству, что тело, которое обладает температурой, выше или равной абсолютному нулю, несет в себе запасы энергии тепла. Запас можно легко подсчитать, если знать массу и теплоемкость тела.

И, если в этом ракурсе вернуться к морям, океанам, любым водам, которые обладают сумасшедшей массой, то можно понять очевиднейшую вещь, они содержат в себе великие запасы энергии тепла, которые можно начать использовать, не нанося ущерб окружающей среде.

Однако просто так забрать энергию не получиться, вначале нужно понизить ее температуру.

Расчет отопления дома с тепловым насосом

Для нормальной работы теплоперекачивающей установки необходима качественная теплоизоляция здания. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, пол и потолки, после чего выполнить расчет тепловых потерь (Q).

Упрощенная формула подсчета количества тепла (Вт), уходящего из дома через ограждающие конструкции (стены, окна, пол, потолок) выглядит так:

Q = S х (разница температур воздуха в помещении и на улице)/ Rт.

S –площадь ограждающей конструкции в м2;

Rт – тепловое сопротивление материала ограждающей конструкции (берут из таблиц СНиП по строительной теплотехнике).

Поочередно подсчитав теплопотери стен, окон, пола и потолка их суммируют и получают количество киловатт, теряемых домом за 1 час в самый холодный период года. Мощность теплонасоса должна быть не меньше суммарной величины теплопотерь. Если кроме отопления установка будет греть воду для бытовых нужд, то ее мощность увеличивают на 20%.

Выбирая теплонасос «воздух-воздух» или «воздух-вода» следует ориентироваться на тепловую мощность, которую он развивает в области низких температур, поскольку она значительно ниже мощности при работе в теплый период года.

В качестве примера приведем параметры воздушно-водяной установки NIBE FIGHER F2300-14. Работая в температурном диапазоне от +7 до + 45С, она выдает около 18 кВт, а при температуре воздуха -15С всего 10,7 кВт.

Охлаждение с помощью теплового насоса

Тепловой насос может работать и на охлаждение. При этом есть две технологии работы: активная и пассивная. Пассивная охлаждение работает по принципу отопления. При активном охлаждении используется кондиционирование воздуха. В реверсивном тепловом насосе можно менять направление фреона или другого хладагента.

Производители предоставляют техническую поддержку при выборе, проектировании и дальнейшем запуске в эксплуатацию теплового насоса, при это они помогут с получением необходимых разрешительных документов.

Самостоятельный монтаж

Учитывая цены тепловых насосов для отопления дома, этот вид отопительных систем нельзя назвать самым дешёвым. Можно сократить расходы при помощи самостоятельного монтажа насоса, но стоит помнить, что неправильная установка чревата потерей КПД устройства.

С чем придётся столкнуться в ходе самостоятельного монтажа:

  • вся система должна быть включена в единый комплекс, включающий в себя скважины, насос, гидравлическую обвязку, автоматическое управление, отопительную систему;
Система отопления с теплонасосной установкой включает в себя целый комплекс агрегатов

Система отопления с теплонасосной установкой включает в себя целый комплекс агрегатов

  • работа по проектированию системы должна учитывать технические характеристики теплового насоса;
  • глубина термальных скважин должна подходить к мощности устройства, потребуется проведение тампонажа;
  • геотермальные зонды, работающие в суровых эксплуатационных условиях, желательно дублировать в каждой скважине;
  • батареи, конвекторы, тёплый пол в доме должны быть связаны с работой теплонасосной установкиа для эффективного отопления.

Есть ли смысл рисковать самостоятельной установкой при приобретении такого дорогостоящего оборудования?

Таким образом, если принято решение купить тепловой насос для отопления дома, цена профессионального монтажа должна быть включена в смету.

Как выбрать тепловой насос?

Тепловые насосы: недостатки, преимущества, проблемы и выгоды, виды ТН

Если тепловые насосы кажутся владельцам дома перспективными системами, то оценивать любую модель надо по нескольким критериям. К ним относятся:

  • размеры отапливаемого дома;
  • климатические условия в местности;
  • наличие рядом с доступных источников;
  • желание потратить на оборудование ту или иную сумму.

Каждый пункт этого небольшого списка влияет на выбор класса модели. Большой дом требует максимально мощного оборудования, а оно означает как серьезные расходы, так и трудозатраты. Вид источника напрямую влияет на качество будущего отопления. Регионы с холодным климатом значительно ограничивают список кандидатов, а иногда вовсе не позволяют обустройство такого экологичного оборудования. Платежеспособность, возможность сразу расстаться с большой суммой — самый главный «ограничитель» для тепловых насосов на российских просторах.

Основные характеристики

При выборе оборудования из всего многообразия характеристик обратите внимание на следующие характеристики.

Основные характеристики тепловых насосов
Характеристики Диапазон значений Особенности
Тепловая мощность, кВт До 8 Помещения площадью не более 80 – 100 м², при высоте потолка не более 3 м.
8-25 Для одноуровневых дачных домов с потолком 2.5м, площадью от 50 м²; коттеджей для ПМЖ, до 260 м².
Свыше 25 Целесообразно рассматривать для 2-3 уровневых жилых домов с потолками 2.7м;  промышленных объектов – не более 150 м², при высоте потолка в 3 и более.
Потребляемая мощность  основного оборудования (предельное потребление вспомогательных элементов) кВт/ч От 2 (от 6) Характеризует энергопотребление компрессора и циркуляционных насосов (тэна).
Схема работы Воздух-воздух Трансформированная тепловая энергия воздуха передаётся в помещение потоком прогретого воздуха через сплит-систему.
Воздух — вода Энергия, снятая с пропущенного через прибор воздуха, передаётся теплоносителю жидкостной отопительной системы.
Рассол-вода Передачу тепловой энергии от возобновляемого источника выполняет натриевый или кальциевый раствор.
Вода-вода По магистрали открытого первичного контура грунтовые воды несут тепловую энергию прямо к теплообменнику.
Температура теплоносителя на выходе, °С 55-70 Показатель важен для расчёта потерь на длинном отопительном контуре и при организации дополнительной системы горячего теплоснабжения.
Сетевое напряжение, V 220, 380 Однофазные – потребляемая мощность не более 5.5 кВт, только для стабильной (малонагруженной) бытовой сети; самые дешёвые – только через стабилизатор.  Если есть сеть 380 V, то трёхфазные приборы предпочтительнее – больший диапазон мощностей,  меньше вероятность «просадить» сеть.

Расчет оборудования для дома

При выборе теплового насоса надо учитывать энергетическое (теплопотери и теплоизоляцию) состояние дома. Должна быть установлена хорошая теплоизоляция здания. Чем выше показатели теплоизоляции, тем ниже будут затраты на обогрев здания. Это позволит поставить тепловой насос меньшей мощности и позволит уменьшить стоимость монтажа, да и системы отопления в целом. Если на данном этапе неправильно рассчитать мощность теплового насоса, то это приведет к его неэффективной работе — большее потребление электроэнергии впустую или сильной нагрузкой на систему.

Расчет мощность для дома производится с учетом теплопотерь. Перед установкой теплового насоса нужно максимально уменьшить потери тепла.

Для обогрева дома нужно от 70-80 ватт на квадратный метр с большими теплопотерями до 30Вт на кв. м у «пассивных» домов.

Тепловой насос лучше всего сочетается с водяным теплым полом, но при его расчете необходимо учитывать тип напольного покрытия – в идеале, напольная плитка.

Из опыта эксплуатации

  • Подземные коллекторы могут нанести вред садовым растениям, это следует учитывать при установке системы.
  • Агрегат не обязательно устанавливать в подвальном помещении, он может быть расположен в ванной комнате или кухне. При установке стоит учитывать, что устройство не бесшумное.
  • Один раз в неделе нужно прогревать коллектор до шестидесяти градусов, чтобы предотвратить размножение в системе бактерий.

Безопасность

Тепловой насос не выбрасывает вредные соединения в атмосферу. Также насос не подвержен взрыву, как котлы на жидком топливе или газе, ведь в системе нет нагрева деталей, чтобы произошел взрыв. При хорошей изоляции проводов система прослужит долго.

Недостаток ТН

Единственное отрицательное свойство заключается в том, что они нагревают воду не сильно. Обычно температура достигает порядка 50-60 градусов по Цельсию. 

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.

Теплоснабжение от природного водоёма

В этом случае контур теплосборника укладывают на дно водоёма. Глубина водоёма должна быть более двух метров. Тогда уложенные на дно спирали труб не замёрзнут. По эффективности такой агрегат равен агрегату, отапливающему дом от грунта.

Тепловые насосы со встроенным ТЭНом

Нередко производители встраивают в свои тепловые насосы дополнительные электрические нагреватели. Встроенный ТЭН позволяет в случае необходимости перейти на альтернативный с точки зрения теплового насоса источник энергии – электричество. Для чего это нужно? В каких случаях возникает потребность задействовать ТЭН?

Подбор теплового насоса для отопления дома осуществляется с учетом различных параметров, в том числе и климатических особенностей региона. При этом считается нецелесообразным устанавливать насос с избыточной мощностью. Дело в том, что экстремально холодные дни случаются не так уж и часто, по крайней мере, в центрально-европейской части России. Практика показывает, что более экономичным вариантом будет «добрать» в эти морозные периоды необходимую мощность электричеством, чем изначально устанавливать более мощный насос. Наличие ТЭНа исключает необходимость делать систему более мощной, чем это требуется большую часть отопительного сезона.

Для владельцев водяных и грунтовых тепловых насосов встроенный ТЭН – скорее излишество, чем необходимость. Совсем иначе выглядит ситуация с воздушными теплонасосами. При температуре воздуха –20°C и ниже такой насос, если и не отключится, будет малоэффективен. И пусть холодных дней и ночей в году не очень много, совсем не хочется в один прекрасный момент остаться в стремительно вымерзающем доме. Наличие дублирующего теплогенератора в данном случае никак не назовешь роскошью.

Воздушный теплонасос
Воздушный тепловой насос.

Плюсы и минусы использования

К положительным свойствам относятся:Тепловой насос13

  • Являются альтернативным, автономным источником возобновляемой энергии;
  • Экономичный источник энергии, не требующий значительных внешних воздействий (электрическая мощность устанавливаемого компрессора незначительна);
  • Универсальность использования;
  • Надежность эксплуатации и длительный межремонтный цикл;
  • Безопасность устройств для окружающей среды и людей;
  • Экологическая безопасность устройств.

К отрицательным свойствам можно отнести:Тепловой насос14

  1. Высокая стоимость устройства;
  2. Сложность и трудоемкость выполнения всего комплекса работ;
  3. Необходимость капитального ремонта после истечения срока эксплуатации, сопряженного со значительными материальными вложениями.

Видео: тепловой насос из кондиционера своими руками

ОЦЕНИТЕ ЭТУ СТАТЬЮ

1 балл2 балла loading.gif Загрузка…

custom_photo.jpg

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Геотермальные насосы со встроенным тэном

Тепловой насос для отопления дома: принцип работы, разновидности и использование

Это способ решить массу возможных проблем. Даже если морозы превысят отметку в -20 градусов, электроника включит дополнительный нагревательный элемент, и температура в комнатах будет всегда комфортной. Если на зиму дом оставлен без присмотра, такая система не будет заморожена, так как ТЭН поддерживает положительную температуру в системе. Любая поломка не является проблемой, и пока не будут предприняты меры по ее устранению, агрегат работает как обычный электрический котел. Правда придется заплатить чуть больше.

Вывод

В статье я показал, виды тепловых насосов, которые можно использовать для отопления дома. Если внимательно читали всё, что было описано выше, то можете прийти к выводу, что тепловой насос — это эффективный и дешевый способ держать отопление и водоснабжение в доме. Однако моё мнение, что в России у всех должно быть доступное, дешёвое газовое отопление, без «европейских эко заморочек» добывать тепло из говна.

©Obotoplenii.ru

Еще статьи

  • Этапы газификации дома
  • Монтаж дымохода для газового котла
  • Монтаж газового котла в доме: этап газификации частного дома
  • Домовый регуляторный пункт (ДРП)
  • Проект газификации дома
  • Что такое газовый регуляторный пункт
  • Получение технических условий на газификацию дома
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом