Тепловий насос для опалення будинку: будову та принцип роботи різних систем »Аква-Ремонт

  1. Пристрій і принцип роботи
  2. Відео: пристрій і робота теплових агрегатів
  3. Система «грунт-вода»
  4. Насос «вода-вода»
  5. Універсальний варіант «повітря-вода»
  6. Переваги та недоліки системи
  7. Як зробити тепловий насос своїми руками
  8. Рентабельність і доцільність використання теплових насосів

Серед варіантів альтернативного опалення можна відзначити зростаючу популярність теплових насосів. Висока вартість обладнання і монтажу такої конструкції не дозволяє деяким власникам приватних будинків мінімізувати витрати на опалення. Їм обов'язково варто розглянути можливість зробити тепловий насос своїми руками.

Пристрій і принцип роботи

Деякою кількістю теплової енергії має практично будь-яке середовище, яка нас оточує, якщо тільки її температура перевищує 1 ° C. Чому б не використати частину цієї енергії для обігріву власного будинку? Робиться це за допомогою теплового насоса.

Заснований принцип роботи теплового насоса на передачу тепла від джерела з низьким потенціалом теплової енергії до теплоносія, який має вищу температуру. На практиці виглядає це таким чином:

  1. Теплоносій надходить в трубопровід, розташований, наприклад, в грунті, і нагрівається на кілька градусів.
  2. Потім теплоносій потрапляє в теплообмінник (або випарник) і передає зібрану теплову енергію на внутрішній контур.
  3. Холодоагент (речовина з низькою температурою кипіння, що знаходиться під низьким тиском), який знаходиться в зовнішньому контурі, нагрівається в випарнику і перетворюється в газ.
  4. Потім газоподібний холодоагент потрапляє в компресор, де стискається під впливом високого тиску. При цьому температура холодоагенту стає ще вище.
  5. Гарячий газ надходить в конденсатор, де передає теплову енергію теплоносія внутрішньої системи опалення будинку.
  6. Після цього холодоагент, що втратив тепло, повертається в систему в рідкому стані.

Робота холодильних установок заснована на такому ж принципі, тому деякі види теплових насосів в літню пору можна цілком успішно використовувати в якості кондиціонерів, т. Е. Для охолодження приміщення.

Для охолодження приміщення

Тепловий насос дозволяє обігрівати будинок, використовуючи низькопотенційну теплову енергію навколишнього середовища

Відео: пристрій і робота теплових агрегатів

види агрегатів

Наочне уявлення про варіанти пристрою теплових насосів являє їх класифікація по виду теплоносія на зовнішньому і внутрішньому контурах конструкції. Отримувати енергію пристрій може з:

  • грунту;
  • води (водоймище або джерело);
  • повітря.

Всередині будинку отримана теплова енергія може використовуватися в системі опалення, а також для підігріву води або для кондиціонування повітря. Тому розрізняють кілька видів теплових насосів в залежності від поєднання цих елементів і функцій.

Система «грунт-вода»

Отримання тепла з грунту вважається одним з найефективніших для цього типу альтернативного опалення , Оскільки вже приблизно в п'яти метрах від поверхні температура грунту залишається досить постійною, мало схильна до змін погодних умов.

Отримання тепла з грунту вважається одним з найефективніших для цього типу   альтернативного опалення   , Оскільки вже приблизно в п'яти метрах від поверхні температура грунту залишається досить постійною, мало схильна до змін погодних умов

У геотермальному тепловому насосі використовують спеціальні теплопровідні зонди

В якості теплоносія на зовнішньому контурі використовується спеціальна рідина, яку прийнято називати розсолом. Це екологічно безпечний склад.

Зовнішній контур теплового насоса типу «грунт-вода» виконують з пластикових труб. Розмістити їх в грунті можна горизонтально або вертикально. У першому випадку можуть знадобитися роботи на значній площі, від 25 до 50 кв. м на кожен кіловат потужності насоса. Площі, відведені під влаштування горизонтального колектора, не можна використовувати для сільськогосподарських потреб. Тут допустима тільки розбивка газону або висадка однорічних квітучих рослин.

Для спорудження вертикального колектора знадобиться ряд свердловин глибиною 50-150 метрів. Оскільки температура грунту на такій глибині вище і стійкіше, такий геотермальний тепловий насос вважається більш ефективним. Для передачі тепла в цьому випадку використовуються спеціальні глибинні зонди.

Насос «вода-вода»

Не менш ефективним вибором може стати теплової насос вода вода , Оскільки на великій глибині температура води залишається досить високою і постійною. Як джерело низькопотенційної теплової енергії можуть використовуватися:

  • відкриті водойми (озера, річки);
  • грунтові води (свердловини, колодязі);
  • стічні води промислових технологічних циклів (зворотне водопостачання).

Принципових відмінностей в конструкції теплонасосів «грунт-вода» або «вода-вода» немає. Найменших витрат зажадає спорудження теплонасоса, що використовує енергію відкритої водойми: труби з теплоносієм потрібно забезпечити вантажем і занурити в воду. При використанні потенціалу ґрунтових вод знадобиться більш складна конструкція. Може знадобитися спорудження додаткового колодязя для скидання води, яка проходить через теплообмінник.

Може знадобитися спорудження додаткового колодязя для скидання води, яка проходить через теплообмінник

Використання теплового насоса вода-вода у відкритому водоймищі може бути дуже вигідним

Універсальний варіант «повітря-вода»

за ефективністю тепловий насос повітря вода поступається іншим моделям, оскільки в холодну пору року потужність його відчутно знижується. Однак для його монтажу не потрібно складних робіт з виїмки грунту або зі спорудження глибоких свердловин. Потрібно тільки вибрати і встановити відповідне обладнання, наприклад, прямо на даху будинку.

Потрібно тільки вибрати і встановити відповідне обладнання, наприклад, прямо на даху будинку

Тепловий насос повітря-вода можна встановити без масштабних монтажних робіт

Безперечною перевагою цієї конструкції є здатність повторно використовувати тепло, яке залишає обігріваються теплонасосом приміщення з відпрацьованим повітрям або водою, а також у вигляді диму, газу і т. П. Щоб компенсувати недолік потужності повітряного теплонасоса в зимовий період, слід передбачити варіанти альтернативного опалення.

Найменш витратним варіантом може стати тепловий насос повітря-повітря, для спорудження якого не потрібні складні роботи по створенню традиційної системи водяного опалення в приміщеннях.

Більш докладно про це типі теплового насоса читайте в нашій статті: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html .

Переваги та недоліки системи

Установка теплового насоса будинку і включення його в систему опалення або створення повноцінної опалювальної станції вирішить ряд нагальних проблем і має такі переваги:

  • це автономна система опалення, єдиним централізованим елементом якої є підключення до електромережі;
  • цей спосіб дозволяє значно заощадити на дорогих енергетичних носіях, які традиційно застосовуються для опалення та істотно знизити витрати на комунальні послуги. Середній Коефіцієнт перетворення теплоти дорівнює 3,5 - 4,5. З 1 кВт електроенергії насос виробляє від 3 до 7 кВт тепла. Це найвищі показники серед усіх видів котлів, що працюють на будь-якому паливі;
  • система безпечна для здоров'я людини і для екології. Вона допомагає зберегти невідновлювані енергоресурси планети;
  • пожежна безпека і незаймистість деталей. Цей котел не перегрівається, не вибухає, не горить, не виділяє чадний газ;
  • один насос може виробляти як тепло, так і холод, забезпечуючи потрібний мікроклімат в будинку, а також нагрівати воду для побутових потреб;
  • довговічність - за досвідом європейських жителів термін служби обладнання становить 20-50 років;
  • комфорт і безшумна робота. Управління системою здійснюється за допомогою автоматики;
  • установка насоса не вимагає узгоджень, які потрібні при монтажі, наприклад, газового обладнання.

У Норвегії і Швеції 95% всіх будинків опалюються тепловими насосами.

У Норвегії і Швеції 95% всіх будинків опалюються тепловими насосами

Переваг у такої системи набагато більше, ніж недоліків

До недоліків можна віднести:

  • відносно високу вартість установки і самого насоса, окупність такої системи безпосередньо залежить від інтенсивності її експлуатації;
  • необхідність залучення фахівців і застосування спеціальної бурильної та іншої техніки для облаштування геотермального насоса з вертикальним контуром, глибина якого може досягати 200 м.

Як зробити тепловий насос своїми руками

Використовувати теплові насоси для опалення будинку вигідно і зручно. Наявний досвід показує, що в приватних будинках житловою площею понад 400 кв. м така конструкція окупиться протягом декількох років експлуатації, не дивлячись на високу вартість. Власники будинків з більш скромними розмірами успішно розробляють і встановлюють теплові насоси власної конструкції. Ось деякі принципи створення цих корисних пристроїв:

  • для початку потрібно подбати про придбання компресора, наприклад, призначеного для кондиціонера. Зазвичай його закріплюють на стіні.
  • іншу важливу частину конструкції - конденсатор - можна зробити самостійно. Для цього знадобиться зробити змійовик з мідної труби (товщина не менше 1 мм), який поміщають в корпус з металу або пластику. В якості корпусу підійде бак відповідного розміру. Після того як змійовик встановлений, половинки бака зварюють, монтуючи необхідні з'єднання. Випарник теж зазвичай монтують на стіні. Щоб зробити якісний змійовик, можна намотати мідну сантехнічну трубу навколо предмета відповідного діаметру, цілком підійде газовий балон. Щоб відстань між витками було однаковим, використовують перфорований алюмінієвий куточок, на якому закріплюють витки змійовика.
  • остаточний монтаж цього обладнання: пайку мідної труби, закачування фреону і т. п. - повинен виконувати тільки кваліфікований фахівець. Невмілі дії можуть зашкодити обладнання, крім того, вони пов'язані з високою ймовірністю отримання побутових травм.
  • після цього конструкцію підключають до внутрішньої системи опалення будинку.
  • потім проводиться монтаж і підключення зовнішнього контуру, особливості цього процесу залежать від виду теплового насоса.

Перед пуском насосу не завадить діагностувати стан будинкової електропроводки і лічильника. Старе і застаріле обладнання необхідно замінити. Прийнятна потужність електролічильника становить не менше 40 ампер.

На жаль, не всякий тепловий насос для опалення будинку виправдовує очікування власників. Найчастіше це пов'язано з відсутністю правильних термодинамічних розрахунків. В результаті виходить система з недостатньою потужністю або невиправдано зростають витрати на надмірно потужне обладнання. Щоб підібрати систему з відповідною потужністю, слід врахувати тепловтрати будівлі, а також безліч інших характеристик. Доручати такі розрахунки слід інженеру-проектувальнику.

Рентабельність і доцільність використання теплових насосів

Щоб досягти суттєвої економії на опалювальному бюджеті на довгі роки, необхідно затратити значні кошти на етапі проектування і установки. Окупність такої опалювальної системи відкладена в часі, вона залежить від умов експлуатації.

Енергія, взята з навколишнього середовища, не вимагає оплати і не закінчується.

Якщо в будинку підлогу і стіни утеплені правильно, то тепловий насос буде працювати максимально ефективно. Втрати тепла не повинні перевищувати 100 Вт на 1 кв. метр.

Нижче представлено порівняння витрат на опалення при використанні різних енергоносіїв.

Щоб економити на опаленні, доведеться витратити чималу суму на установку теплового насоса

Дуже вигідно включати насос в систему теплих підлог або стін, де робоча температура становить приблизно 40 градусів. Показником економії можна вважати відсутність перегріву опалювального контуру і замерзання теплоносія при відключенні насоса, що дозволяє підвищити надійність системи і знизити ризик аварії і частоту профілактичних і ремонтних робіт.

Вартість установки такої системи, залежить від кількох факторів:

  • площа опалювальних приміщень будинку;
  • різновид конструкції насоса;
  • системи опалення та труби, прокладені в будинку;
  • показники втрат тепла.

Для невеликого будинку площею 130 кв. м при установці насоса з ґрунтовим парканом тепла, вартість обладнання складе 450 000 р., а монтаж потягне на 300 000 р.

Насос «повітря-вода» буде коштувати 300 00 р., Установка складе 80 000 р., Це найдешевший варіант.

Вартість установок починається від 450 тис. Руб.

Максимальні витрати будуть потрібні при глибокому бурінні з низькою точкою промерзання і при великій площі будинку, наприклад, 400 кв. м. Обладнання обійдеться в 800 000 р., а установка - в 360 000 р. Витрати включають в себе всі проектні та земляні, наземні роботи і всі елементи насоса і опалювальної системи.

Матеріал актуалізовано 29.03.2018

Чому б не використати частину цієї енергії для обігріву власного будинку?