Тепловой насос для отопления дачи

Тепловой насос для отопления дачи

Как отопить загородный дом, дачу? Что такое тепловой насос.

В связи с наступлением холодного периода года у многих людей встает вопрос – как организовать отопление загородного дома или дачи?

Одним из вариантов недорогого быстрого и экологически чистого решения может стать установка теплового насоса.

Принцип его работы основан на переносе низко потенциального тепла от наружного источника (воздух, вода, геотермальное тепло) в помещение при его обогреве. В отличие от традиционных систем отопления, тепловой насос не вырабатывает, а только переносит тепло из одной среды в другую. Это позволяет достичь очень значительной экономии энергоносителей по сравнению с классическими системами отопления. Для теплового насоса требуется только электроэнергия. Причем соотношение затраченной энергии к количеству полученного тепла может достигать 1 к 4.5, то есть на каждый киловатт затраченного электричества Вы получаете 4.5 киловатта тепла.

По прогнозам Международного энергетического агентства, тепловые насосы будут обеспечивать до 10% потребности энергии к 2020 году в странах ОЭСР и 30% к 2050-му.

Основная масса тепловых насосов делится на несколько видов в зависимости от источника получения тепла и среды, в которую оно отдается.

1. Самый простой, распространенный и дешевый тип тепловых насосов – это воздух-воздух. Их установлены уже десятки, или даже сотни миллионов. Таким простейшим насосом является обыкновенный домашний кондиционер с режимом обогрева. Правда, функция отопления здесь присутствует больше как дополнительный бесплатный бонус и не позволяет эффективно отапливать помещения при низких температурах. Но существуют системы, которые изначально рассчитаны на обогрев помещений. Такие модели проявляют эффективность работы при уличной температуре до -26 и даже -30 градусах Цельсия. В тоже время это полноценные кондиционеры, которыми Вы можете охлаждаться в жаркое время года. Такой вариант оптимален для отопления дачного домика, где нет постоянного зимнего проживания, и Вы наведываетесь только в выходные.

2. Более сложный, но еще довольно демократичный по цене вариант насоса – это воздух-вода. Наружный блок такой системы выглядит как обычный уличный блок кондиционера, а внутренний блок отсутствует. Выработанное тепло передается через теплообменник воде, которая используется в системе отопления или горячего водоснабжения, а в двухконтурных системах и там и там.

Оба эти варианта позволяют свести к минимуму все монтажные работы и осуществить быструю и недорогую установку системы.

3. Наиболее дорогой и продвинутой системой является тепловой насос вода-вода. В этом варианте мы можем использовать геотермальное тепло земли (температура грунта глубже 2-х метров от поверхности не остывает ниже 3-х градусов Цельсия). внутренняя часть данной системы точно такая же, как и во 2-ом варианте. Вместо наружного «холодного» блока установлен теплообменник для охлаждения воды, которая циркулирует по замкнутому контуру и сбрасывает холод в скважины или шурфы рядом с домом.

Плюсами такой системы является полная независимость от уличных температур и падение эффективности насоса при их понижении. Минусами – большой объем и стоимость капитальных затрат при проведении земляных работ.

Основными плюсами всех тепловых насосов являются:

1. Очень высокая энергетическая эффективность. До 4.5 кВт тепла на 1 кВт затраченной электроэнергии по сравнению с электрическими котлами.

2. Пожарная безопасность по сравнению с котлами на жидком, твердом или газовом топливе.

3. Экологическая чистота систем. Нет продуктов горения, пожаро и взрывобезопасны, не требуется системы вентиляции для отвода отработанных газов.

4. Легкость и простота монтажа.

5. Отсутствие необходимости в сборе разрешительной документации для их установки, в отличии от газовых котлов.

6. Не требуется выделения отдельного помещения для установки оборудования.

Читайте также:  В чем разница между флорибунда и чайно

7. Существенным преимуществом является универсальность. Если раньше система отопления могла быть соединена только с горячим водоснабжением, а система охлаждения всегда была отдельной, требующей дополнительных инженерных работ по её установке и обслуживанию, то сейчас создание микроклимата в доме решается одной высокоэффективной системой, что снижает затраты на их установку и эксплуатацию.

8. Высокая надежность (срок службы до 30 лет)

К недостаткам можно отнести:

1. Зависимость производительности системы от уличных температур для насосов воздух-воздух и воздух-вода.

2. Вывод горячей воды по температуре чуть ниже, чем в системах классического типа, что вызывает необходимость установки радиаторов отопления чуть большей размерности или использовать систему теплых полов.

Мы на телеканале "Дачная жизнь"

На ваши вопросы отвечает генеральный директор OOO "ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ" Павел Шишкин

Любой хозяин частного дома стремится минимизировать расходы на обогрев жилища. В этом плане тепловые насосы существенно выгоднее других вариантов отопления, они дают 2.5—4.5 кВт теплоты с одного потребленного киловатта электричества. Обратная сторона медали: для получения дешевой энергии придется вложить немалые средства в оборудование, самая скромная отопительная установка мощностью 10 кВт обойдется в 3500 у. е. (стартовая цена).

Единственный способ уменьшить затраты в 2—3 раза — сделать тепловой насос своими руками (сокращенно — ТН). Рассмотрим несколько реальных рабочих вариантов, собранных и проверенных мастерами–энтузиастами на практике. Поскольку для изготовления сложного агрегата требуются базовые знания о холодильных машинах, начнем с теории.

Особенности и принцип работы ТН

Чем тепловой насос отличается от других установок для отопления частных домов:

  • в отличие от котлов и обогревателей, агрегат самостоятельно не производит тепло, а подобно кондиционеру перемещает его внутрь здания;
  • ТН получил название насоса, поскольку «выкачивает» энергию из источников низкопотенциального тепла – окружающего воздуха, воды либо грунта;
  • установка питается исключительно электроэнергией, потребляемой компрессором, вентиляторами, циркуляционными насосами и платой управления;
  • работа аппарата основана на цикле Карно, используемом во всех холодильных машинах, например, кондиционерах и сплит-системах.

В режиме обогрева традиционная сплит-система нормально работает при температуре выше минус 5 градусов, на сильном морозе эффективность резко падает

Справка. Теплота содержится в любых веществах, чья температура выше абсолютного нуля (минус 273 градуса). Современные технологии позволяют отнимать указанную энергию у воздуха с температурой до —30 °С, земли и воды – до +2 °С.

В теплообменном цикле Карно участвует рабочее тело – газ фреон, кипящий при минусовой температуре. Поочередно испаряясь и конденсируясь в двух теплообменниках, хладагент поглощает энергию окружающей среды и переносит внутрь здания. В целом принцип действия теплового насоса повторяет работу кондиционера, включенного на обогрев:

  1. Находясь в жидкой фазе, фреон двигается по трубкам наружного теплообменника-испарителя, как изображено на схеме. Получая тепло воздуха или воды сквозь металлические стенки, хладагент нагревается, кипит и испаряется.
  2. Дальше газ поступает в компрессор, нагнетающий давление до расчетного значения. Его задача – поднять точку кипения вещества, чтобы фреон сконденсировался при более высокой температуре.
  3. Проходя через внутренний теплообменник–конденсор, газ снова обращается в жидкость и отдает накопленную энергию теплоносителю (воде) или воздуху помещения напрямую.
  4. На последнем этапе жидкий хладон поступает внутрь ресивера–влагоотделителя, затем в дросселирующее устройство. Давление вещества снова падает, фреон готов пройти повторный цикл.

Схема работы теплового насоса похожа на принцип действия сплит-системы

Примечание. Обычные сплит-системы и заводские теплонасосы имеют общую черту – способность переносить энергию в обоих направлениях и функционировать в 2 режимах – отопление/охлаждение. Переключение реализовано с помощью четырехходового реверсивного клапана, меняющего направление течения газа по контуру.

В бытовых кондиционерах и ТН применяются различные типы терморегулирующей арматуры, снижающей давление хладагента перед испарителем. В бытовых сплит-системах роль регулятора играет простое капиллярное устройство, в насосах ставится дорогой терморегулирующий вентиль (ТРВ).

Читайте также:  Отделка откосов окон снаружи деревом

Заметьте, вышеописанный цикл происходит в тепловых насосах всех типов. Разница состоит в способах подвода/отбора тепла, которые мы перечислим далее.

Виды дроссельной арматуры: капиллярная трубка (фото слева) и терморегулирующий вентиль (ТРВ)

Разновидности установок

Согласно общепринятой классификации, ТН делятся на типы по источнику получаемой энергии и виду теплоносителя, которому она передается:

  1. Насосы типа «воздух-воздух» наиболее близки к традиционным сплит-системам, разница состоит в площади наружного испарителя. Аппарат отнимает теплоту окружающей среды и напрямую передает воздуху помещения, как происходит в обычном кондиционере.
  2. Конструкция генераторов «воздух–вода» идентична, но предусматривает нагрев воды либо антифриза, циркулирующего по системе отопления жилого дома.
  3. Установка типа «вода-вода» берет низкопотенциальное тепло водоема и передает жидкому теплоносителю. Здесь применяется дополнительный внешний теплообменник из труб, погруженный в колодец, озеро, скважину или канализационный септик. Циркуляцию воды через испаритель обеспечивает второй насос.
  4. Геотермальный ТН использует теплоту грунта и нагревает внутридомовой теплоноситель. Внешний теплообменный контур представляет собой змеевик с антифризом, заглубленный на 1.5—2 м и занимающий большую площадь. Второй вариант – несколько вертикальных зондов из труб, опущенных внутрь скважин на глубину 10—100 метров.

Справка. Разновидности тепловых насосов перечислены в порядке увеличения стоимости оборудования вместе с монтажом. Воздушные установки – самые дешевые, геотермальные – дорогие.

Основной параметр, характеризующий тепловой насос для отопления дома, – коэффициент эффективности COP, равный отношению между полученной и затраченной энергией. Например, относительно недорогие воздушные отопители не могут похвастать высоким COP – 2.5…3.5. Поясняем: затратив 1 кВт электричества, установка подает в жилище 2.5—3.5 кВт теплоты.

Способы отбора тепла водных источников: из пруда (слева) и через скважины (справа)

Водяные и грунтовые системы эффективнее, их реальный коэффициент лежит в диапазоне 3…4.5. Производительность – величина переменная, зависящая от многих факторов: конструкции теплообменного контура, глубины погружения, температуры и протока воды.

Важный момент. Водогрейные тепловые насосы не способны разогреть теплоноситель до 60—90 °С без дополнительных контуров. Нормальная температура воды от ТН составляет 35…40 градусов, котлы здесь явно выигрывают. Отсюда рекомендация производителей: подключайте оборудование к низкотемпературному отоплению – водяным теплым полам.

Какой ТН лучше собирать

Формулируем задачу: нужно построить самодельный тепловой насос с наименьшими затратами. Отсюда вытекает ряд логичных выводов:

  1. В установке придется использовать минимум дорогостоящих деталей, поэтому достичь высокого значения COP не удастся. По коэффициенту производительности наш аппарат проиграет заводским моделям.
  2. Соответственно, делать чисто воздушный ТН бессмысленно, проще пользоваться инверторным кондиционером в режиме обогрева.
  3. Чтобы получить реальную выгоду, нужно изготавливать тепловой насос «воздух – вода», «вода-вода» либо строить геотермальную установку. В первом случае можно добиться COP около 2—2.2, в остальных – достичь показателя 3—3.5.
  4. Без контуров напольного отопления обойтись не удастся. Теплоноситель, нагретый до 30—35 градусов, несовместим с радиаторной сетью, разве только в южных регионах.

Прокладка внешнего контура ТН к водоему

Замечание. Производители утверждают: инверторная сплит-система функционирует при уличной температуре минус 15—30 °С. В действительности эффективность обогрева существенно снижается. По отзывам домовладельцев, в морозные дни внутренний блок подает еле теплый поток воздуха.

Для реализации водяной версии ТН необходимы определенные условия (на выбор):

  • водоем за 25—50 м от жилища, на большем расстоянии потребление электричества сильно вырастет за счет мощного циркуляционного насоса;
  • колодец либо скважина с достаточным запасом (дебетом) воды и место для слива (шурф, вторая скважина, сточная канава, канализация);
  • сборный канализационный коллектор (если вам позволят туда врезаться).
Читайте также:  Электросхема подключения лампочки через выключатель

Расход грунтовых вод рассчитать нетрудно. В процессе отбора теплоты самодельный ТН понизит их температуру на 4—5 °С, отсюда через теплоемкость воды определяется объем протока. Для получения 1 кВт тепла (дельту температур воды принимаем 5 градусов) нужно прогнать через ТН около 170 литров в течение часа.

На отопление дома площадью 100 м² потребуется мощность 10 кВт и расход воды 1.7 тонны в час — объем впечатляющий. Подобный тепловой водяной насос сгодится для небольшого дачного домика 30—40 м², желательно – утепленного.

Способы отбора теплоты геотермальным ТН

Сборка геотермальной системы более реальна, хотя процесс довольно трудоемкий. Вариант горизонтальной раскладки трубы по площади на глубине 1.5 м отметаем сразу – вам придется перелопатить весь участок либо платить деньги за услуги землеройной техники. Способ пробивки скважин реализовать гораздо проще и дешевле, практически без нарушения ландшафта.

Простейший тепловой насос из оконного кондиционера

Как нетрудно догадаться, для изготовления ТН «вода – воздух» потребуется оконный охладитель в рабочем состоянии. Очень желательно купить модель, оборудованную реверсивным клапаном и способную работать на обогрев, иначе придется переделывать фреоновый контур.

Совет. При покупке б/у кондиционера обратите внимание на шильдик, где отображены технические характеристики бытового прибора. Интересующий вас параметр – производительность аппарата по холоду (указывается в киловаттах или Британских тепловых единицах – BTU).

При некоторой доле везения вам даже не придется выпускать фреон и перепаивать трубки. Как переделать кондиционер в тепловой насос:

  1. Снимите верхний кожух агрегата и открутите внешний теплообменник от поддона. Аккуратно отодвиньте радиатор, стараясь не перегибать трубки с хладагентом.
  2. Снимите наружную крыльчатку с общего вала.
  3. Изготовьте металлический бак по длине внешнего теплообменника, ширину сделайте на 10—15 см больше. В боковые стенки врежьте штуцеры подачи проточной воды.
  4. Чтобы радиатор не обмерзал, увеличьте площадь обмена, добавив по бокам пластины из меди либо алюминия (в зависимости от материала теплообменника).
  5. Погрузите радиатор в бак, желательно без разрезания фреоновых трубок. Сделайте герметичную крышку и уплотните вводы контура.
  6. Подсоедините к штуцерам шланги подачи и отбора воды, подключите циркуляционные насосы. Наполните и проверьте бак на герметичность.

Рекомендация. Если теплообменник не удается поместить в резервуар без нарушения фреоновых магистралей, постарайтесь эвакуировать газ и разрезать трубки в нужных точках (подальше от испарителя). После сборки водяного теплообменного узла контур придется спаять и заправить фреоном. Количество хладагента тоже указано на табличке.

Теперь остается запустить самодельный ТН и отрегулировать водяной поток, добиваясь максимальной эффективности. Обратите внимание: импровизированный отопитель использует полностью заводскую «начинку», вы только переместили радиатор из воздушной среды в жидкую. Как система работает вживую, смотрите на видео мастера–умельца:

Категории

  • Страна: Финляндия

  • Страна: Финляндия

  • Страна: Испания

  • Страна: Испания

  • Страна: Испания

  • Страна: Испания

  • Страна: Испания

  • Страна: Испания

  • Отапливаемая площадь: 120-180 м 2

  • Отапливаемая площадь: 60-100 м 2

  • Отапливаемая площадь: 80-150 м 2

  • Отапливаемая площадь: 120-200 м 2

В проектно-монтажной компании Geopumps вы сможете купить тепловой насос в Москве. В каталоге представлены модели для отопления домов различной площади. Обратившись к нам, вы можете получить подробную консультацию, чтобы выбрать подходящую модель. Цены на тепловое оборудование приятно вас удивят, ведь мы работаем напрямую с крупными поставщиками. Самый дешевый насос «вода-воздух» обойдется Вам в 147 000 руб, а «воздух-воздух» — в 21 000 руб. На все оборудование распространяется гарантия производителя. Осуществляется доставка по России.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector