Геотермальные тепловые насосы для отопления дома и их характеристики

Требуемая мощность:
{{powerNasos}} кВатт/час

Принцип работы тепловых насосов

Схема работы теплового насоса

Принцип работы тепловых насосов

Для лучшего понимания работы теплового насоса можно рассмотреть его самый распространенный вариант применения – в обычных холодильниках. В принципе воздушные тепловые насосы для отопления немного отличаются от них. Разница заключается в получении тепловой энергии, а не холода.

Узнать, как работает тепловой насос для отопления дома можно после рассмотрения общей схемы функционирования. Для генерирования тепла в конструкции имеется внутренний контур, по которому протекает хладагент. Он соединяется с трубами отопления дома с помощью теплообменника. Получение тепла от внешнего источника происходит за счет дополнительного контура. Рассмотрим, как работает отопление при помощи теплового насоса:

Принцип работы тепловых насосов
  1. Хладагент находится в газообразном состоянии. Он получает тепловую энергию от внешнего контура. При этом достаточно, чтобы температура газа поднялась до +10°С.
  2. Повышение давления хладагента для перехода его в жидкое состояние. Для этого воздушные тепловые насосы для отопления дома в обязательном порядке имеют компрессор. При этом температура жидкости повышается до +65°С.
  3. С помощью теплообменника происходит передача тепла воде системе отопления в доме.
  4. Дроссельный клапан и капельник снижают давление и тем самым провоцируют обратный переход хладагента из жидкого состояния в газообразное для повторения процесса.

Эффективно ли отопление дома с помощью теплового насоса? Во многих случаях эту систему устанавливают в качестве дополнительной для снижения затрат на основное теплоснабжение. Одним и недостатков является невозможность сделать тепловые насосы для отопления дома своими руками с нормальным показателем КПД и надежностью. Для изготовления понадобится сделать сложные расчеты и правильно подобрать материалы. Можно провести аналогию с бытовыми холодильниками – практически никто не делает их самостоятельно, предпочитая надежные заводские модели.

Принцип работы тепловых насосов

Практически все отзывы о тепловых насосах для отопления дома указывают на прямую зависимость источника тепла от первичного контура на показатель КПД устройства.

Особенности функционирования

Как работает тепловой насос для отопления дома? Многие даже не подозревают, что с принципом работы этого агрегата они знакомы с детства. В любом доме есть обыкновенный холодильник – функционирует он благодаря абсолютно тем же физическим законам, что и тепловой насос. Только задача его не обогревать, а охлаждать.

Внутри стандартного теплового насоса есть:

  • испаритель – теплообменник, где рассеянное уличное тепло отдается хладагенту (чаще всего это фреон);
  • компрессор – нужен для сжатия хладагента, в результате чего у того повышается температура;
  • конденсатор – теплообменник отопительного контура, бойлер для подогрева воды либо воздуха;
  • расширительный, дроссельный клапан – служит для уменьшения давления хладагента перед впрыском его в испаритель.
Читайте также:  Дымоход из сэндвич-трубы: как собрать самому и не наделать ошибок

Изнутри все это функционирует так. Жидкость с плюсовой температурой пропускают через испаритель, где она охлаждается хладагентом на какие-то 5-10 С. Далее эти небольшие градусы оказываются в компрессоре, где фреон сжимается. Это приводит к повышению его температуры.

А затем в конденсаторе происходит отдача всего этого тепла воде, которую используют для горячего водоснабжения или контура отопления. Либо напрямую с помощью комнатного конвектора нагревают воздух в жилых помещениях.

Различаются четыре основных вида:

  1. Вода-Воздух.
  2. Грунт-Вода.
  3. Воздух-Воздух.
  4. Вода-Вода.

Первым идет источник рассеянного тепла: грунт, атмосферный воздух либо вода из любого близлежащего водоема. А вторым теплоноситель, с помощью которого полученная теплоэнергия распределяется по жилищу. Это может быть вода в батареях или сам комнатный воздух.

Внешне же отопление дома с помощью тепловых насосов выглядит следующим образом:

  • на улице монтируется зонд для забора тепла (разветвленная система труб в грунте или водоеме либо воздушный насос);
  • в подсобном помещении устанавливается как таковой вышеописанный тепловой насос с испарителем и бойлером;
  • и тепловой контур для распределения теплоэнергии по строению.

Разобравшись с принципом работы теплового насоса для отопления дома можно перейти к рассмотрению всех его плюсов и недостатков.

Теплый водяной пол

Схема отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

Разумеется, перед установкой теплового насоса следует принять меры по тщательному утеплению постройки (окон, стен, крыши, потолка и пола) и продумать систему отопления дома. Практика показала, что для наиболее эффективной эксплуатации этого оборудования наилучшей является система водяного теплого пола. Следует учесть, что финишным покрытием теплого поля должен служить материал, хорошо проводящий тепло, например, кафель или линолеум. Также неплохо себя зарекомендовали и современные низкотемпературные батареи с повышенной теплоотдачей.

Вкратце о видах тепловых насосов

Сегодня известно несколько популярных конструкций геотермальных насосов. Но при любом раскладе их принцип действия можно сравнивать с работой холодильной техники. Именно поэтому независимо от вида насос в летнее время может быть использован в качестве кондиционера. Так вот, тепловые насосы классифицируются по тому, откуда они могут добывать тепло:

  • Из грунта;
  • Из водоема;
  • Из воздуха.

Первый вид наиболее предпочтителен в холодных регионах. Дело в том, что температура воздуха зачастую опускается до -20 и ниже (на примере РФ), а вот глубина промерзания грунта обычно несущественная. Что касается водоемов, то они есть не везде, да и использовать их не слишком целесообразно. В любом случае, лучше выбирать грунтовый тепловой насос для отопления дома. Принцип работы агрегата мы немного рассмотрели, поэтому идем дальше.

Читайте также:  Как сложить угловой камин из кирпича своими руками

Расчет мощности геотермального насоса

Показатель прогрева теплоносителя +65 С – это максимальный уровень, который земляной насос выдает при постоянной крайней нагрузке. Оптимальным считается поддержание режима теплоносителя в пределах +45 С.. +50 С, что позволяет подключать станцию к системе теплых полов.

Просчет параметров мощности, длины контура производится с учетом особенностей применения:

  1. Чтобы рассчитать необходимую мощность, за основу берется формула – на 1 м2 требуется 0,7 кВт мощности ТН. Получается, что для прогрева дома площадью в 100 м2 нужно покупать насос мощностью 7-8 кВт.
  2. Длина контура считается с учетом влажности, рыхлости грунта, точки промерзания. Для получения 1 кВт тепловой мощности потребуется примерно 40-60 м контура, уложенного в землю.
  3. Расход энергии определяется по СОР. Для обеспечения работы геотермального насоса нужна электроэнергия, которая запускает насос в работу и обеспечивает нагнетание давления фреона в компрессоре. Насос нужен для циркуляции теплоносителя в первичном контуре. Чем больше показатель СОР, тем меньше электроэнергии требует оборудование.

На заметку! Все параметры даны условно, а для точности расчетов следует обратиться к продавцу оборудования или профессионалу, составляющему проект.

Насосы «воздух-воздух» и кое-что еще

Подобные установки встречаются еще реже, нежели «Воздух-вода», на что есть целый ряд причин. Как вы уже догадались, в нашем случае в качестве теплоносителя используется воздух, который нагревается от более теплой воздушной массы из окружающей среды. Есть большое количество недостатков такой системы, начиная от низкой производительности и заканчивая высокой насос «воздух-воздух», принцип работы которого вы знаете, неплох только в теплых регионах.

Тут есть и сильные стороны. Во-первых, дешевизна теплоносителя. Скорее всего, вы не столкнетесь с проблемой течи воздухопровода. Во-вторых, эффективность такого решения крайне высока в весенне-осенний период. Зимой же использовать воздушный тепловой насос, принцип работы которого мы рассмотрели, нецелесообразно.

Для горячего водоснабжения

Все термонасосы могут не только отапливать помещение, но и круглый год подавать горячую воду. Но нужно учесть, что это оборудование является низкотемпературным, соответственно, температура воды в водонагревателе будет не более 40−50C. То есть объем бойлера обязан быть больше, чем во время эксплуатации обычной системы отопления. Поэтому может потребоваться жесткая экономия горячей воды в зимнее время.

Для горячего водоснабжения

Этот факт необходимо учесть при проектировании месторасположения и соответствующей площади для котельной. Также во время выбора бойлера нужно не забывать, что для этого потребуется специальное оборудование, которое рассчитано на работу с тепловыми насосными установками. Основное отличие этого бойлера от традиционного — большая площадь теплообменника, требующаяся для эффективной передачи тепловой энергии от термонасоса.

Читайте также:  Особенности водяного отопления от печи своими руками

Выводы

Тепловой насос это один из альтернативных способов отопления частного дома. Он извлекает тепло из окружающей среды и посредством электроэнергии преобразовывает его в тепловую энергию.

В каких случаях имеет смысл отапливаться тепловым насосом:

  • Если к месту строительства не подведен газ или стоимость подключения очень высока, то имеет смысл использовать тепловой насос.
  • Как дополнение к основному источнику большей энергонезависимости, экономии газа и страховки на случай длительных и сильных холодов. В этом случае лучше всего использовать воздушный тепловой насос, так как он имеет наименьшие начальные затраты.

В остальных случаях использование теплового насоса неоправданно. Применять насос ради экономии газа не всегда целесообразно. Существует масса других простых и недорогих способов сократить затраты на газ, а также и другие альтернативные источники энергии — например, камины с водяной рубашкой.

Если в вашем регионе преобладают в основном низкие температуры (ниже нуля), то воздушный тепловой насос будет работать с низким КПД – 1:1. А это будет дороже, чем газовое отопление.

Кроме того, каждый тепловой насос имеет свои особенности монтажа и эксплуатации, которые важно учитывать при выборе насоса.

Рекомендуем к прочтению

  1. Где ваш дом теряет тепло? 15 скрытых «утечек тепла» в частном доме о которых вы не догадывались
  2. Двухтарифный счетчик электроэнергии: как платить за электричество в два раза меньше
  3. Зеленый тариф в Украине. Как продавать электроэнергию государству? 

Что такое тепловые насосы и для чего они применяются

Гарантийное и сервисное обслуживание

Из-за того, что система очень сложная, проводить диагностические и ремонтные работы с агрегатами самому недопустимо. Для этих целей, при покупке насоса производитель обязан заключить с вами договор в котором указывается, в каких периодах времени будет совершаться проверка системы отопления специалистом.

Гарантийный талон

Гарантийное и сервисное обслуживание
  1. Гарантия подразумевает определённый срок бесплатного обслуживания, в которое входят ремонтные работы всех узлов и агрегатов.
  2. Сервисное обслуживание является неотъемлемым дополнением к самой системе. График, по которому делают осмотр может быть ежемесячным, ежеквартальным, полугодовым и годовым.

Принцип действия

  1. Фреон, имеющий низкую температуру кипения, при прохождении через испаритель переходит из своего жидкого состояния в газообразное. Данный процесс происходит при температуре около минус пяти градусов и низком давлении в системе.
  2. Из испарителя фреон в газообразном состоянии поступает в компрессор, в котором происходит его сжатие до создания высоких показателей давления и температуры.
  3. Потом горячий газ проходит во второй теплообменник, конденсатор, в котором осуществляется процесс теплообмена между теплоносителем из обратки отопления и горячим газом.

Обратите внимание!

Выделяемое в летнее время тепло можно успешно использовать для подогрева бассейна.