Разновидности тепловых насосов

Разновидности тепловых насосов ↑

Существует три разновидности  тепловых насосов, пригодных для  отопления дома. Различаются они  по типу используемых источников тепла:

Грунт-вода ↑

Это устройство извлекает  тепло из грунта при помощи коллекторов  или зондов. Незамерзающая жидкость транспортирует его к тепловому  насосу, а оттуда энергия перенаправляется в систему отопления. Если вы являетесь  обладателем земельного участка  большой площади, целесообразнее устанавливать  коллекторы, проложенные ниже уровня промерзания грунта. Для маленьких участков подойдут зонды.

Воздух-вода ↑

Как понятно из названия это устройство извлекает тепло  из воздуха при помощи вентиляторов и испарителя.

Вода-вода ↑

Как правило, такое устройство работает с грунтовыми водами, но при  наличии на участке водоема, тепло  может быть извлечено и из него. В тепловом насосе энергия утилизируется, и охлажденная жидкость направляется обратно через поглощающую скважину.

Принцип работы теплового насоса ↑

Система включает в себя собственно тепловой насос, устройство забора и устройство распределения  тепла. Внутренний контур теплового  насоса состоит из компрессора, питающегося  от электросети, испарителя, дроссельного клапана и конденсатора.

Принципиальная схема  работы теплового насоса (нажмите  для увеличения)

Принцип работы этого прибора  был разработан еще в 19 веке и  назван «цикл Карно». Происходит это  следующим образом:

• В коллектор подается незамерзающая смесь – это может быть вода со спиртом, соляной раствор или гликолевая смесь – которая поглощает тепловую энергию и транспортирует ее к насосу.
• В испарителе энергия переходит к хладагенту (веществу с низкой температурой кипения) от чего последний вскипает и превращается в пар.
• Компрессор увеличивает его давление, а, следовательно, повышается и температура.
• Через конденсатор тепловая энергия передается теплоносителю внутридомовой системы отопления, а хладагент дополнительно охлаждается для «выжима» оставшегося тепла, переходит в жидкое состояние и отправляется обратно в коллектор.
• Дальше процесс повторяется по той же схеме.

Если говорить совсем просто, тепловой насос это некий «холодильник наоборот». В холодильнике тепло, отдаваемое продуктами питания, нагревает хладагент, циркулирующий по трубам, и, в конце  концов, выводится на заднюю стенку. Вот это самое тепло и используется в системе с тепловым насосом  для подогрева теплоносителя.

Во время работы система  потребляет электрическую энергию, но в значительно меньших количествах, чем обычный электрокотел. Так, потребляя 1кВ электроэнергии, тепловой котел отдает в систему отопления 5 кВ тепловой энергии.

Расходы и окупаемость ↑

К сожалению, установка подобного  оборудования неизбежно повлечет за собой достаточно серьезные расходы. На ее покупку и монтаж придется потратить значительно больше, чем  на обычный электрический котел  такой же мощности. Естественно возникает  вопрос, а стоит ли оно того? Да, стоит. При установке такой системы  отопления в новый дом, площадью 100м2, дополнительные затраты окупятся за 1,5-2 года, а дальше вы будете только экономить.

Кроме того, тепловой насос  способен работать еще и как кондиционер, то есть в жару охлаждать помещение. В этом случае происходит обратный процесс, тепло из дома передается хладагенту и выводится через теплообменник  наружу.

Как выполнить расчет оборудования? ↑

Расчет мощности теплового  насоса необходимо производить исходя из уровня теплопотерь вашего дома. Безусловно, перед установкой подобного оборудования необходимо принять всевозможные меры по утеплению стен, крыши, пола и окон здания.

Как правило, для старых, плохо утепленных домов тепловая потребность составляет 75 Вт/м², для  относительно новых построек с современной  теплоизоляцией – около 50 Вт/м², а  для низкоэнергетических зданий, построенных с применением специальных  технологий — 30 Вт/м².

Необходимо отметить, что  такую установку лучше всего  закладывать в проект еще строящегося  здания. Это позволит устроить наиболее пригодную для этого вида обогрева систему отопления.

Как показывает опыт, наилучшим  вариантом внутридомовой отопительной системы с использованием теплового  насоса является водяной теплый пол. НО при расчете его мощности необходимо обязательно учитывать тип напольного покрытия. Идеальным вариантом станет керамическая плитка, а вот ковровые покрытия, ламинат и паркет из-за своей низкой теплопроводности требуют увеличения температуры теплоносителя на 5-8 градусов.

Экологичность и безопасность ↑

Для тех, кто заботится  об экологической безопасности своего жилища, идеальным вариантом комфортной отопительной системы может стать  именно тепловой насос, принцип работы которого не предусматривает выброса  в атмосферу таких вредных  соединений, как CO, СO2, SO2, PbO2, NOх.

Что же касается возможности  взрыва или возникновения пожара, то, при нормальной изоляции электрических  проводов, ее нет. Чего, к сожалению, нельзя сказать о котлах на жидком топливе или природном газе. Система  теплового насоса сконструирована  таким образом, что перегрев ее деталей, достаточный для взрыва или воспламенения, невозможен.

Как сделать тепловой насос самоcтоятельно? ↑

Стоимость теплового насоса даже без вызова специалистов для  его установки достаточно высока. К сожалению, далеко не у всех есть возможность единовременно потратить  такую значительную сумму денег, пусть даже в надежде на экономию в ближайшем будущем. Можно ли сделать тепловой насос своими руками? Да, вполне. К тому же соорудить его  можно из уже имеющихся деталей  или купить по случаю запчасти б/у.

Итак, приступим. Если вы собираетесь  устанавливать подобную отопительную систему в старом доме, обязательно  проверьте состояние проводки и  электросчетчика. Проследите за тем, чтобы  измерительный прибор был мощностью  не менее 40 ампер.

• Прежде всего, необходимо позаботиться о покупке компрессора. В специализированных фирмах или в обычной мастерской по ремонту холодильного оборудования можно купить компрессор от кондиционера. Он вполне подойдет для наших целей. Его необходимо прикрепить к стене при помощи кронштейна L-300.
• Теперь переходим к изготовлению конденсатора. Для этого нам понадобится бак из нержавеющей стали объемом 100-120 литров. Его необходимо разрезать пополам и установить внутрь змеевик, который достаточно легко изготовить из медной трубки от холодильника или обычной сантехнической медной трубы небольшого диаметра.

Важно! Не следует использовать очень тонкостенную трубку – ее хрупкость может доставить массу  неудобств во время работы. Толщина  стенок медной трубки должна составлять не менее 1 мм.

• Для получения змеевика берем газовый или кислородный баллон и наматываем на него медную трубку, соблюдая расстояние между витками. Для того чтобы зафиксировать трубку в таком положении проще всего взять перфорированный алюминиевый уголок, который используется для защиты углов под шпаклевкой, и примотать его к змеевику так, чтобы каждый виток находился напротив отверстия в уголке. Это обеспечит одинаковый шаг витков и прочность всей конструкции.
• После установки змеевика свариваем половинки бака, не забыв вварить резьбовые соединения.

Самодельный испаритель для  теплового насоса

• Испарителем может стать пластмассовая емкость, объемом 60-80 литров, в которую вмонтирован змеевик из трубы диаметром ¾ дюйма. Для доставки и слива воды можно использовать обычные водопроводные трубы. Испаритель тоже необходимо закрепить на стене при помощи L-кронштейна нужного размера.
• Когда все готово, пришла пора приглашать специалиста по холодильному оборудованию. Он нужен для того, чтобы собрать систему, сварить медные трубки и закачать фреон.

Важно! Не имея специального образования или навыков работы с холодильным оборудованием, не пытайтесь выполнить последний  этап работы самостоятельно. Это может  привести не только к выходу вашей  конструкции из строя, но и к травмам.

Правила установки и монтажа  ↑

Итак, основная часть системы  готова, теперь осталось подсоединить ее к устройству забора и устройству распределения тепла. Если со вторым все, то с первым придется повозиться. Понятно, что человек, который умеет  собирать тепловые насосы своими руками не станет вызывать для подключения  этого оборудования специалистов. Да и купив готовый насос, можно на тратиться на установку, а осуществить ее самостоятельно. Делаем все сами.

Процесс установки устройства забора тепла зависит в первую очередь от типа насоса. Рассмотрим тонкости установки каждого из них.

Вертикальный насос типа «грунт-вода»  ↑

Потратиться все же придется, ведь без буровой установки здесь  не обойтись.

Расположение зондов теплового  насоса типа «Грунт-вода»

Необходимо просверлить  скважину, глубиной от 50 до 150 метров. Затем  опустить в нее геотермальный  зонд и подключить его к насосу.

Горизонтальный насос типа «грунт-вода»  ↑

В этом случае используется коллектор, образованный системой труб. Его необходимо расположить ниже уровня промерзания почвы. Точная глубина  зависит от климатической зоны и  составляет, как правило, 1-1,5м. Достаточно просто снять слой почвы (при помощи техники или вручную), уложить  трубы и осуществить обратную засыпку.

Расположение горизонтального  подземного коллектора

Есть и еще один способ – прокладка отдельных труб в  траншеях. Для его применения необходимо вырыть несколько траншей, глубина  которых опять-таки будет превышать  глубину промерзания, и уложить  в них трубы петлей.

Насос типа «Вода-вода» ↑

Коллектор для такого насоса собирают на суше из ПНД-труб, заполняют теплоносителем и только потом переносят к водоему.

Расположение коллектора теплового насоса типа «вода-вода»

Все трубы необходимо погрузить  в воду и аккуратно переместить  к центру водоема (или на необходимую  глубину).

Насос типа «Воздух-вода» ↑

Такой насос извлекает  тепло из воздуха, а значит, его  монтаж не требует масштабных земляных работ.

Расположение коллектора «воздух-вода»

Достаточно выбрать место  для установки коллектора недалеко от дома или на его крыше и соединить  с системой внутридомового отопления.