Применение теплового насоса в доме: плюсы и минусы

Каждый человек желает получать тепло и не платить за него. В последние годы растет популярность такого средства как тепловой насос для отопления дома. Этот аппарат способствует снижению затрат на энергопотребление. Энергоэффективность насоса благоприятствует распространению технологии эксплуатации средства во все мире.

Схема работы

Принцип действия устройства основан на использовании источников тепла, находящихся естественных условиях природы. Ресурсами энергии могут выступать:

• Воздух;
• Водоем;
• Грунт;
• Грунтовые воды.

Работа теплового насоса осуществляется совместно с отопительной системой. Она предполагает наличие трех контуров. Один из них приходится на механизм насоса. Тепло из внешней среды берет теплоноситель со свойством незамерзания. Он осуществляет цикл по внешнему контуру.

Тепловые насосы содержат такие составляющие:

• Испаритель;
• Компрессор;
• Капилляр;
• Конденсатор;
• Хладагент;
• Элемент для регулирования температуры.

Принцип действия системы подразумевает попадание теплоносителя в испаряющий элемент устройства, где происходит отдача тепла (4-7°С). Это называется рекуперация. Там же теплоноситель начинает кипеть, меняя жидкое состояние на газообразное. Процесс изменения фазы осуществляется в компрессоре. Затем газообразная фаза поступает в конденсатор, где теплота отдается воздуху помещения домов или теплоносителю во внутреннем контуре.

После этого температура хладагента снижается, влияя на изменение состояния до жидкого. В таком состоянии он переходит в капиллярный элемент редукционного типа. В нем происходит снижение давления. Потом хладагент перемещается в испарительный блок. В конце цикл замыкается.

Тепловые насосы оснащены датчиками и контроллерами для регулировки температуры. Достижение требуемой температуры подразумевает нагрев помещения до заданного значения. После этого компрессор отключается. В случае уменьшения температуры происходит срабатывание датчика, который отвечает за включение компрессора. В итоге насосу подается команда снова начать работу.

При наличии рекуператора в системе происходит улавливание выводимого воздуха посредством перекрестноточного теплообменника. В нем происходит отдача некоторого тепла вновь входящему воздуху. Далее система с рекуперацией работает по такому же принципу отбора тепла.

Преимущества и недостатки

Эксплуатация теплового насоса предполагает наличие следующих положительных моментов:

• Высокая эффективность при низких экономических затратах – потребление электроэнергии минимально, а тепло подводится безвозмездно.
• Широкое применение независимо от местности – отсутствие линии передач не влияет на работу компрессора, так как может быть установлен дизельный привод. Тепловую энергию можно получить на любой местности.
• Экологически чистая эксплуатация – продукты горения при работе исключены. Меньшее использование энергии электростанций неким образом снижает их вредные выбросы. Применяемый хладагент насоса не содержит хлорпроизводных углеродных соединений и безопасен в отношении озона.
• Циркуляционные насосы могут работать в двух режимах (подача тепла, охлаждение) – в летнее время возможно проводить охлаждение помещения, использовав при этом теплоту помещения для других целей.
• Безопасность условий использования – тепловые насосы не предполагают совершение опасных шагов при работе ввиду отсутствия открытого пламени, выделений, небольшой температуры носителя.
• Автоматизированный процесс работы способствует увеличению времени для выполнения других работ для дома.

Таким образом, возможно использование данного устройства во многих сферах хозяйства.

Геотермальный тепловой насос характеризуется такими недостатками:

• Требуется большая сумма средств на начальном этапе – насос и сама геотермальная система отличаются высокой стоимостью.
• На территориях с низкими зимними температурами (ниже 15°С) требуется подключение дополнительной системы отопления.

Целесообразно использовать геотермальные насосы на стадии строительства, так многие системы требуют определенной планировки.

Типы насосов

Широкое распространение во всем мире механизма подачи тепла методом геотермального поступления обусловило появление множества разновидностей устройств. Типы тепловых насосов классифицируются по разным характеристикам. Применительно к используемой основе тепла геотермальный тепловой насос подразделяется на такие группы:

• Грунт-вода – предполагается употребление грунтовых контуров закрытого вида либо геотермальные зонды с глубоким проникновением. Принцип работы отопления при таких условиях – водяной.
• Вода-вода – находят применение открытые скважины и установки отведения грунтовой воды. Принцип функционирования основывается на отсутствии цикла внешнего контура. Водяной вид отопления.
• Вода-воздух – тепловому насосу требуются внешние контуры водяного характера. Подача тепла осуществляется в воздушный механизм отопления.
• Воздух-воздух – используется теплота, рассеянная в воздухе внешней среды. Подразумевается употребление инверторного теплового насоса совместно с механизмом отопления воздушного вида.

При ответе на вопрос – как работает тепловой насос относительно отдельной категории – есть один ответ. Геотермальный тепловой насос функционирует по одному принципу, забирая тепло выбранного источника.

Насосы с рекуператорами позволяют употреблять тепло воздуха, находящегося внутри помещения. Они работают по схеме воздух-воздух.

Выбор насоса

Множество типов установок иногда вводит в тупик при приобретении устройства. Как выбрать тепловой насос? Подбирать следует исходя из теплотехнических расчетов, предполагающих определенную мощность устройства. Сама мощность исходит из таких условий:

• Территория обустройства;
• Площадь для подачи тепла;
• Величина теплопотерь;
• Вид здания и применяемые материалы;
• Характеристики системы вентиляции;
• Число человек, проживающих в доме;
• Рабочий режим эксплуатации.

Подобрать установку подачи тепла для хорошо утепленного дома легче, так как стоимость установки будет ниже. Если присутствует механизированная система вентиляции, то выбираем насос, беря во внимание значительные теплопотери.

Также стоит правильно подобрать ресурс, который послужит базой тепла. От этого зависит цена на расположение наружного контура. Если в качестве ресурса выбран грунт, то стоит задуматься о самостоятельном выполнении некоторых работ.

Устройство с механизмом рекуперации позволяет взять тепло нагретого воздуха и направить его в отапливающую систему и нагрева воды.

Инверторный тепловой насос по системе воздух-воздух не требует большого капиталовложения, так как не требуется расходов на обустройство внешнего контура.

Тепловой насос для гвс первоначально подбираем с учетом объема бака и числом человек, находящихся в доме. Горячее водоснабжение рассчитывается с условием обеспечения удобства при пользовании водой. Еще необходимо учесть климатические условия и индивидуальные свойства помещения, где будет работать установка.

Тепловой насос для бассейна выбирается относительно теплопотерь объекта. При этом учитывается место расположения, объем, начальная и оптимальная температура в бассейне, обогрев воздуха, тип системы кондиционирования. По мнению некоторых специалистов, тепловой насос для бассейна должен обладать мощностью на 30% больше, чем величина потерь теплоты.

Для бассейнов, находящихся в закрытом помещении, рекомендуется выбирать тепловой насос с рекуператором. Так как влажность большая, и эффективность системы увеличивается. В летний сезон инверторная система рекуператоров переводится в охлаждающий порядок, и может быть направлена на охлаждение воздуха помещения.

Изготовление насоса своими руками

Тепловой насос своими руками позволяет сэкономить средства. После выбора источника энергии следует провести расчеты для определения мощности установки. Рекомендуемые величины мощности применительно к утеплению дома:

• Некачественно утепленный дом – 70 Вт/м2;
• Использование современных утепляющих материалов – 45 Вт/м2;
• При утеплении использовались специальные технологии – 25 Вт/м2.

В случае необходимости следует улучшить термоизоляцию, а также рекомендуется закупить основное и вспомогательное оборудование. К основному оборудованию относятся составляющие насоса. В качестве вспомогательных средств используются кронштейны, болгарка, бак из нержавеющего материала и пластика, рейки, медные трубы, металлопластиковые трубы.

Схема монтажа циркуляционного насоса:

• Установка компрессора;
• Обустройство конденсатора с использованием бака из нержавеющего материала. Внутри бака размещается змеевик для перемещения антифриза. Все выполняется посредством разреза бака и последующей сваркой. В конце необходимо сделать отверстия. Минимальный объем -120 литров.
• Размещение теплообменника, которым служит медная труба с сантехническими переходами на концах.
• Установка испарителя, который изготавливается из пластикового бака и медного змеевика.
• Приобретение терморегулирующего клапана, совместимого с конструкцией.
• Закачка фреона и окончательная сварка элементов.

Тепловой насос своими руками предполагает выполнение таких условий:

• Мощность испарителя и компрессора должна быть с запасом минимум в 20%;
• Фреон выбирать марки R-422;
• Соединять элементы необходимо герметично;
• Соблюдать чистоту каналов, по которым будет перемещаться фреон.

Таким образом, насос циркуляционного типа, изготовленный своими силами, позволяет использовать энергию окружающей воды, воздуха и грунта.

Если в доме имеется тепловой насос и принцип работы соответствует всем требованиям, то можно получить основное или вспомогательное средство отопления. Причем окупится данная установка в короткие сроки.

Опубликовано 18.08.2017 Обновлено 08.10.2017 Пользователем

Автор статьи

Александр Найден

Эксперт в сфере дизайна, ремонта, промышленного и гражданского строительства. Имеет инженерное образования, в 2006 году закончил Московский Строительный университет.