Реальный опыт эксплуатации теплового насоса «воздух-вода»

Постоянный рост цен на энергоносители заставляет собственников загородной недвижимости задуматься, как сократить затраты на отопление. Один из вариантов — построить утеплённый дом с минимальными теплопотерями. Второй шаг — смонтировать низкотемпературную систему отопления. Третье — нагреть теплоноситель тепловым насосом класса «воздух-вода». На первый взгляд кажется, что это — неоправданно дорогое решение, а воздушный тепловой насос будет неэффективно работать зимой. Проверим, так ли это, на примере пользователей FORUMHOUSE, которые установили в доме тепловые насосы.

• Отопление зимой тепловым насосом «воздух-вода» — миф или реальность
• Сколько тепла вырабатывает тепловой насос «воздух-вода» при отрицательных температурах
• Выводы и рекомендации

Тепловой насос «воздух-вода» — реальные факты

Этот вид теплового оборудования вызывает массу споров. Пользователи делятся на два лагеря. Одни считают, что, для отопления дома, ничего лучше не придумано. Другие полагают что, из-за дороговизны тепловых насосов (ТН) и суровых климатических условий во многих регионах РФ, первоначальные вложения не отобьются. Выгоднее положить деньги в банк, а, на полученные проценты, отапливать дом электричеством. Как всегда, истина посередине. Забегая вперёд скажем, что, в статье речь пойдёт только о тепловых насосах «воздух-вода». Сначала немного теории.

Источники тепла для теплового насоса:

Важный момент: Тепловой насос не производит тепло. Он перекачивает тепло из внешней среды к потребителю, но, чтобы тепловой насос функционировал, требуется электричество. Эффективность работы теплового насоса выражается в соотношении перекаченной тепловой энергии к потреблённой из электрической сети. Эта величина называется коэффициент трансформации теплоты COP (coefficient of performance). Если в технических характеристиках теплового насоса заявлено, что COP = 3, то, это означает, что ТН перекачает в три раза больше тепла, чем «возьмёт» электричества.

Кажется, что вот оно, — решение всех проблем — условно говоря, потратив за один час 1 кВт электричества мы, за это время, получим 3 киловатт-часа тепла для системы отопления. В действительности, т.к. речь идёт о воздушных тепловых насосах с внешним блоком, установленным снаружи дома, коэффициент трансформации за отопительный сезон будет варьироваться в зависимости от температуры на улице. В сильные морозы (-25 — -30 °C и ниже) СОР воздушника падает до единицы.

Это останавливает загородных жителей от установки тепловых насосов «воздух-вода» — оборудования, в котором перекаченное тепло используется для нагрева жидкого теплоносителя. Люди считают, что для наших условий — не южных регионов страны, лучше всего подходят геотермальные тепловые насосы с закопанным в землю грунтовым теплообменником — системой труб, уложенных горизонтально или вертикально.

Я часто сталкиваюсь с мифом, что тепловой насос «воздух-вода» неэффективен в морозы, а вот геотермальный ТН — самый то. Сравните коэффициент трансформации теплоты оборудования весной. Геотермальный контур после зимы истощен. Хорошо если там температура около 0 градусов. А вот воздух уже достаточно прогрет. Потребность в тепле уменьшается, но не пропадает летом, т.к. горячее водоснабжение нужно круглый год. Геотермальные ТН отлично подходят для регионов с суровой зимой и длительным отопительным периодом. Для Южного федерального округа и Московской области ТН «воздух-вода» показывает сравнимый с геотермальником среднегодовой СОР.

Можно ли дешево отопить загородный дом зимой тепловым насосом «воздух-вода»

Я инженер. С 2003 года профессионально занимаюсь промышленными холодильниками и климатическими системами и поэтому в теме ТН. В феврале 2017 года я купил дом без внутренней отделки в пригороде Воронежа. Встал вопрос, как отопить коттедж. Была возможность за 400 тыс. руб. завести на участок магистральный газ. Но я выбрал тепловой насос «воздух-вода». На покупку потратил 8 тыс. евро и ничуть не жалею об этом.

Прежде, чем рассказать об эксплуатационных затратах Bavares36 и выгоде использования теплового насоса, опишем, а это важно знать, конструктив дома:

• Отапливаемая площадь двухэтажной «коробки» 130 кв. м.
• «Пирог» стен — панели из арболита толщиной 3.5 см, монолитный сердечник цемент + опилки — 25 см, несъёмная опалубка — пенопласт толщиной 9 см, отделка — декоративная штукатурка 0.5 см. Итого: общая толщина стены – 38 см.
• Перекрытие второго этажа деревянное.
• Крыша утеплена пенопластом толщиной 14 см.
• В доме, на первом и втором этаже, установлены большие окна в пол.

1. Отопление.

• На первом этаже дома смонтировано 8 контуров низкотемпературной системы отопления — тёплый пол (6 контуров) и теплые стены (2 контура).
• На втором этаже 6 отопительных контуров. Два контура теплых стен. Теплый пол в ванной и три контура в комнатах.

1. Система ГВС.

• В доме два санузла. Водопотребители — ванная, душ + мойка на кухне.
• В системе ГВС стоит циркуляционный насос.
• Дополнительно в доме, в санузлах, установлены полотенцесушители.

Для теплоснабжения дома используется тепловой насос «воздух-вода». Оборудование смонтировано и запущено 5 октября 2017 года. Важный нюанс! У ТН «воздух-вода» основная цена приходится на внутренний блок, т.к. в нём находятся: ТЭНы для нагрева воды для ГВС и для дополнительного нагрева теплоносителя в сильные морозы, теплоаккумулятор и прочее оборудование.

Переходим к цифрам. За шесть месяцев отопительного сезона Bavares36 потребил, по данным выделенного на ТН электросчётчика, электроэнергии:

• октябрь — 1000 кВт*ч;
• ноябрь -1000 кВт*ч;
• декабрь — 1000 кВт*ч;
• январь — 1700 кВт*ч;
• февраль — 1900 кВт*ч;
• март — 1900 кВт*ч.

Итого, общее потребление, с октября по март, составило 8500 кВт*ч. Тариф на электроэнергию — 2.52 руб. за 1 кВт*ч. Теперь считаем сколько заплатил пользователь за отопительный сезон включая ГВС: 8500х2.25= 21420 рублей.

За теплый период (с апреля по сентябрь включительно) счетчик теплового насоса «намотал» порядка 2500 киловатт-часов. Т.е. — 6300 руб. Итого, за календарный год, затраты на отопление и горячее водоснабжение — 27720 рублей. Я считаю, что тепловой насос «воздух-вода» отлично подходит для моих климатических условий. ТЭНы подключались периодически, при большом потреблении воды и при морозах -25 градусов Цельсия. А это всего две недели за зиму.

Для полноты картины приведём наблюдения пользователей портала, также эксплуатирующих тепловые насосы «воздух-вода».

У меня дом площадью 250 кв. м построенный из газобетона. Толщина газосиликатных блоков – 300 мм. Стены снаружи утеплены каменной ватой толщиной 10 см и оштукатурены. На первом этаже смонтированы теплые полы. Установленная температура +23 °C. На втором этаже радиаторы. Температуру выставил +24 °C.

Сначала пользователь отапливал дом электрокотлом мощностью 24 кВт. Потом, коттеджей в поселке стало больше, и начались проблемы с подачей электричества. Vovanadm поставил твердотопливный котел мощностью 30 кВт. Но ему быстро надоело быть кочегаром. В итоге пользователь установил тепловой насос «воздух-вода». Почему? Не нужно копать или бурить землю на участке под грунтовый теплообменник. ТН потребляет 2.35 кВт в час. СОР в отопительный сезон 3. Это дешевле, чем отапливать дом электричеством. Далее пользователь хочет перейти на дневной-ночной тариф. Ниже прилагаются фото со смонтированной системой и потреблёнными киловатт-часами с конца сентября по конец октября.

Теплонасос для частного дома

Как выбрать тепловой насос для отопления дома и коттеджа

Что такое тепловой насос – принцип работы

Несмотря на то, что потребителю предлагают большое количество самых разнообразных моделей теплонасосов, они все, независимо от своего устройства, работают одинаково. Отличие заключается только в источнике низкопотенциальной энергии и способе ее извлечения.

Принцип работы теплового насоса для отопления дома заключается в следующем:

• Внутри корпуса расположен замкнутый контур, по которому циркулирует хладагент.
• Во внешнем блоке находится испаритель. В емкости создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. Еще с уроков физики хорошо известно, что при испарении происходит поглощение тепла. Испаритель располагают таким образом, чтобы он контактировал с источником низкопотенциального тепла: воздухом, геотермальным контуром и т.д.
• Хладагент, в газообразном состоянии, подается в следующую камеру – компрессор. Здесь нагнетается рабочее давление, в результате чего, фреон нагревается до температуры свыше 100°С. В компрессоре установлен переходной клапан, через него вещество под давлением распыляется в следующую камеру – конденсатор.
• Конденсатор – является одновременно теплообменником системы. В камере происходит целенаправленная конденсация фреона, из-за чего выделяется большое количество тепловой энергии. Стенки компрессора играют роль теплообменника и посредством косвенного нагрева, передают энергию теплоносителю.

Устройство теплонасоса во многом напоминает конструкцию холодильника или кондиционера. Отличие заключается в том, что процесс охлаждения заставили идти в обратную сторону – в помещение поступает тепло, а из него удаляется холод. В упрощенном варианте, так же работают некоторые модели кондиционеров с функцией подогрева помещения.

За исключением определенных особенностей в конструкции, описанный выше принцип работы используют все тепловые насосы без исключения. Главное отличие, на которое стоит обращать внимание при выборе подходящей модели – это используемый источник низкопотенциального тепла. От этого параметра зависят условия эксплуатации и возможности применения станции.

Воздушные теплонасосы

В данном случае источником низкопотенциальной энергии выступает воздух. Конструкция теплонасоса состоит из двух блоков и во многом напоминает обычную сплит-систему. У воздушных насосов есть следующие преимущества:

1. Простой монтаж – установка занимает несколько часов.
2. Возможность быстрого демонтажа и перемещения станции.
3. Компактные габариты.

Тепловой насос работает как обычный тепловентилятор, нагревает воздух в помещении. Решение оптимально подходит для неотапливаемых зданий: загородных домов, дач и т.п.

Работоспособность системы снижается по мере падения температуры окружающей среды. Отказ системы отопления происходит при падении показателей до -15°С.

Воздушно-водяные теплонасосы

При разработке системы теплоснабжения жилого дома с применением теплового насоса, в качестве основного источника энергии, выбор, зачастую, падает на воздушно-водяные модели. Высокая теплоэффективность, простота монтажа и надежность – все это побуждает потенциальных покупателей остановиться именно на этом варианте.

Как и у предыдущей модели, основным источником тепла выступает воздух. Но после забора низкопотенциальной тепловой энергии и преобразования ее, осуществляют нагрев теплоносителя, циркулирующего в специальной емкости, внутри которой располагают конденсатор. Такое конструкторское решение существенно влияет на эффективность устройства и имеет следующие преимущества:

• Возможность отапливать весь дом, а не отдельные комнаты.
• Насос подключается к водяной системе отопления дома. Существует возможность интегрирования дополнительного резервного источника тепла.
• Использование тепловых насосов в отоплении частных домов не ограничено только нагревом теплоносителя, большинство моделей дополнительно готовят воду для ГВС.
• Современные модели воздушно-водяных теплонасосов сохраняют работоспособность даже при температуре до -32°С.

Воздушно-водяные теплонасосы в странах ЕС включены в наиболее популярные схемы проектов «пассивный» дом», направленных на применение энергосберегающих технологий во время строительства и в процессе дальнейшей эксплуатации здания.

Водяные теплонасосы

Вариант, позволяющий отопить дом в условиях Сибири. Помимо описанного выше, принцип работы теплонасоса данного типа заключается в следующем:

• На дне водоема или термального источника, прокладывают контур, по которому циркулирует пропиленгликоль – «рассол».
• На дне водоема, вода не замерзает и всегда способна обеспечить необходимым количеством низкопотенциальной энергии.
• Рассол, проходя через контур, нагревается до температуры 6-8°С, после чего возвращается в дом.
• В корпусе теплонасоса, полученная тепловая энергия преобразовывается, вследствие чего нагревает теплоноситель.

Эффективность отопления дома зимой при помощи данной схемы практически не снижается, так как температура воды не опускается до отрицательных отметок. Недостатками водяных теплонасосов являются ограничения между жилым домом и водоемом, не более 100 м. Глубина озера должна быть не менее 3 м.

Как альтернативу, в качестве источника получения энергии, используют артезианские скважины. В таком случае, воду забирают, извлекают тепло и после обратно возвращают в слои грунта.

Грунтово-водяные теплонасосы

Обеспечить отопление и горячее водоснабжение можно при помощи теплового насоса с первичным геотермальным контуром. Модуль работает, как и предыдущий вариант, только коллектор укладывается не на дно водоема, а закапывается в грунт или монтируется в скважину. Данное решение требует проведения глобальных земельных работ, поэтому, монтаж обходится дороже, чем у предыдущих вариантов теплонасосов.

Альтернативные системы отопления, построенные на базе геотермальных грунтово-водяных теплонасосов, способны обеспечить теплом даже промышленные объекты, расположенные не только в средних широтах, но и условиях Севера. При определенной модификации, система будет работать летом на кондиционирование помещений. Предусмотрен нагрев воды для ГВС.

Реально ли отапливать дом тепловым насосом

Как показала мировая практика, применение теплового насоса для обогрева жилого дома для круглогодичного проживания, не просто возможно. Такое решение предоставляет множество дополнительных плюсов, включающих: меньшие затраты на отопление, полная автономность от традиционных видов топлива.

В той же Германии и некоторых других странах ЕС, некоторые правительственные учреждения отапливаются с помощью теплонасосов. В качестве основного источника тепла, станции устанавливают для многоквартирных домов.

Альтернативная система отопления загородного дома с использованием теплового насоса требует проведения грамотных расчетов. Потребуется:

1. Подобрать мощность отопительного оборудования.
2. Выбрать тип системы обогрева.
3. Установить резервный источник тепла, который, хотя и редко, все же может понадобиться.

Новейшие технологии, внедряемые в системы отопления, улучшили качество управления тепловыми станциями. Большинство европейских производителей предлагает контроллеры, регулирующие работу системы обогрева без участия человека.

Контролировать процесс можно с помощью специального блока дистанционного управления или через любое мобильное устройство, подключенное к интернету. Использование инноваций позволило создать систему «умный» дом на основе геотермального теплонасоса.

Как подобрать теплонасос для отопления дома

Большинство отрицательных отзывов об использовании тепловых насосов связаны с тем, что выбор оборудования был сделан неправильно. При подборе подходящей модификации, обращают внимание на следующие параметры:

1. Мощность и дополнительные функции.
2. Производитель.
3. Стоимость самого теплонасоса и выполнения монтажных работ.

При выполнении расчетов прибегают к помощи специалистов. Самостоятельно сделать все необходимые вычисления, не имея строительных навыков, практически нереально.

Как рассчитать мощность теплонасоса

Предварительный расчёт мощности теплового насоса для обогрева дома выполняют, пользуясь следующими рекомендациями:

• Определяют отапливаемую площадь дома. В расчет принимают даже те помещения, которые являются частью строения, но их не планируется обогревать.
• Для обогрева дома необходима тепло производительность станции, равная 0,7 кВт на каждые 10 м² отапливаемой площади.
• При помощи несложных подсчетом определяют, что для обогрева частного дома на 200 м² необходим теплонасос с производительностью 14 кВт. Если планируется одновременно нагревать воду для ГВС, к полученному результату добавляют 10-20%.

Рассчитать теплонасос помогут он-лайн калькуляторы, расположенные на сайте. Для точных результатов, потребуется указать общую площадь, количество водоразборных точек и тип системы отопления.

Производители теплонасосов

Следующий аспект, после расчета производительности, который учитывают при выборе техники – это производитель оборудования. На рынке представлены системы, изготавливаемые в Европе, России и Китае. Обзор предлагаемого оборудования стоит начать с несомненных лидеров — производителей.

Европейские производители
Считаются несомненными лидерами в производстве тепловых насосов. Все оборудование имеет продуманный дизайн и конструкцию, гарантию, предоставляемую производителем и полностью соответствуют всем указанным в технической документации параметрам.

Наиболее популярными являются:

• Viessmann – компания выделяет большое количество инвестиций на изобретение и внедрение новых технологий. В ассортименте продукции представлены теплонасосы, использующие низкопотенциальную энергию воздуха, воды, земли. Оборудование Viessmann признано лучшим в своем классе и удостоено множества престижных наград.
• Buderus – главный конкурент Viessmann. На базе предприятий компании выпускают практически любые типы теплонасосов. Отдельного упоминания заслуживают сплит – системы, предназначенные для обогрева помещения и одновременного нагрева горячей воды. Производительность моделей Buderus до 60 кВт.

Российские компании, выпускающие теплонасосы
Компании, расположенные в России, не имеют такого богатого опыта в производстве энергосберегающих систем отопления, как немецкие производители. Но оборудование имеет одно существенное преимущество – полную адаптацию к отечественным условиям эксплуатации:

• Brosk – российская компания, расположенная в Калужской области. Основное направление – изготовление промышленных систем отопления с использованием возобновляемых источников тепла. В линейке Brosk представлены теплонасосы, с мощностью от 10 до 10000 кВт.
• Henk – компания, стремительно завоевывающая рынок энергосберегающих технологий, начиная с 2008 г. Основным девизом завода является минимальное использование сложной автоматики, что существенно уменьшает себестоимость теплонасосов, без снижения производительности. В конструкции используют комплектующие зарубежных производителей. Вся продукция Henk имеет сертификат соответствия качества и разрешена к эксплуатации Ростехнадзором.

Китайские производители тепловых насосов
Пытаясь заполнить пробелы в недостатке качества, китайские компании компенсируют это большим количеством дополнительных функций. Стандартный тепловой насос укомплектован программируемым пультом, модулем охлаждения воздуха, емкостью-накопителем для ГВС. За весь комплект, в среднем, придется заплатить как за модель российского производителя, без дополнительных бонусов:

• Gree – компания предлагает теплонасосы для эксплуатации в бытовых и промышленных условиях. Основной упор делается на привлечение потенциальных покупателей, являющихся владельцами многоквартирных зданий, жилых комплексов, общежитий и гостиниц.
  Показатели теплоотдачи устройств намного ниже, чем у немецких конкурентов. Нагрев теплоносителя до 55°С, горячей воды 60°С. Системы Gree работают на охлаждение помещения и способны поддерживать температуру от 7-25°С.
• Hiseer – компания не претендует на какие-либо авторские права в производстве тепловых насосов и просто выполняет сборку из комплектующих известных брендов – Hitachi, Daikin, Siemens и т.д. что позволяет получить оборудование достаточно высокого качества. Продукция сертифицирована.
  Параметры теплонасосов HISEER уступают аналогам других производителей. Заявленное СОР, соответствует коэффициенту, равному 3. Рабочая температура от -15°С до +45°С.

Стоимость теплонасоса для отопления дома под ключ

На выбор тепловой станции огромное влияние оказывает цена. Перед тем как купить понравившийся теплонасос, следует уточнить, включает ли указанная сумма стоимость установки. Геотермальное оборудование требует проведения глобальных земляных работ, поэтому, цена легко может вырасти на 40-50%.

Лучше пользоваться сайтами, где указана стоимость полного комплекта установки системы теплового насоса для отопления частного дома, вариант «под ключ». В таком случае, удастся избежать переплат и получить точное представление об ожидаемых затратах. В среднем, монтаж геотермальной станции, в зависимости от производительности и компании изготовителя, обойдется в 600-1200 тыс. руб.

Как установить тепловой насос в доме

После приобретения теплонасоса, хозяину жилого здания приходится решать новые проблемы, связанные с размещением и монтажом станции. Рекомендуется, чтобы установку выполняла специализированная бригада, имеющая лицензию, выданную заводом изготовителем оборудования. Но существуют правила, которые необходимо знать каждому хозяину:

• Размещать современные теплонасосы в подвалах жилых домов можно. Особенно, это актуально для геотермального оборудования с подключением наклонного кустового контура. В таком случае, колодец под коллектор может находиться непосредственно под домом, в подвальном помещении.
• Требования при установке теплового насоса в многоквартирном доме. Обязательно устанавливается резервный источник тепла. В зимнее время года, модуль для разморозки, будет останавливаться на 3-4 секунды. В этот момент потребуется компенсировать недостаток тепла.
• Насос устанавливается в любом помещении, достаточно просторном, чтобы вместить накопительную емкость и обеспечить беспрепятственный доступ ко всем узлам системы для обслуживания.

Чтобы начать отапливать дом тепловым насосом, нужны вложения денежных средств. Впоследствии, затраты полностью окупятся. Время, необходимое для выхода в «ноль», 3-8 лет.

Какое отопление лучше для дома – газовое или тепловой насос

Энергосберегающие технологии для дома, медленно, но уверенно вытесняют традиционные виды отопления. Единственное, что удерживает повсеместное внедрение установок, это необходимость в значительном первоначальном вложении денег.

Большинство производителей уже давно работают над удешевлением технологии, поэтому, перспективы использования тепловых насосов в системах теплоснабжения частных домов достаточно оптимистические. В скором времени можно ожидать увеличения количества продаж на 10-15%.

Теплонасосы не ограничены исключительно бытовым применением. Существует возможность использования теплонасосов в отоплении многоэтажных домов, а также промышленных объектов. Если сравнить между собой эффективность применения газовых котлов и тепловых насосов, можно ясно увидеть, какие перспективы существуют у каждого из видов оборудования.

Недостатки теплонасосов

Главным недостатком, особенно заметным при эксплуатации в многоквартирных домах, является зависимость теплонасосов от колебаний температуры. И если геотермальные модели более-менее устойчивы к изменению погодных условий, то воздушные станции резко снижают производительность, если температура падает до -15°С.

Монтаж теплонасосов с земляным контуром обходится в дополнительные 30-40% от общей стоимости. Работы требуют привлечения специализированной техники и оборудования. Цена, на современные модели, может достигать 1200-1400 тыс. руб.

В сравнении, приобретение и установка газового котла обойдется всего в 200 тыс. руб. Эффективность газового оборудования не зависит от внешних факторов, а монтаж занимает от силы 1-2 дня.

Преимущества теплонасосов

Экономичность является главным достоинством тепловых насосов. Финансовые затраты в период отопительного сезона, по сравнению с природным газом меньше, практически втрое. Для подключения не требуется получения никаких разрешений. Исключение составляет геотермальное оборудование, придется официально оформить право бурить скважины. Работа теплонасосов абсолютно безопасна и экологична.

Основное отопление дома с помощью теплового насоса, имеет весомые преимущества перед эксплуатацией газовых котлов, но по причине высокой стоимости оборудования, использующего низкопотенциальную энергию, они уступают им в популярности.

Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола

Виды и принцип работы тепловых насосов для отопления дома

Научившись качать из недр земли газ и сжигать его, человечество получило две серьезные проблемы. Глобальное потепление и отравление среды обитания – слишком высокая цена комфорта. К тому же сырьевое топливо – ресурс ограниченный, запасы которого быстро истощаются. Эти факторы вызвали активный интерес к тепловым насосам – установкам, добывающим чистую энергию из земли, воды и воздуха. Без прожорливых котельных и вредных выбросов они обеспечивают жилище теплом и горячей водой.

На Западе тепловой насос для отопления дома стал таким же привычным, как кондиционер или стиральная машина. У нас этот агрегат пока еще не знаком большинству владельцев частных усадеб и дач. Познакомиться с принципом его работы, существующими разновидностями, достоинствами и недостатками вам поможет эта статья.

Как работает тепловой насос?

Самый простой пример, доступно поясняющий принцип действия тепловых насосов, – бытовой холодильник. Все мы знаем, что в его морозильной камере происходит охлаждение продуктов за счет циркуляции хладагента. Забирая внутреннее тепло, холодильник выбрасывает его наружу. Поэтому в морозильном отделении царит холод, а задняя решетка у аппарата всегда горячая.

Принцип работы теплового насоса зеркально противоположный. Забирая тепло из окружающей среды, он переносит его в дом. Образно говоря, «морозильная камера» у этого устройства находится на улице, а горячая решетка – в доме.

В зависимости от вида источника внешнего тепла и среды, собирающей энергию, тепловые насосы делятся на четыре типа:

Установки первого типа добывают тепло из земли с помощью трубчатых коллекторов или зондов. Во внешнем контуре такого насоса циркулирует незамерзающая жидкость, переносящая тепло в испарительный бак. Здесь происходит передача тепловой энергии фреону, который движется в замкнутом контуре между компрессором и дроссельным клапаном. Нагретый хладагент поступает в бак-конденсатор, где отдает полученное тепло воде, направляемой в систему отопления. Цикл теплообмена повторяется до тех пор, пока установка подключена к электросети.

Схема работы теплового насоса

Принцип работы водяного теплонасоса ничем не отличается от грунтового. Разница заключается лишь в том, что энергию ему дает вода, а не грунт.

Воздушный тепловой насос не нуждается в крупногабаритном внешнем коллекторе для сбора тепла. Он просто прокачивает через себя уличный воздух, извлекая из него драгоценные калории. Вторичный теплообмен в этом случае происходит через воду (теплые полы) или через воздух (воздушная система обогрева).

Оценивая экономическую сторону вопроса, следует отметить, что наибольших финансовых вложений требует установка «грунт-вода». Для монтажа ее теплоприемных зондов приходится бурить глубокие скважины или же вынимать грунт на большой площади для укладки коллектрора.

Грунтовый тепловой насос не может работать без внешней системы труб или глубоких скважин с теплоприемными зондами

На втором месте стоит водяной тепловой насос, сдаваемый заказчику под ключ. Для его работы не требуется копка земли и бурение скважин. Достаточно погрузить в водоем достаточное количество гибких труб, по которым будет циркулировать теплоноситель.

Дешевле всего обходятся агрегаты «воздух-воздух» и «воздух-вода», поскольку они не нуждаются в установке внешних приемников тепловой энергии.

Особенностью монтажа большинства теплонасосных систем является их подключение не к радиаторам отопления, а к теплому полу. Это объясняется тем, что максимальный нагрев воды у них производится до температуры +45С, оптимальной для теплого пола, но недостаточной для нормальной работы радиатора.

Выгодной для владельца особенностью работы данной установки является возможность реверсного режима — перевод в жаркий период года на охлаждение помещений. В этом случае избыточное тепло поглощается трубопроводом теплого пола и отводится насосом в грунт, воду или воздух.

Упрощенная структурная схема грунтовой теплонасосной установки выглядит так:

Кроме теплового насоса, грунтового контура и теплого пола здесь мы видим два циркуляционных насоса, запорные вентили горячей воды и отопления, а также бак, аккумулирующий горячую воду для бытового использования.

Характеристики тепловых насосов

Главный показатель, по которому оценивают эффективность работы теплового насоса — коэффициент преобразования тепла, сокращенно именуемый КПТ (в английской аббревиатуре СОР). К привычному для нас КПД — коэффициенту полезного действия он отношения не имеет. КПТ (СОР) показывает, сколько киловатт энергии перекачивает насос на один киловатт полученной им электроэнергии. В зависимости от условий работы КПТ теплонасоса может составлять от 3 до 5, что без лишних дискуссий подтверждает экономическую выгоду его использования.

Наиболее стабильные показатели эффективности демонстрируют грунтовые и водяные установки, поскольку температура воды и грунта не опускается ниже нуля градусов. Агрегаты, собирающие тепло из воздуха зависят от его температуры. При минусовых отметках термометра их производительность снижается в среднем на 40-50%.

Второй рабочий параметр – мощность в киловаттах. Его подбирают, исходя из величины теплопотерь здания.

Расчет отопления дома с тепловым насосом

Для нормальной работы теплоперекачивающей установки необходима качественная теплоизоляция здания. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, пол и потолки, после чего выполнить расчет тепловых потерь (Q).

Упрощенная формула подсчета количества тепла (Вт), уходящего из дома через ограждающие конструкции (стены, окна, пол, потолок) выглядит так:

Q = S х (разница температур воздуха в помещении и на улице)/ Rт.

S –площадь ограждающей конструкции в м2;

Rт – тепловое сопротивление материала ограждающей конструкции (берут из таблиц СНиП по строительной теплотехнике).

Поочередно подсчитав теплопотери стен, окон, пола и потолка их суммируют и получают количество киловатт, теряемых домом за 1 час в самый холодный период года. Мощность теплонасоса должна быть не меньше суммарной величины теплопотерь. Если кроме отопления установка будет греть воду для бытовых нужд, то ее мощность увеличивают на 20%.

Выбирая теплонасос «воздух-воздух» или «воздух-вода» следует ориентироваться на тепловую мощность, которую он развивает в области низких температур, поскольку она значительно ниже мощности при работе в теплый период года.

В качестве примера приведем параметры воздушно-водяной установки NIBE FIGHER F2300-14. Работая в температурном диапазоне от +7 до + 45С, она выдает около 18 кВт, а при температуре воздуха -15С всего 10,7 кВт.

Известные бренды и ориентировочные цены

Рынок теплонасосного оборудования в России сформирован. Лидирующие позиции здесь занимают зарубежные компании, такие как: Nibe (Швеция), Mitsubishi Electric (Япония), Danfoss (Дания), Vaillant (Германия), Viessmann (Германия), Mammoth (США) и другие. Не уступает по соотношению «цена-качество» именитым брендам продукция российского производства (торговые марки Henk и SunDue).

Ориентировочная цена (на 2016 год) импортного теплового насоса «грунт-вода» мощностью 10 кВт, рассчитанного на обогрев дома площадью 100 м2 (без монтажа) составляет 500 000 рублей. За работы по бурению скважин, монтажу труб и пусконаладку придется доплатить в среднем от 80 000 руб не включая дополнительные материалы.

Отечественная техника дешевле. Цена аналогичного по параметрам российского теплонасоса около 360 000 рублей. Его покупка с монтажом под ключ будет стоить около 430 000 рублей. Ориентировочная цена 10 киловаттного теплонасоса «воздух-вода» от 270 000 руб. Средняя стоимость данного агрегата с установкой под ключ составляет 320 000 рублей.

Отзывы реальных владельцев этого вида техники в абсолютном большинстве положительные. В них отмечается надежная работа геотермальных тепловых насосов и низкие эксплуатационные затраты (обслуживание, электроэнергия).

Опасения тех, кто пока еще размышляет о покупке теплонасоса «воздух-вода» исходя из практики использования данной техники не оправдываются. Эти агрегаты стабильно выдают тепло вплоть до температуры наружного воздуха -25С.

Самостоятельное изготовление теплового насоса

Учитывая достаточно высокую стоимость данного оборудования у многих самодельщиков возникает соблазн собрать его своими руками, используя подручные агрегаты и комплектующие. Что следует сказать по этому поводу?

Данная работа включает два основных этапа: подготовку внешнего контура и сборку самой теплонасосной установки. Своими силами можно выкопать траншеи для укладки труб. Сделать без спецоборудования 50-метровую скважину для монтажа зонда нереально. Поверхностная укладка коллектора, как утверждают специалисты, невыгодна, поскольку не дает достаточно тепла для стабильной работы установки.

Теперь посмотрим, можно ли собрать тепловой насос своими руками. Для этого нужен практический опыт мастера-холодильщика, поскольку заполнение системы фреоном и ее опрессовку новичок выполнить не сможет.

Изготовление установки на базе агрегатов от старого холодильника или кондиционера можно рассматривать лишь как демонстрационный вариант, не имеющий практической ценности из-за низкой эффективности.

В интернете тиражируется руководство по сборке теплового насоса на базе компрессора от кондиционера, емкости из нержавейки (конденсатор) и пластиковой бочки (испаритель). Рассказав, как накрутить медные трубки на баллон и закрепить компрессор на стене, автор заканчивает свое повествование советом после завершения сборки обратиться к мастеру, который согласится выполнить пусконаладку и исправить все допущенные самодельщиком «косяки». Назвать эту инструкцию серьезным подспорьем для самостоятельной работы нельзя.

Рекомендуем почитать:

• Какой газовый котел лучше выбрать: виды, характеристики, фирмы
• Печи-камины для дачи — разновидности, как выбрать свой вариант?
• Нагревательные маты для теплого пола: монтаж под плитку и подключение
• Котельная в частном доме: основные требования и обустройство

Как соорудить и произвести установку теплового насоса своими руками

Тепловой насос – инновационное устройство, относящееся к альтернативным источникам энергии. Извлекая тепло из природных ресурсов вокруг, прибор является экономичным устройством с большой степенью автономности.

Характеристики

На отоплении и водоснабжении частного дома хочется сэкономить большинству рачительных хозяев. Для таких целей подходит тепловой насос.

Его вполне возможно соорудить своими руками, хорошо при этом сэкономив − заводской прибор стоит очень недешево.

Свойства и устройство

Прибор имеет внешний и внутренний контур, по которым движется теплоноситель. Составляющие стандартного прибора: тепловой насос, устройство для забора и устройство для распределения тепла. Контур изнутри состоит из компрессора с питанием от сети, испарителя, дроссельного клапана, конденсатора. Используют также в приборе вентиляторы, систему труб, геотермальные зонды.

• не выделяет никаких вредных веществ, абсолютно экологичный;
• нет затрат на покупку и доставку топлива (электроэнергия затрачивается только на перемещение фреона);
• нет необходимости дополнительных коммуникаций;
• абсолютно пожаро — и взрывобезопасный;
• полноценное отопление зимой и кондиционер летом;
• сооруженный тепловой насос своими руками – это автономная конструкция, требующая минимум усилий по управлению.

Применение

Теплонасос, собранный своими руками, подойдет для таких случаев:

• если есть желание сэкономить на топливе для обогрева дома;
• если к дому невозможно подвести газ или сделать это слишком хлопотно, когда покупать баллонный газ – не выход из ситуации;
• нет желания и возможностей топить углем, дровами, электричеством, иным топливом;
• если хозяин дома является приверженцем использования экологически чистой альтернативной энергии. Устройство достаточно практичное даже наряду с наличием возможностей применять другие источники энергии.

Тепловой насос своими руками изготовляется для дома, основываясь на технологиях забора тепла из земли, воды, воздуха. Он используется для отопления, нагрева воды и даже кондиционирования внутри помещения.

Принцип работы

Все окружающее нас пространство есть энергия — нужно только уметь ее использовать. Для теплового насоса нужно, чтобы температура окружающей среды была больше 1С°. Тут следует сказать, что даже земля зимой под снегом или на некоторой глубине сохраняет тепло. Работа геотермального или любого другого теплонасоса основывается на транспортировке тепла от его источника с помощью теплоносителя к контуру отопления дома.

Схема работы прибора по пунктам:

• носитель тепла (вода, грунт, воздух) наполняет находящийся под грунтом трубопровод и нагревает его;
• затем теплоноситель транспортируется в теплообменник (испаритель) с последующей передачей тепла на внутренний контур;
• во внешнем контуре находится хладагент – жидкость с низкой точкой кипения под низким давлением. Например, фреон, вода со спиртом, гликолевая смесь. Внутри испарителя это вещество нагревается и становится газом;
• газообразный хладагент направляется в компрессор, сжимается под высоким давлением и нагревается;
• горячий газ попадает в конденсатор и там его тепловая энергия переходит к теплоносителю системы отопления дома;
• завершается цикл превращением хладагента в жидкость, и она, вследствие потери тепла, возвращается назад в систему.

Тот же принцип используется для холодильников, поэтому тепловые насосы для дома можно применять как кондиционеры для охлаждения помещения. Проще говоря, тепловой насос – это такой холодильник с обратным действием: вместо холода вырабатывается тепло.

Тепловые насосы своими руками можно сконструировать на основе трех принципов — по источнику энергии, теплоносителю и их комбинации. Источником энергии может быть вода (водоем, река), грунт, воздух. Все виды насосов основаны на одном принципе работы.

Классификация

Выделяют три группы устройств:

• вода-вода;
• грунтово-водяные (геотермальные тепловые насосы);
• используют воду и воздух.

Тепловой коллектор «грунт-вода»

Тепловой насос своими руками — самый распространенный и эффективный способ добычи энергии. На глубине нескольких метров грунт имеет одну постоянную температуру и мало подвержен погодным условиям. На внешнем контуре такого геотермального насоса применяется специальная экологически безопасная жидкость, в народе называемая «рассолом».

Наружный контур геотермального насоса создают из пластиковых труб. Их вкапывают в грунт вертикально или горизонтально. В первом случае на один киловатт может понадобиться достаточно значительная площадь работ – 25–50 м2. Площадь нельзя использовать для посадочных работ — тут допускается только высадка однолетних цветущих растений.

Вертикальный коллектор энергии требует несколько скважин на 50–150 м. Такое устройство более эффективное, тепло передают специальные глубинные зонды.

«Вода-вода»

На большой глубине температура воды постоянная и стабильная. Источником низкопотенциальной энергии может служить открытый водоем, грунтовые воды (колодец, скважина), сточные воды. Принципиальных различий в конструкции для отопления такого типа с разными теплоносителями нет.

Устройство «вода-вода» наименее трудозатратное: достаточно оснастить трубы с носителем тепла грузом и поместить в воду, если это водоем. Для грунтовых вод потребуется более сложная конструкция и может возникнуть нужда в сооружении колодца под сброс воды, проходящей через обменник тепла.

«Воздух-вода»

Такой насос немного уступает двум первым и в холодное время его мощность снижается. Но он более универсальный: для него не нужно копать землю, создавать скважины. Нужно только установить необходимое оборудование, например, на крыше дома. Для этого не требуется сложных монтажных работ.

Основным преимуществом является возможность повторно использовать тепло, покидающее помещение. Зимой рекомендуют иметь еще один источник тепла, поскольку мощность такого обогревателя может значительно уменьшиться.

Этапы монтажа

Тепловой насос своими руками можно сделать полностью из старых запчастей, взятых, например, из нерабочего кондиционера.

Расходы, окупаемость, мощность

Заводской прибор стоит около 4000 евро и выше. Самодельный насос для отопления 100 м² площади окупится приблизительно по прошествии 2-х лет. Для домов с не очень хорошей теплоизоляцией мощность должна быть 75 Вт/м². с хорошей теплоизоляцией достаточно — 50 Вт/м², а при использовании современных теплоизоляционных материалов — хватит и 30 Вт/м².

Идеальным вариантом будет, когда насос включается в проект для отопления дома с наличием теплого пола и плиточного покрытия.

Процесс создания

Сначала нужно достать компрессор от нерабочего кондиционера, необязательно нового. Дешевле будет приобрести его в мастерских по ремонту холодильников. Компрессор крепится к стене кронштейнами (подойдет L-300).

Для изготовления конденсатора подойдет бак из нержавейки на 100–120 л. Он разрезается пополам, внутри устанавливается змеевик. Змеевик можно изготовить самому из сантехнической медной трубки или от холодильника. Тут нужны толстые стенки – от 1 мм и больше. Трубка наматывается на обычный баллон (газовый, кислородный) с равномерным расстоянием между витками и фиксируется в таком положении перфорированным алюминиевым уголком (им оформляются углы под шпаклевкой). Он приматывается к змеевику, чтобы каждый виток располагался против дырки в уголке.

В результате будет ровный шаг витков и прочность конструкции. После создания змеевика половинки емкости свариваются. Резьбовые соединения также ввариваются. Затем создается испаритель. Для него может подойти обычная пластиковая емкость на 60–80 л. с вмонтированным внутри змеевиком из трубы диаметром ¾ дюйма. Простые трубы для водопровода используют для транспортировки воды.

Испаритель крепится на стене L-кронштейном. А вот закачку фреона должен сделать специалист по холодильному оборудованию: он сварит трубки и закачает в них фреон. После чего конструкцию подключают к системе отопления внутри дома, а затем – к наружному контуру.

Особенности для каждого вида

Вертикальный насос для отопления «грунт-вода» требует создания скважины на 50–150 м. В нее помещаются геотермальные зонды и подключаются к насосу. Зонды берут тепло из грунта, которое переносится с незамерзающей водой к насосу, а оттуда уже в систему отопления. Для маленьких участков подходят зонды, для больших – горизонтальный коллектор.

Для горизонтального аппарата типа «грунт-вода» нужно создать коллектор из системы труб. Его располагают ниже уровня промерзания (1–1,5 м) и выглядит он как своеобразный змеевик под землей. Снимается слой почвы, укладываются трубы и грунт засыпается обратно. Можно уложить трубы в отдельных траншеях.

Для агрегата по типу «вода-вода» собирается из ПНД-труб, которые заполняются носителем тепла и после этого переносятся к водоему. Трубы имеют вид большого змеевика на дне водоема. Желательно разместить их в его центре.

Аппарат типа «воздух-вода» не требует трудоемких земляных работ. Выбирается место около дома или на его крыше, где самодельный тепловой насос соединяется с внутридомовым отоплением. Тепло извлекается вентиляторами и испарителем.