Сегодня тема отопления так называемого частного сектора крайне актуальна. Как показывает практика, там не всегда есть газопровод, поэтому люди вынуждены искать альтернативные источники тепла. Давайте в данной статье поговорим о том, что такое грунтовый геотермальный теплонасос или, как его называют в быту - тепловой насос. Принцип работы данного агрегата известен далеко не каждому, ровно как и его конструкция. С этими моментами мы и попытаемся разобраться.

Что нужно знать?

Вы можете говорить о том, что раз тепловые насосы такие эффективные, то почему так слабо распространены. Все дело заключается в высокой стоимости оборудования и монтажа. Именно по этой простой причине многие отказываются от данного решения и выбирают, скажем, электрические или угольные котлы. Тем не менее отбрасывать данный вариант не стоит по многим причинам, о чем мы обязательно скажем в данной статье. Тепловые насосы после установки становятся весьма экономичными, так как используют энергию грунта. Геотермальный насос - это 3 в 1. Он сочетает в себе не только отопительный котел и систему ГВС, но и кондиционер. Давайте поближе познакомимся с данным оборудованием и рассмотрим все его сильные и слабые стороны.

Принцип действия агрегата

Принцип работы теплового насоса для отопления заключается в использовании разности потенциалов тепловой энергии. Именно поэтому подобное оборудование может применяться в любой среде. Главное, чтобы её температура была не менее 1 градуса по Цельсию.

Мы имеем теплоноситель, который движется по трубопроводу, где, собственно, и нагревается на 2-5 градусов. После этого теплоноситель поступает в теплообменник (внутренний контур), где отдает собранную энергию. В это время во внешнем контуре есть хладагент, который имеет низкую температуру кипения. Соответственно, он превращается в газ. Поступая в компрессор, газ сжимается, в результате чего его температура становится еще выше. Дальше газ идет на конденсатор, где теряет свое тепло, отдавая его системе отопления. Хладагент приобретает жидкое состояние и поступает обратно во внешний контур.

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.

«Грунт-вода»: как лучше разместить?

Получение тепла из грунта считается наиболее целесообразным и рациональным. Обусловлено это тем, что на глубине 5 метров практически не происходит температурных колебаний. В качестве теплоносителя используется специальная жидкость. Её принято называть рассолом. Она является полностью экологически безопасной.

Что касается метода размещения, то есть горизонтальный и вертикальный. Первый вид характерен тем, что пластиковые трубы, представляющие внешний контур, укладываются на площади горизонтально. Это весьма проблематично, так как работы по укладке должны проводиться на площади 25-50 квадратных метров. В случае с вертикальным расположением бурятся вертикальные скважины глубиной 50-150 метров. Чем глубже будут уложены зонды, тем эффективней будет работать геотермальный тепловой насос. Принцип работы мы уже рассмотрели, а сейчас поговорим еще о важных деталях.

Тепловой насос «Вода-вода»: принцип работы

Также не стоит сразу отбрасывать возможность использования кинетической энергии воды. Дело в том, что на большой глубине температура остается достаточно высокой и изменяется в небольших диапазонах, если это вообще происходит. Вы можете пойти несколькими путями и использовать:

Открытые водоемы, такие как реки и озера.
Грунтовые воды (скважина, колодец).
Сточные воды пром.циклов (обратное водоснабжение).

С экономической и технической точки зрения проще всего наладить работу геотермального насоса в открытом водоеме. При этом существенных конструктивных отличий между насосами «грунт-вода» и «вода-вода» нет. В последнем случае погружаемые в открытый водоем трубы снабжаются грузом. Что касается использования грунтовых вод, то конструкция и монтаж более сложные. Необходимо выделить отдельную скважину для сброса воды.

Принцип работы теплового насоса «Воздух-вода»

Такой тип насосов считается одним из наименее эффективных по целому ряду причин. Во-первых, в холодное время года температура воздушных масс существенно понижается. В конечном итоге это приводит к уменьшению мощности насоса. Он может не справиться с отоплением большого дома. Во-вторых, конструкция более сложная и менее надежная. Тем не менее расходы на монтаж и обслуживание существенно снижаются. Это обусловлено тем, что вам не нужен водоем, колодец, а также не требуется копать траншеи под трубы на дачном участке.

Размещается система на крыше здания или в другом подходящем месте. Стоит заметить, что подобная конструкция имеет один существенный плюс. Он заключается в возможности использования отработанных газов, воздуха, который покидает помещение, повторно. Этим можно компенсировать недостаточную мощность оборудования в зимний период.

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 стоимостью.Тепловой 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.

Самодельный тепловой насос

Проведенные исследования показали, что срок окупаемости оборудования напрямую зависит от отапливаемой площади. Если речь идет о доме в 400 квадратных метров, то это примерно 2-2,5 года. А вот для тех, кто имеет жилье площадью поменьше, вполне можно использовать самодельные насосы. Может показаться, что сделать такое оборудование сложно, но на самом деле это несколько не так. Достаточно закупить необходимые комплектующие, и можно приступать к монтажу.

Первым делом приобретается компрессор. Можно взять такой, какой на кондиционере. Монтируют его аналогичным образом на стену здания. Помимо этого, нужен конденсатор. Его можно соорудить самостоятельно или же купить. Если пойти первым методом, то понадобится медный змеевик толщиной не менее 1мм, его помещают в корпус. Это может быть подходящий по габаритам бак. После монтажа бак сваривается, и делаются нужные резьбовые соединения.

Заключительная часть работ

При любом раскладе на окончательной стадии вам потребуется нанять специалиста. Именно знающий человек должен осуществлять пайку медных трубок, закачку фреона, а также первый запуск компрессора. После сборки всей конструкции её подключают к внутренней системе отопления. Наружный контур устанавливается в последнюю очередь, а его особенности зависят от типа используемого теплового насоса.

Не стоит упускать из виду такой важный момент, как замена устаревшей или поврежденной проводки в доме. Специалисты рекомендуют устанавливать счетчик мощностью не менее 40 ампер, чего должно быть вполне достаточно для эксплуатации теплового насоса. Не лишним будет отметить, что в некоторых случаях подобное оборудование не оправдывает ожидания. Это обусловлено, в частности, неточными термодинамическими расчетами. Чтобы не случилось так, что вы потратили кучу денег на отопление, а зимой пришлось поставить угольный котел, обращайтесь в проверенные организации с положительными отзывами.

Безопасность и экологичность прежде всего

Отопление с помощью описанных в данной статье насосов является одним из наиболее экологических методов. Обусловлено это по большей части сокращением выбросов в атмосферу углекислых газов, а также сбережением невосстанавливаемых энергоресурсов. Кстати, в нашем случае используются возобновляемые ресурсы, поэтому бояться, что тепло вдруг закончится, не стоит. Благодаря использованию вещества, кипящего при низких температурах, появилась возможность реализовать обратный термодинамический цикл и при меньших затратах энергии получать достаточное количество тепла в дом. Что касается пожаробезопасности, то тут и так все понятно. Нет вероятности утечки газа или мазута, взрыва, нет опасных мест для хранения горючих материалов и многое другое. В этом плане тепловые насосы очень хороши.

Заключение

Теперь вы полностью знакомы с тем, что такое и каким может быть тепловой насос (принцип работы). Своими руками подобный агрегат сделать можно, а в некоторых случаях даже нужно. В этом случае вы можете сэкономить порядка 30% средств на покупку оборудования. Но опять же монтажными работами желательно должен заниматься специалист, это же касается и проводимых расчетов.

Как ни крути, сегодня это еще достаточно дорогостоящий вид отопления с большим сроком окупаемости. В большинстве случаев куда проще провести газ или топить углем или дровами. Тем не менее для больших загородных домов это очень перспективный вид отопления. Его говорить об экономичности оборудования, то получается что на 1 кВт потраченной энергии мы получаем порядка 5-7 кВт тепловой. По охлаждению это 2-2,5 кВт на выходе, что тоже очень даже неплохо. Стоит отметить еще и бесшумность работы насоса. Вот, в принципе, и все, что можно рассказать по данной теме.

Основными элементами геотермальных систем отопления являются тепловые насосы, главные составляющие которых – испаритель, конденсатор, компрессор, терморегулятор и хладагент, циркулирующий по замкнутой системе.

Правильное объединение представленных элементов в единую систему, дает возможность выделять из окружающей среды (грунт, воздух или вода) низкопотенциальное тепло, с последующим превращением его в высокопотенциальное, необходимое для работы систем отопления и обеспечения горячей водой.

Принцип работы любого теплового насоса имеет близкое сходство с работающим холодильником с той лишь разницей, что в холодильнике происходит отбор тепла с последующим его вытеснением на радиатор, тогда как тепловой насос отбирает тепло из окружающей среды и передает его отопительной системе.

Происходит это следующим образом:

Осуществляется подача хладагента в испаритель, здесь испарение достигается путем резкого уменьшения давления
При испарении к хладагенту переходит тепло стенок испарителя, поступающее из окружающей среды, затем хладагент, превращаясь в газ, поступает в компрессор
Хладагент, находящийся в газообразном состоянии, после поступления в компрессор подвергается воздействию высокого давления. В результате этого обеспечивается нагрев хладагента до 120-125°С и дальнейшее перемещение в конденсатор, где происходит передача тепла теплоносителю. После «отдачи» тепла хладагент вновь переходит в жидкое состояние, и цикл повторяется до достижения заданной температуры
Работа теплового насоса контролируется терморегулятором, размыкающим и замыкающим цепь, отвечающую за пуск или остановку компрессора

Принцип работы геотермального отопления

Суть работы геотермального отопления сводится к тому, что происходит отбор низкопотенциального тепла из окружающей среды, его превращение в высокопотенциальное тепло с последующей подачей в дом.

Для обеспечения работы теплового насоса требуется электроэнергия, правда, ее затраты в 3-4 раза ниже, чем получаемая тепловая энергия. КПД теплового насоса является максимальным и превосходит любые котлы отопления. Очевидна и эффективность его использования, проявляющаяся в значительной экономии денежных средств.

Правда, нужно учесть, что стоимость устройства геотермальной системы отопления является весьма высокой, а окупаемость наступает не ранее, чем через 15-20 лет эксплуатации.

Тепловые насосы можно классифицировать по нескольким типам, основными из которых является вид источника, который «отдает» низкопотенциальное тепло. По такому критерию тепловые насосы можно разделить на:

Грунтовые;
Воздушные;
Водяные;
Комбинированные.

Наиболее эффективными и стабильными считаются тепловые насосы, контур которых расположен в грунте. Однако это значительно удорожает проведение работ, выполнение которых невозможно без использования спецтехники.

Воздух-воздух

Суть работы тепловых насосов, работающих от воздушного источника, сходна с работой геотермальных насосов. Отличие состоит только лишь в том, что в качестве источника тепла выступает не грунт, а воздух. Подобные насосы можно подразделить на два типа систем – воздух-вода и воздух-воздух.

Тип системы определяется средой, используемой для распространения тепла в здании – вода либо воздух. Основным достоинством «воздушных» тепловых насосов, в сравнении с геотермальными, является куда меньшая их стоимость.

Это обусловлено отсутствием необходимости проведения сложных монтажных работ по установке подземного контура.
Тепловой насос, который работает по системе воздух-воздух, предназначается только для нагрева воздуха внутри помещения. Тепло извлекается из воздуха, который находится снаружи посредством испарительного блока, установленного на стене здания.

Далее тепло переправляется в конденсатор, который помещается уже внутри помещения. Здесь тепло передается внутреннему воздуху, который после подогрева возвращается обратно в помещение. В случае необходимости отопления больших площадей используются различные системы распределения воздушных потоков.

Тепловые насосы типа воздух-воздух предназначены только для отопления. К достоинствам можно отнести высокую производительность и уровень теплоотдачи.

Основным недостатком является значительные колебания в производительности, зависящие от температуры наружных воздушных масс. В этом отношении геотермальные тепловые насосы являются гораздо более стабильными, так как температура грунта в месте укладки контура является практически неизменной.

Несмотря на нестабильную производительность, тепловые насосы системы воздух-воздух являются весьма популярными благодаря своим экологическим и эксплуатационным показателям.

Вода-вода

Конструкция тепловых насосов, работающих по принципу вода-вода, имеет близкое сходство с геотермальными насосами. Разница состоит лишь в том, что в качестве источника выступает не грунт, а вода (естественные и искусственные водоемы, грунтовые и сбросные воды).

Высокая среднегодовая эффективность объясняется высокой температурой теплоносителя в зимнее время. При устройстве теплообменника в виде спирали можно значительно снизить площадь установки. Как и любое отопительное оборудования тепловым насосам вода-вода присущи свои достоинства и недостатки.

Отрицательные стороны:

Высокая стоимость теплового насоса;
Невозможность эффективного использования при значительном удалении от источника тепла;
Конкретные требования к возможностям подающего источника.

Перечисленные недостатки полностью перекрываются следующими достоинствами:

Минимальная площадь для установки контура;
Нет необходимости использовать спецоборудование;
Высокий уровень КПД;
Возможность организации не только отопления, но и горячего водоснабжения и пассивного охлаждения;
Бесперебойная работа;
Длительный срок эксплуатации;
Простота техобслуживания;
Минимальный расход электричества в пересчете на производительность.

Воздух-вода

По принципу работы тепловой насос воздух-вода сходен с эксплуатацией бытового кондиционера с той лишь разницей, что в результате их работы охлаждается не воздух, а теплоноситель (чаще всего это вода).

Тепловые насосы воздух-вода, в отличие от насосов системы воздух-воздух, способны организовать не только отопление, а также и горячее водоснабжение.

Единственный их недостаток состоит в том, что высокая производительность возможна только тогда, когда температура не опускается ниже -15°С. Поэтому стабильная работа тепловых насосов воздух-воздух, воздух-вода и высокая их производительность достижима только в соответствующих климатических условиях.

Тепловые насосы, работающие по схеме «воздух-вода», относятся к группе аэротермальных конструкций . Они обеспечивают нагрев теплоносителя в системе отопления дома, источником тепловой энергии для которого является наружный воздух. Возможна также подача воды для системы ГВС.

Особенностью систем «воздух-вода» является сильная зависимость температур теплоносителя в системе отопления от температуры источника - наружного воздуха. Эффективность подобного оборудования постоянно изменяется как в сезонном отношении, так и в погодных условиях. В этом проявляется существенное отличие аэротермальных систем от , чья работа стабильна в течение всего срока службы и не зависит от внешних условий.

Кроме того, тепловые насосы типа «воздух-вода» способны как обогревать, так и охлаждать воздух в помещениях, что делает их востребованными в регионах с относительно холодными зимами и жарким летом. В целом, использование подобных систем наиболее эффективно в относительно теплых районах, а для северных областей требуется дополнительные средства обогрева (обычно используются ).

Как работают тепловые насосы воздух-вода?

В основе работы теплового насоса типа «воздух-вода» положен принцип Карно . Говоря более понятным языком, используется конструкция фреонового холодильника . Хладагент (фреон) циркулирует в замкнутой системе, проходя последовательно стадии:

испарения, сопровождающегося сильным охлаждением
подогрева от тепла поступающего наружного воздуха
сильного сжатия, при котором его температура становится высокой
конденсации с переходом в жидкое состояние
прохода через дроссель с резким падением давления и испарением

Для нормальной циркуляции хладагента необходимо иметь два отделения - испаритель и конденсатор . В первом температура низкая (отрицательная), для нагрева используется тепловая энергия из воздуха окружающей среды. Второе отделение служит для конденсирования хладагента и передачи тепловой энергии в теплоноситель системы отопления.

По сути, тепловой насос - это два теплообменника , соединенные между собой и совместно обеспечивающие непрерывный цикл Карно - сжатие газа с переходом в жидкую фазу с выделением большого количества тепла и его расширение с испарением и охлаждением.

Роль поступающего извне воздуха - передача тепла в испаритель, где температура очень низкая и требует повышения для предстоящего сжатия. Тепловая энергия воздуха имеется даже при отрицательных температурах и сохраняется до тех пор, пока не произойдет понижение температуры до абсолютного нуля. Низкопотенциальные источники тепловой энергии позволяют получать высокую эффективность системы, но при сильном понижении наружной температуры до -20°C или – 25°C система останавливается и требует подключения дополнительного источника обогрева.

Достоинства и недостатки

Достоинствами тепловых насосов «воздух-вода» являются:

простота установки, отсутствие земляных работ
источник тепловой энергии - воздух - имеется везде, он доступен и совершенно бесплатен. Для работы системы требуется только электропитание для циркуляционного оборудования, компрессора и вентилятора
тепловой насос можно конструктивно объединить с вентиляцией, что позволить существенно повысить эффективность работы обеих систем
отопительная система безвредна для окружающей среды и не опасна в эксплуатационном отношении
работа системы практически бесшумна, может управляться при помощи систем автоматики

Недостатками теплового насоса «воздух-вода» являются:

ограниченность применения. Бытовые модели ТН требуют подключения дополнительных систем отопления уже при -7°C, промышленные образцы способны держать температуру до -25°C, что для большинства регионов России слишком мало
зависимость эффективности системы от температуры наружного воздуха делает работу системы нестабильной и требует постоянной перенастройки режимов функционирования
для питания вентиляторов, компрессоров и прочих устройств требуется подключение к стабильному источнику электроэнергии

Планируя использование подобной системы отопления и ГВС, необходимо учитывать эти особенности.

Расчет мощности установки

Порядок расчета мощности установки сводится к определению площади дома, подлежащей обогреву, подсчету необходимого количества тепловой энергии и подбору оборудования, соответствующего полученным значениям. Излагать подробную методику расчета нет смысла, поскольку она чрезвычайно сложна, требует знания многих параметров, коэффициентов и прочих значений. Кроме того, нужен опыт выполнения подобных расчетов, иначе результат окажется совершенно ошибочным.

Для решения проблемы рекомендуется использовать онлайн-калькулятор, найденный в сети. Пользоваться им легко, надо лишь подставить в окошечки свои данные и получить ответ. Если появились сомнения, расчет можно продублировать на другом ресурсе, чтобы получить сбалансированные данные.

Что купить — топ-5 лучших насосов

Приобретение теплового насоса - важная и ответственная процедура. Давать какие-либо рекомендации в этой сфере можно только обладая конкретной информацией о размерах дома, материале стен, степени утепленности, конфигурации помещений, типе отопительной системы и т. д. Не обладая этими данными, рассуждать о лучших насосах бессмысленно. Однако, можно рассмотреть наиболее известных производителей, которые поставляют на рынок качественное оборудование и являются лидерами в этой области:

ALTAL GRUP

Компания базируется в Украине, России и Молдове. Производство оборудования ориентировано на условия российских регионов и может использоваться в суровых условиях

NIBE Industrier AB

Шведская фирма, присутствует на рынке с 1949 года и по праву является лидером в своей области. Производство ведется по самым передовым разработкам, используются лучшие материалы и комплектующие

Viessmann Group

Одна из старейших европейских компаний - основание фирмы датируется 1928 годом. Немецкие специалисты наработали огромный опыт и добились высочайшего качества своей продукции

OCHSNER

Австрийская компания, приступившая к серийному изготовлению тепловых насосов одной из первых и получившая признание пользователей благодаря качеству, надежности и долговечности оборудования

Heliotherm

Еще одна австрийская компания, производящая тепловые насосы и другое оборудование. Реализация продукции производится в Европе, отмечается высокое качество, надежность и широкие функциональные возможности отопительных систем

Кроме европейских, распространены комплексы из Китая и других стран Юго-Восточной Азии. Они дешевле, обладают достаточно высокими показателями, но по общему уровню несколько отстают от европейских образцов. Единственным преимуществом у них является цена , хотя расходы на подобное оборудование в любом случае весьма высоки. Если учесть, что установкой теплового насоса дело не ограничивается, надо подгонять под возможности комплекса всю систему отопления, то расходы становятся соотносимыми со стоимостью постройки дома.

В условиях России оптимальным выбором является приобретение бивалентных систем, позволяющих при возникновении сложных условий переключаться на другие источники тепла.

Важно! Большинство специалистов сходятся во мнении, что для большинства регионов России использование тепловых насосов типа «воздух-вода» нецелесообразно из-за чрезмерно сложных зимних условий. Мощность системы резко падает при понижении температуры. Кроме того, наружные воздушные блоки в холода работать не смогут.

Стоимость установки

Установка и пусконаладочные работы производятся по разным расценкам, зависящим от состава работ, используемого оборудования и техники, объемов и прочих факторов. Не менее важным обстоятельством считается общая экономическая обстановка в регионе, состояние покупательной способности населения.

В любом случае, расходы на монтаж и запуск системы потребуют примерно 20% от общей стоимости оборудования , что существенно отразится на кошельке пользователя.

Дороговизна монтажных работ нередко становится причиной самостоятельной установки и запуска системы, что делает возможным мелкий ремонт и обслуживание без привлечения специалистов. Однако, надо иметь в виду, что многие фирмы отказывают в гарантийном или сервисном обслуживании, если установка производилась посторонними людьми.

Воздушный тепловой насос своими руками

Дороговизна оборудования, монтажных работ и обслуживания, вынуждает многих владельцев домов заняться самостоятельным изготовлением тепловых насосов воздух-вода. Это занятие достаточно трудоемкое и требует наличия навыков, но результат позволяет сэкономить весьма большие деньги и получить ценный опыт создания отопительных систем. Рассмотрим основные этапы создания теплового насоса:

Сборка агрегата по схеме

Прежде всего, необходимо запастись основными узлами системы:

компрессор от холодильника или сплит-системы
медные трубки диаметром около 1 см, переходники и фитинги к ним
емкости для создания теплообменников (испарителя и конденсатора)
дроссельный клапан
фреон
крепежные элементы, соединительные детали и т.д

Потребуется горелка для пайки медных трубок, набор соответствующих инструментов, материалов. Для изготовления теплового насоса понадобится схема или рабочий чертеж, позволяющий более детально продумать ход работ и собрать все необходимые узлы и детали. Большинство из них придется покупать, но эти расходы не сравнить с затратами на приобретение готового комплекта.

Сборка наружного блока

Наружный блок обеспечивает забор воздуха и подачу его в испаритель . Для выполнения этих операций понадобится корпус и вентилятор, соединенный с воздуховодом, транспортирующим воздушный поток в испаритель теплового насоса. Некоторые мастера устанавливают испаритель в наружный блок, тем самым сокращая путь транспортировки. Это удобно и повышает компактность комплекса, но такой вариант возможен не всегда. Дело в том, что в испарителе фреон имеет очень низкую температуру, в зимнее время энергии наружного воздуха не хватит, чтобы дать достаточный тепловой импульс хладагенту.

Блок с теплообменником-испарителем

Блок испарителя представляет собой металлическую емкость объемом 80 л, медная трубка диаметром 10 мм с толщиной стенок 1 мм или больше. Из трубки делается змеевик - обматывается отрезок трубы или иного предмета цилиндрической формы с таким расчетом, чтобы готовая спираль из трубки свободно входила в бак. Длину трубки придется вычислять, для установки мощностью 5 кВт потребуется 10 м .

Змеевик снабжают двумя отводами для соединения с остальным контуром системы. Отводы пропускают сквозь штуцеры в стенке емкости и герметизируют проходы для обеспечения неподвижности змеевика. Рекомендуется установить дополнительные крепления внутри бака, чтобы прочно зафиксировать змеевик, исключить возможность вибрации или перемещения.

Внутри емкости будет очень низкая температура. Для того, чтобы исключить возможность обмерзания трубки образующимся конденсатом, специалисты советуют установить осушитель или реле оттаивания .

Правила установки компрессора

Для компрессора рекомендуется изготовить отдельный шумоизолированный корпус. Это поможет обеспечить практически полную бесшумность работы комплекса. Вход компрессора присоединяется к выходному патрубку испарителя, а выход - ко входу конденсатора (второго теплообменника). Могут быть использованы следующие виды компрессоров:

роторные. Недорогие, но шумные устройства с низким ресурсом
спиральные. Бесшумные, долговечные и эффективные образцы, но имеют высокую цену
поршневые. Имеют длительный ресурс, высокую мощность, используются преимущественно в промышленном холодильном оборудовании. Цена таких устройств самая высокая

Конструирование накопительной емкости (конденсатора)

Конструкция конденсатора похожа на испаритель, но требует герметизации , так как внутри будет находиться не воздух, а теплоноситель системы отопления. Понадобится бак емкостью 100 л (подойдет готовый из-под бойлера или любой другой, имеющий тот же объем). В верхней и нижней частях бака необходимо установить штуцеры для поступления теплоносителя (воды), там же понадобятся отверстия для прохода медной трубки.

Изготавливается змеевик, диаметр спирали должен быть немного меньше внутреннего диаметра бака. Для изготовления змеевика понадобится 12 метров трубки диаметром не менее 26 мм . Концы выводятся в отверстия корпуса, после чего выходы тщательно запаиваются и герметизируются.

Для установки змеевика бак придется разрезать вдоль, после закрепления половинки свариваются или соединяются другим способом, обеспечивающим полную герметичность. В результате получается емкость, сквозь которую проходит медный змеевик, чей внутренний объем не соединяется с объемом бака. Внутрь емкости ведут два штуцера - входной и выходной, по которым будет циркулировать теплоноситель.

Соединение внешнего блока с испарителем

Для соединения испарителя с внешним блоком рекомендуется использовать трубы из полиэтилена низкого давления диаметром 32 мм . Одна используется для подачи воздуха, другая - для вывода. Трубы рекомендуется утеплить, закопать в траншею или защитить любым другим способом. Оставлять их на открытом воздухе или поверхности земли можно, если наружный блок находится рядом с домом.

Соединение испарителя, компрессора и бака

Соединение медных трубок производится при помощи пайки . Здесь нужен опыт, если его нет, то надо пригласить специалиста-холодильщика, занимающегося промышленными установками. Люди, занимающиеся монтажом водопроводных систем и сантехники, хоть и производят пайку меди, здесь не компетентны, так как понадобится установка различной запорной арматуры, вентилей, переходников и прочих элементов.

Для этого нужен соответствующий инструмент, знание правил и тонкостей монтажа холодильного оборудования. Кроме того, понадобится заправить систему фреоном, что также потребует установки соответствующих элементов и наличия опытного специалиста.

Внедрение систем управления установкой

Для контроля и управления режимом работы теплового насоса могут быть использованы различные элементы:

плата с электроникой и дисплей от кондиционера, позволяющие регулировать давление и температуру хладагента
датчик вращения вентилятора, изменяющий скорость воздушного потока и регулирующий теплообмен в испарителе
таймер, датчики температуры, пускатели и прочие элементы управления

Использование этих устройств позволит оптимальным образом настроить работу теплового насоса и по мере необходимости регулировать ее.

Особенности обслуживания

Обслуживание комплекса заключается в периодической очистке элементов системы , добавлении масла в компрессор и вентилятор , смазке и прочем уходе за механическими деталями. Также понадобится иногда отогревать обледеневшие узлы системы (особенно в зимнее время). Необходим регулярный осмотр целостности трубопроводов, герметичности соединений, состояния запорной арматуры и т. д. Проверять электрическую часть системы - питающий кабель, целостность изоляции, качество соединения проводов. Выполнение этих действий позволит вовремя обнаруживать изъяны и принимать меры для их устранения.

Перед многими людьми, построившими загородный дом или дачу, возникает вполне резонный вопрос: с помощью чего обогреть свое жилище? Какой вариант отопления будет наиболее оптимальным, если строение находится далеко от коммуникаций?

В таком случае использование будет наиболее эффективным способом обогрева загородного коттеджа или дачного домика.

– это специальный вид отопительного оборудования, которое собирает рассеянное тепло из окружающей среды и аккумулирует его в тепловую энергию для обогрева жилого помещения.

В этой статье поговорим обо всех особенностях теплового насоса «воздух-вода», а также о важных моментах монтажа этой системы отопления для загородного дома.

Принцип работы

Размещение блоков системы воздух-вода

Конструкция теплового насоса состоит из двух блоков:

внешний;
внутренний.

Внешний блок имеет следующие конструктивные элементы:

теплообменник;
вентилятор;
компрессор.

Внутренний блок состоит из следующих узлов:

система управления тепловым насосом;
циркуляционный насос;
теплообменник.

Принцип работы теплового насоса заключается в следующих важных моментах:

Таким образом, можно сделать вывод о том, что работа теплового насоса «воздух-вода» заключается в преобразовании и последующем переносе тепловой энергии из окружающей среды в отопительную систему жилого помещения.

Плюсы и минусы

Отопительная система с тепловым насосом имеет ряд позитивных достоинств, которые выражаются в следующих важных моментах:

для вырабатывания тепловой энергии не требуется использование различных видов топлива;
использование теплового насоса позволяет эффективно обогревать жилое помещение;
срок эксплуатации составляет более 25 лет, что говорит о надежности использования этого вида отопительного оборудования;
экологичность теплового насоса заключается в том, что не происходит абсолютно никаких выбросов в окружающую атмосферу;
в теплое время года существует возможность использования этого устройства в качестве кондиционера;
простота в управлении тепловым насосом;
можно использовать в сочетании с другими устройствами возобновляемой энергии.

Тепловые насосы «воздух-вода» имеют один существенный недостаток – это достаточно высокая цена, которая не позволяет широко распространиться отоплению этого вида.

Поэтому очень важно произвести наперед, чтобы просчитать эффективность использования отопительной системы с теплонасосом.

Особенности монтажа

Поскольку отопительная система с тепловым насосом «воздух-вода» - достаточное сложное техническое устройство, то ее монтаж лучше всего доверить высококвалифицированным специалистам.

Если вы решили оборудовать систему своими руками, то необходимо, прежде всего, правильно рассчитать время на установку отопления с тепловым насосом.

Этапы каждого вида монтажных работ могут составлять:

подготовительные работы ориентировочно будут длиться 1–2 недели;
установка наружного блока теплового насоса – 3–7 дней;
оборудование внутреннего блока и монтаж отопительной системы – 1–2 недели;
запуск и отладка работы – 2–3 дня.

Стоит также помнить, что при установке теплового насоса следует знать особенности монтажа, к которым можно отнести следующие моменты:

Совет специалистов: при оборудовании отопления с тепловым насосом «воздух-вода» наиболее оптимальным вариантом обогрева будет являться теплый пол.

Мы рассмотрели все особенности и характеристики теплового насоса «воздух-вода». Исходя из всего вышесказанного, можно смело утверждать: такая отопительная система является экономичным и эффективным средством обогрева, которая в скором времени завоюет достаточное внимание.

Смотрите видео, в котором подробно показан принцип работы теплового насоса воздух-вода, а также отзывы владельца и специалистов:

Устройство теплового насоса воздух-вода, виды, эффективность, выбор

В Европе и США уже давно нашли применение альтернативным источникам энергии. В ряде случаев они хорошо заменяют газ, а также твердотопливные материалы. В частности, получили широкое распространение «тепловые насосы», которые извлекают энергию из воды, воздуха и земли. Все эти установки имеют свою специфику и особенности, которые влияют на эффективность их работы. Специалисты отмечают, что тепловой насос воздух-вода отличается простым монтажом и эксплуатацией. Кроме того, он имеет длительный срок службы и высокую надёжность. Многие люди выбирают тепловые насосы воздух-вода для использования в загородном доме или на даче. В этом материале речь пойдёт о принципе работы, эксплуатации, монтаже, а также о выборе теплового насоса «воздух-вода».

Тепловой насос представляет собой разновидность оборудования для отопления помещения, которое берёт рассеянное тепло из окружающего воздуха и концентрирует его в тепловую энергию. Эта энергия идёт на нагрев воды, которая далее используется для обогрева помещения. Принцип работы теплового насоса типа воздух-вода подобен работе кондиционера, но используется обратный цикл Карно. В современном климатическом оборудовании используется подобный принцип. Кондиционеры, предназначенные для охлаждения помещения, могут работать на нагрев до тех пор, пока температура ОС не опустится ниже минус пяти по Цельсию.

От климатического оборудования теплонасосы воздух-вода отличаются улучшенными параметрами. Они могут работать на обогрев помещения, пока температура воздуха за бортом не снизится до 15─25 градусов мороза.

В состав установки входит контур, где идёт циркуляция фреона, а также компрессор, испаритель и конденсатор. В испарителе фреон переводится в газообразное состояние с поглощением тепла из ОС. В компрессоре под высоким давлением газ разогревается 120─125 градусов и попадает в конденсатор. Там он превращается в жидкость, тепло которой используется для нагрева воды в контуре отопления.

Этот принцип работы практически одинаков для всех типов тепловых насосов. Различия только в том, какая среда используется для извлечения тепла. Это может быть вода, земля, воздух и прочие источники. Температура на улице оказывает существенное влияние на производительность теплонасосов. Поэтому использование тепловых насосов воздух-вода возможно на юге России и в средней полосе. На севере, где долгое время держатся морозы, их использование проблематично.

Теплоноситель, в роли которого выступает вода, с помощью фреона нагревается примерно до 55─65 градусов. Температуры вполне достаточно для того, чтобы организовать горячее водоснабжение, систему отопления, тёплый пол. Принцип действия основан на использовании низкопотенциальной тепловой энергии. Именно это ограничивает использование теплового насоса факторов окружающей среды. Оптимальный режим работы находится до минус 10 градусов Цельсия. Если температура «за бортом» снижается, то эффективность установки воздух-вода сильно снижается.

Для устранения этой проблемы специалисты разработали схему функционирования системы воздух-вода вместе с прочими источниками тепла. Здесь схема работы следующая. Когда температура на улице понижается, то насос начинает работать с нарастающей нагрузкой. При росте нагрузки до определённого предельного значения, к работе подключается дополнительный источник тепла. Это может быть электрический или газовый котёл. Когда температура за окном возрастает и тепловой насос справляется с нагрузкой, котёл автоматически отключается. Как говорят специалисты, в роли резервного лучше использовать электрический котёл.

В любом случае, установка насоса воздух-вода нецелесообразна в северных широтах, где длительное время стоят сильные морозы.

Расчёт мощности

Перед тем как купить тепловой насос или изготовить его самостоятельно, следует провести примерный расчёт мощности. Ведь если мощность будет недостаточна для площади вашего дома, то обогрев будет проводиться не в полной мере. Если выбрать излишне мощный насос, то – это приведёт к ненужным затратам.

Специалисты, которые занимаются производством и установкой тепловых насосов воздух-вода для вычисления мощности используют специальное программное обеспечение. Они позволяют рассчитать различные элементы такой системы вплоть до площади змеевика. Те, кто делает тепловой насос своими руками, применяют специальные калькуляторы. Они имеются на сайтах по строительной тематике и отоплению. В таки калькуляторах используются вводные данные о площади дома, регионе, высоте потолков, а также состоянии теплоизоляции в доме.

В результате подсчётов выводится расчётная мощность теплового насоса типа воздух-вода или другой разновидности. Если здание хорошо утеплено и имеет небольшую площадь, мощность теплового насоса нужна будет меньше. Так, что теплоизоляцию специалисты рекомендуют делать до того, как покупать тепловой насос.

Ниже можно посмотреть таблицу примерной зависимости мощности теплового насоса в зависимости от площади обогреваемого помещения.

Выбор: цены и производители

Проблему отопления жилых и производственных помещений можно решить правильным выбором теплового насоса воздух-вода. Что же нужно учесть и не ошибиться при выборе. Первое, над чем следует подумать после расчёта мощности, это конструкция корпуса. Производители предлагают два варианта.

Есть низкотемпературные моноблочные тепловые насосы. При этом в помещении не ставится никакой дополнительной установки. Все элементы теплового насоса располагаются снаружи здания или в подсобном помещении, а в дом или производственное помещение проходит только трубопровод с теплоносителем.

Второй вариант исполнения – это всем известные сплит-системы. Чаще всего такой вариант применяется в бытовых помещениях. Внешний блок стоит на улице, а к нему идёт магистраль от накопителя. Фреон греет конденсатор и жидкости, которая циркулирует в контуре отопления, передаётся тепло.

По функциональности и назначению выпускаемые модели тепловых насосов также можно поделить на 2 группы. Одни установки воздух-вода предназначены только для отопления, а другие могут помимо обогрева обеспечивать горячее водоснабжение. По температуре окружающего воздуха установки воздух-вода, как правило, работают в интервале от плюс 45 до минус 15 С. Отдельные модели могут работать на обогрев температуре на улице минус 25─32 С. От температуры окружающей среды напрямую зависит эффективность тепловых насосов воздух-вода.

За последние 10─15 лет на рынке появилось много моделей различных тепловых насосов. Выпуском этой продукции занимаются производители из Германии, Японии, Китая, России и других стран. Их продукция имеет близкую конструкцию, но часто отличается по эффективности.

Можно назвать следующие известные компании на этом рынке:

Stiebel Eltron (Германия). Модели имеют высокий спрос на российском рынке. Среди плюсов стоит отметить большой широкий ассортимент моделей, развитую функциональность, возможность индивидуального изготовления. В целом тепловые насосы Stiebel Eltron отличаются экономичностью и высоким коэффициентом СОР;
Фирма выпускает установки воздух-вода высокой производительности. Они находят применение для обогрева бытовых и промышленных объектов. Все модели адаптированы для использования в российских условиях. Большинство предлагаемых тепловых насосов Buderus рассчитаны на обогрев помещений площадью более 500 квадратных метров;
Компания уже несколько десятков лет выпускает тепловые насосы. Модельный ряд постоянно меняется, учитываются пожелания владельцев тепловых установок, постоянно осваиваются новые технологии. Viessmann часто используют в своей продукции инновационную автоматику. С её помощью, установка воздух-вода обеспечивает полностью автоматический обогрев помещения в зависимости от погодных условий;
Heliotherm (Австрия). Фирма выпускает модели тепловых насосов с лучшими показателями СОР. В России компания имеет своё представительство. Благодаря этому обеспечиваются гарантийные обязательства, установка и поддержка оборудования.

Стоимость современных тепловых насосов лежит в интервале от 160 тысяч до 1,2 миллиона рублей. Стоимость может меняться в зависимости от того, какой производитель. Китайцы выпускают модели, которые стоят дешевле, но у них ниже СОР и срок службы. Часто используется практика, когда монтаж тепловых насосов воздух-вода включается в цену оборудования. Многие компании предлагают бесплатно расчёт проекта. Есть также примеры, когда предлагаются услуги по дальнейшему обслуживанию установок.