Путеводитель по отоплению

Как происходит отопление дома тепловым насосом, виды тепловых устройств

В каждом современном частном доме есть отопительная система. Сегодня есть много новых разработок, чтобы отапливать частный дом и при этом получать минимальные денежные затраты. Этого можно достичь, используя альтернативные источники энергии. А используется такая энергия с помощью теплового насоса, который можно приобрести в виде готового прибора или соорудить своими руками.

Отопление дома тепловым насосом – это метод, который основан на том, что данное устройство собирает энергию из окружающей среды и транспортирует ее в отопительную систему. Благодаря этим устройствам можно обеспечить процесс отопления, «теплый пол» и обеспечение горячей водой.

Виды

Тепловые насосы для дома могут быть нескольких видов:

  • Вода-вода;
  • Вода-воздух;
  • Воздух-воздух (воздушное устройство);
  • Грунт-вода.

Устройство вода-вода – это насос, который берет энергию из подземных или грунтовых вод, так как они круглый год имеют плюсовую температуру. Для этого нужны либо 2 скважины (рис. 1), либо водоем с соответствующей глубиной возле дома. В водоем погружается змеевик оснащенный грузом. А если используются скважины, то нужно одну для забора тепловой энергии, а вторую для сброса воды.

Схема расположения скважин в установке вода-вода
Рис. 1 Схема расположения скважин в установке вода-вода

Устройство вода-воздух – в этом случае энергия берется из воздуха. Теплоносителем выступает вода. Это устройство по мощности менее эффективно, чем все остальные виды. Так как зимой температура воздуха значительно снижается. В отопительную систему можно установить дополнительное оборудование, которое будет функционировать при сильных понижениях температуры.

Элементы, которые забирают тепловую энергию в воздушных установках
Рис. 2 Элементы, которые забирают тепловую
энергию в воздушных установках

Устройство воздух-воздух – такой тип насоса функционирует при воздушной системе отопления. Работу этой системы можно сравнить с кондиционером. Воздушные тепловые насосы для отопления дома используют тепловую энергию из рассеянных воздушных масс (рис. 2) и распространяют ее при помощи кондиционеров. Но эффективность воздушной установки не очень большая, так что часто используется либо еще один альтернативный источник тепла, либо дополнительное отапливающее оборудование, которое можно изготовить своими руками.

Внешняя часть воздушного насоса для отопления
Рис. 3 Внешняя часть воздушного насоса для
отопления

Конечно, несомненным плюсом воздушной установки является легкость монтажа. Так как нет необходимости в бурении скважин, не нужны радиаторы отопления. А соответственно и затрат на воздушный насос меньше. Негативным фактором является то, что с перемещением воздушных масс по помещению поднимается пыль, так что не рекомендуется устанавливать воздушный агрегат в доме, где есть дети.

Устройство грунт-вода – наружный контур этого насоса расположен под землей. Теплоноситель – вода. Это устройство достаточно эффективно, так как температура почвы на 5 метрах глубины одинаковая круглый год, к тому же это стабильная среда, которая почти не поддается изменениям погоды. Наружный змеевик этого устройства выполнен из пластиковых труб. Расчет площади змеевика нужно проводить правильно, иначе отопление будет некачественным.

Преимущества и недостатки

Тепловые насосы – это оборудование для отопления дома, которое имеет достаточно много преимуществ. К ним можно отнести:

  • Установка такого оборудования может осуществляться в любой точке земного шара, то есть в любых климатических условиях можно использовать альтернативную энергию.
  • Экологичность. Эти установки не загрязняют атмосферу.
  • Эффективность отопления загородного дома тепловым насосом при минусовых температурных режимах. Но практика показывает, что при сильных морозах отопительный процесс не слишком качественный.
  • В летнее время некоторые модели можно использовать как кондиционер, то есть воздушная установка работает и на охлаждение.
  • Использование не только для отопления, но и для других нужд, то есть ГВС и «теплый пол».
  • Большой срок эксплуатации. Только если сделан правильный расчет мощности оборудования.

К преимуществам можно отнести и то, что сконструировать тепловой насос можно своими руками, произведя правильные расчеты. Если приобрести готовую установку, то она оснащена автоматикой.

Также все производители относят к преимуществам тепловых агрегатов, то, что они очень экономичны, так как с ними можно сэкономить на топливе или коммунальных счетах на отопление. Но с этим фактом можно поспорить, так как сама установка имеет большую стоимость и при минусовой температуре (около -50С) такой тепловой насос потребляет в 2 раза больше электроэнергии.

К недостаткам отопления частного дома тепловым насосом относятся:

  • Не во всех населенных пунктах есть специализированные компании, которые устанавливают и обслуживают такие установки. Очень важно, чтобы расчет мощности и т.д. делали квалифицированные специалисты.
  • Не всегда это оборудование может быть установлено, этому могут способствовать различные технические параметры.
  • Высокая стоимость самого агрегата.

Принцип работы

Основная задача теплового насоса – это преобразовывать энергию с низким потенциалом в высокопотенциальную энергию. Основой этому стают физические и химические процессы.

А именно, тепловая энергия извлекается из окружающей среды – воздух, вода (подземные воды и водоемы), грунт. Эта низко потенциальная энергия, которую тепловой насос обогащает благодаря хладагенту и передает теплоносителю уже в систему отопления частного дома.

Схема работы с комплектующими частями
Рис. 4 Схема работы с комплектующими частями

В комплектации теплового насоса есть такие основные элементы:

  • Конденсатор;
  • Испаритель;
  • Компрессор.

Хладагент циркулирует в замкнутом контуре. Для того чтобы в этом контуре было нужное давление применяется компрессор. Он нагоняет нужный уровень давления для того чтобы хладагент правильно действовал на теплоноситель. Как правило, хладагент в замкнутом контуре находится в жидком состоянии. Также там установлен расширительный клапан, именно благодаря ему создаются места с высоким и низким давлением.

Когда хладагент сжимается под воздействием высокого давления, то начинает нагреваться. Выходя из компрессора хладагент, имеет наивысшую температуру. Закипание хладагента происходит при температуре около -100С. Тогда он преобразуется в газ. Далее он поступает в теплообменник, где отдает тепловую энергию системе отопления.

После этого хладагент остывает и направляется в испаритель. При этом он превращается обратно в жидкость.

Система отопления загородного дома тепловым насосом делится на 3 основных части:

  1. Зонд или наружный контур – это трубопровод больших размеров, который помещается в среду, из которой будет забираться энергия. Именно эта часть системы забирает альтернативную энергию и передает ее дальше в тепловой насос. Зависимо от того какой вид теплового насоса змеевик находится в земле, в водоеме, в скважине, а в случае воздушного насоса он размещается на продуваемом участке загородного дома.
  2. Тепловой насос.
  3. Система отопления, контур внутри помещения. Это теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель. Воздушное устройство для отопления может функционировать без традиционной системы, это так называемый кондиционер.

Рекомендации при монтаже своими руками

Сделать тепловой насос для отопления дома своими руками (рис. 5) можно, но при этом нужно помнить, что если не провести правильные расчеты, то установка не будет функционировать, так как нужно. Работа по сборке насоса своими руками должна осуществляться в соответствии с чертежом. Чертеж рисуется уже с учетом всех расчетов мощности.

Пример теплового насоса, сделанного своими руками
Рис. 5 Пример теплового насоса, сделанного своими руками

При расчете мощности нужно учитывать такие факторы:

  • Площадь дома, объем помещений;
  • Расчет теплопотерь;
  • Нужный температурный режим;
  • Учет всех материалов, из которых построен дом;
  • Все необходимые контуры и точки разбора;
  • Система вентиляции.

Статьи по теме:
Тепловой насос грунт-водаТепловой насос грунт-вода