Что такое тепловой насос? Назначение, принцип работы, виды насосов, монтаж и настройка

При выборе альтернативы стандартным системам отопления, желательно знать, что такое тепловой насос? Подобная конструкция активно эксплуатируется за рубежом, в России подобная конфигурация является новинкой. Это связано с высокой стоимостью оборудования и его монтажа, а также недостаточным багажом знаний обо всех тонкостях и преимуществах указанного приспособления. Для справки: подобными способами отапливается более 90% домов в Норвегии и Швеции. Рассмотрим особенности и характеристики данной конструкции.

Тепловой насос для дома

Описание

Что такое тепловой насос? Этот прибор представляет собой помпу, которая поглощает из окружающей среды потенциально низкую тепловую энергию, передающую ее в теплоснабжающие системы с повышенной температурой. Стоит отметить, что большинство природных ресурсов обладают запасами энергии, включая мороз. Даже в самую суровую зиму жилище может обогреваться за счет естественной энергии.

Модификация рассматриваемых приспособлений зависит от типа источника получаемой энергии (земля, воздух, вода). Самым популярным и практичным приспособлением считается геотермальный агрегат, трансформирующий энергию грунта. Кроме того, он оптимально подходит для отечественных климатических особенностей. Это вполне актуально практически для всех регионов РФ.

Принцип работы

Геотермальный тепловой насос для дома функционирует по одному из трех принципов:

  1. Через специальную трубу в скважине подземные воды отбираются на поверхность. Они обладают определенным температурным режимом, проходя сквозь обменник, передают имеющееся тепло, которое и обогревает жилище. После этого вода естественным способом (по течению) возвращается обратно.
  2. В отверстие скважины на глубину 70-100 метров опускают емкость с антифризом, температура которого отличается от аналогичного показателя окружающей почвы. Грунтовый тепловой насос разгоняет жидкость и далее подает его на термический обменник. В результате указанного процесса происходит отдача тепла.
  3. В этом варианте бурение скважины не требуется. Стоит отметить, что дом должен располагаться недалеко от водоема. Рабочая магистраль прокладывается по дну пруда, вследствие чего происходит перекачка воды с дальнейшим извлечением тепла из нее. Нюансом этого метода является достаточная глубина водоема, которая даст возможность добывать энергию подо льдом до 15 кубометров доступной воды.

Эксплуатация геотермальной системы, как и других аналогов, позволяет не только обогреть жилой сектор, но и отопить гараж, теплицу, прочие коммуникации.

Схема подключения теплового насоса для дома

Достоинства

Что такое тепловой насос и для чего он нужен, указано выше. Далее разберемся в преимуществах этой системы.

  1. Высокий коэффициент полезного действия. Из одного киловатта расходника (электроэнергии) выходит порядка 4-6 киловатт тепловой подачи. Это на порядок больше любых традиционных топливных котлов.
  2. Автономность прибора заключается в том, что для его функционирования не требуется органический материал. Это избавляет от проблемы прокладывания соответствующих коммуникаций.
  3. Универсальность. В одном комплекте комбинируются узлы подачи воды, тепла и охлаждения.
  4. Высокий уровень безопасности. В отличие от котлов, которые потенциально могут взорваться или загореться, указанная конструкция не включает в себя элементы, при нагревании которых может произойти пожар. Кроме того, все детали безопасны в плане экологической среды и термических перепадов.
  5. Надежность работы агрегата гарантируется встроенной автоматикой, которую может обслуживать оператор без специальных навыков.
  6. Длительный рабочий ресурс. Устройство служит от 30 до 50 лет, что значительно выше показателей стандартных систем отопления.
По теме:  Что делать и о чем говорить, если вы застряли в лифте с генеральным директором

Особенности

Работа теплового насоса осуществляется не только экономично, но и практично. Об этом свидетельствуют следующие факты:

  • минимальная площадка под обустройство (зонд располагается под землей, что исключает его повреждение);
  • окружающая среда не загрязняется, что соответствует всем международным стандартам;
  • не требуется специальное разрешение на установку данного оборудования, что существенно упрощает процесс оформления документации на всем этапе стройки;
  • окупается конструкция за пару лет.

Фото теплового насоса для дома

Действие и обслуживание

Работа теплового насоса для дома идентична функционированию привычного для всех холодильника. Разница заключается в том, что вместо холода, агрегат выдает тепло. Активным веществом в данной системе выступает фреон. Это жидкостный газ, который имеет низкую температуру кипения. Испаряясь, он забирает тепло, возвращая его в процессе конденсации. Для обеспечения нормальной работы, размеры приспособления не должны превышать габариты стандартной стиральной машины-автомат.

Тепловой насос — принцип действия по внутреннему контуру:

  • рабочая система находится в воде или под землей;
  • в схему конструкции входит коллекторный обменник и связующие трубопроводы с внутренним взаимодействием с подачей от грунта либо воды;
  • в систему входят коммуникационные устройства, настроенные на общую комплектацию;
  • имеется возможность управления системой посредством контроля процесса через персональный компьютер либо планшет (смартфон).
  • узел охлаждения рассчитан на центральное и локальное расположение систем охлаждения;
  • имеется добавочный насосный блок, отвечающий за прогрев полов.

Конструкционные нюансы

Система тепловых насосов предусматривает распределение тепла по всей площади равномерно. Зоны перегрева при этом не наблюдаются, максимальная температура теплоносителя обычно не превышает 33-х градусов. Статистика показывает, что это на 2-3 процента ниже в плане экономии, по сравнению с радиаторами стандартного типа.

Конструкционно данный вид отопления подразделяется на две разновидности: бивалентную и моновалентную системы. Обе конфигурации включают в себя теплообменный коллектор и радиаторы со связующими трубами. Также к ним подключаются фитинги с прокладками и кранами.

По теме:  Светильник из труб своими руками

Элемет для теплового насоса

Отопление

Обогрев тепловым насосом жилища в регионах с суровым климатом актуальнее производить при помощи бивалентной конструкции. Благодаря второму источнику подачи тепла, расширяется диапазон поставляемых температур, что позволяет достичь показателя до 20 градусов по Цельсию.

Стоит отметить, что мощность при монтаже теплового насоса ограничивается 75-80 процентами от возможного эффекта. Недостающие параметры компенсируются за счет дополнительного источника тепла. При этом перепады рабочих показателей являются незначительными. Если ориентироваться на полноценное отопление геотермальной системой, в систему доступно подключить водный электронагреватель, который нормально будет работать, если окружающая температура не упадет ниже 20-ти градусов мороза.

Сравнение с альтернативными источниками

Установка теплового насоса актуальна в регионах, где нет глобального газопровода, а баллонный источник тепла не всегда выгодно и практично покупать. По сравнению с дровами и углем, рассматриваемая система намного эффективнее и не требует значительных трудовых затрат.

Прочие преимущества:

  • котел с жидким хладагентом требует значительных расходов исходного материала и специального помещения, что неуместно для небольших загородных домиков;
  • электрическое отопление обходится существенно дороже;
  • газовое оборудование также недешево и требует всяческих разрешений и правил установки.

Невзирая на то, что установка теплового насоса дороже монтажа газового оборудования, энергия из окружающей среды впоследствии не требует ежемесячной оплаты. Экономический эффект проявится буквально за несколько месяцев.

Тепловые домашние насосы

Окупаемость

В числовом значении результативность рассматриваемого агрегата не так просто вычислить. Данные сведения зависят от начальной стоимости агрегата и условий его эксплуатации. При любом раскладе, количество потребляемой энергии указанным приспособлением меньше в 3-4 раза, чем у альтернативных систем отопления.

Максимальная эффективность достигается при соблюдении следующих правил:

  1. Отапливаемое помещение должно быть утеплено до параметра потерь не менее 100 Вт/кв. м. Эта взаимосвязь является определяющим фактором в выгодности монтажа теплового насоса.
  2. Подключаться рассматриваемое оборудование должно к низкотемпературным источникам отопления. Термический диапазон указанных поставщиков должен варьироваться в пределах 30-40 градусов по Цельсию (теплые полы, конвекторы, кондиционеры и тому подобное).

Тепловой насос в разреза

Монтаж и обслуживание

Теплообменник во всей системе является самым «многострадальным» узлом. При монтаже часто допускаются ошибки в плане занижения рабочих диаметров труб. Если убрать экономию на материалах, желательно использовать полиэтиленовые магистрали и соединители, которые хорошо переносят термические колебания. Применение полипропилена категорически не рекомендуется.

По теме:  10 фактов о детях, которые следовало бы знать до их рождения

Соединяют все части трубопровода при помощи элементов, которые соответствуют требованиям правил подземного монтажа и надежности. Еще не следует в этом случае использовать компрессионные дешевые фитинги, дающие течь после нескольких месяцев эксплуатации. Оптимальный вариант — применение электрофузионной сварки.

Немаловажно грамотно применять прокладки для скважин, которые дают возможность обеспечить максимальный контакт термического зонда с почвой. Для этого, подготовленные гнезда в грунте заполняют составом, имеющим характеристики по проводимости тепла, не ниже, чем у самого грунта. Это может быть песок с малым включением цемента или бетона. Щебневые и подобные растворы с остроконечными компонентами лучше исключить.

Типичные ошибки

Чтобы понять, что такое тепловой насос, необходимо помнить о характерных ошибках, которые допускают пользователи при монтаже указанного приспособления.

Сюда относится:

  1. Недостаточная длина проводящих труб первичного контура. Это чревато замерзанием хладагента, исправляется проблема путем перекладки трубопровода либо оборудованием дополнительного контура.
  2. Уменьшение диаметра сопряженных элементов. В итоге снижается мощность всей системы, что требует повторной перекладки теплообменника.
  3. Максимально близкое размещение нитей контура влечет замораживание жидкости в системе. Понадобится дополнительный обвод или перекладывание существующей конструкции.
  4. Применение компрессионных фитингов и полипропиленовых деталей. Хладагент в системе замерзает, наблюдается его протечка в местах соединения. Выход из ситуации — демонтаж объекта и укладка его по новому проекту.

Монтаж теплового насоса

Подытожим

Исходя из указанной информации, тепловой насос станет хорошей и экономичной альтернативой традиционным методам отопления. Монтаж подобного оборудования, кроме указанных плюсов, гарантирует владельцу независимость от внешних факторов (перебоев с поставкой газа или электроэнергии). Кроме того, природная энергия не требует оплаты и имеется в неограниченном количестве.