Применение теплового насоса для отопления дома

Стоимость у ведущих производителей

Тепловые насосы давно применяются в Европе и Америке, изготовителями накоплен большой опыт по проектированию и производству такого оборудования. Цена зависит от мощности насосов, от степени насыщенности системы приборами контроля и управления.

Производитель Модель Особенности Мощность, кВт Цена, рублей
Термонасос C А -7 Нагрев, компактный моноблок 7 8679 0
CW-42 Нагрев и охлаждение, пульт управления режимами 42 680400
Waterkotte Basic Line Ai1 Geo Отопление, кондиционирование, бак для ГВС, привлекательный дизайн 4,8 660140
Eco Touch DS 5027 Ai Интеллектуальная система управления 19,7 944570
Danfoss DHP-L Opti Pro Рассол в накопительном контуре 5,8 599500
DHP-M Погодозависимое управление 21 1777590

Стоимость установки теплового насоса зависит от площади дома, выбора источника тепла. Для дома площадью 100–150 м2 минимальная цена таких работ — 400000 рублей, для здания в 230–300 м2 – 600000 рублей.

Основные виды геотермальных тепловых насосов

Всего выделяют четыре типа специализированных коллекторов, поставляющих тепловую энергию. К ним относятся:

  • Горизонтальные тепловые насосы, располагаемые на глубине около полутора метров — именно на том уровне, который залегает глубже промерзания грунта. Данный вариант предпочтителен для жилых объектов.
  • Вертикальные тепловые насосы, располагающиеся в специальных скважинах глубиной около полутора сотен метров. Данное решение становится актуальным в том случае, когда территории для горизонтального размещения контура попросту нет.
  • Грунтовые водные насосы подразумевают циркулирование воды по системе геотермального теплового насоса, которая выступает в качестве рабочей теплообменной жидкости. После того как она проходит по всему контуру, завершающим этапом является её благополучное возвращение в грунт.
  • Водные тепловые насосы — самый привлекательный вариант в плане стоимости. Располагать их можно в любом водоеме, глубина промерзания которого выше глубины закладки оборудования. Также в процессе установки необходимо соблюсти существующие требования по объёму воды в водоеме и его размерам.

На сегодняшний день все четыре типа коллектора используются достаточно активно, выбирают их, исходя из условий эксплуатации и возможностей пользователя — характеристик здания, бюджета и др.

Рекомендуемое оборудование

Как работает тепловой насос

Любой теплонасос состоит из испарителя, конденсатора, расширителя, понижающего давление, и компрессора, который давление повышает. Все эти устройства соединены в один замкнутый контур трубопроводом. По трубам циркулирует хладагент, инертный газ с очень низкой температурой кипения, поэтому в одной части контура, холодной, он представляет собой жидкость, а во второй, теплой, он переходит в газообразное состояние. Точка кипения, как известно из физики, может меняться в зависимости от давления, вот зачем нужны в этой системе расширитель и компрессор.

Предположим, что снаружи теплоноситель циркулирует по трубам, уложенным в земле, поскольку он имеет низкую температуру, то проходя по ним, он нагревается, даже когда внешняя температура составляет всего около 4-5 С. Поступая в испаритель, который выполняет функцию теплообменника, теплоноситель отдает полученное тепло во внутренний контур системы, который заполнен хладагентом. Даже этого тепла достаточно, чтобы хладагент перешел из жидкого в газообразное состояние.

Какой дом Вам нравится больше?
Дом из бруса 17.23%

Кирпичный дом 8.76%

Бревенчатый дом 7.01%

Дом из газобетонных блоков 20.44%

Каркасный дом 30.22%

Дом из пеноблоков 16.35%
Проголосовало: 685

Двигаясь дальше, газ перемещается в компрессор, где под действием высокого давления сжимается, а его температура при этом повышается. Став горячим, газ поступает в конденсатор, который также является теплообменником. В нем происходит передача тепла от горячего газа к теплоносителю обратного трубопровода, входящего в отопительную систему дома. Отдав тепло, газ охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, в то время, как нагретый теплоноситель поступает в систему горячего водоснабжения и отопления. Проходя через редукционный клапан расширителя, сжиженный газ снова попадает в испаритель – цикл замыкается.

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.

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.

Тепловой насос для отопления, стоимость и расходы на эксплуатацию

Мощность теплового насоса подбирается в зависимости от тех функций, которые на него будут возложены. Если только отопление, то расчеты можно произвести в специальном калькуляторе, учитывающем тепловые потери здания.

Стоимость теплового насоса зависит не только от мощности, но и от надежности и запросов производителя. Например, агрегат мощностью 16 кВт российского производства обойдется в 7000 у.е., а иностранный насос RFM 17 мощностью 17 кВт стоит порядка 13200 у.е. со всем сопутствующим оборудованием, кроме коллектора.

Следующей строкой расходов будет обустройство коллектора. Она тоже зависит от мощности установки. Например, для дома 100 м2, в котором везде установлены теплые полы (100 м2) или радиаторы отопления 80 м2, а также для подогрева воды до +40 °С объемом 150 л/час потребуется выполнить бурение скважин под коллекторы. Такой вертикальный коллектор обойдется в 13000 у.е.

Коллектор на дне водоема обойдется чуть дешевле. При таких же условиях он будет стоить 11000 у.е. Но лучше стоимость монтажа геотермальной системы уточнять в специализирующихся компаниях, она может очень сильно отличаться. Например, обустройство горизонтального коллектора для насоса мощность 17 кВт обойдется всего в 2500 у.е. А для воздушного теплового насоса коллектор не нужен вовсе.

Применение теплового насоса для отопления дома

    Тепловой насос для отопления, бивалентная система c солнечным коллектором

В ежемесячную стоимость отопления тепловым насосом входят только расходы на электроэнергию. Рассчитать их можно так – на насосе должна быть указана потребляемая мощность. Например, для вышеупомянутого насоса мощностью 17 кВт потребляемая мощность составляет 5,5 кВт/час. Всего отопительная система работает 225 дней в году, т.е. 5400 часов. С учетом того, что тепловой насос и компрессор в нем работают циклически, то расход электроэнергии необходимо уменьшить вдвое. За отопительный сезон будет потрачено 5400ч*5,5кВт/ч/2=14850 кВт. Умножаем количество затраченных кВт на стоимость энергоносителя в Вашем регионе.

Обратите внимание, что чем меньше потребляемая мощность теплового насоса, тем меньше ежемесячные расходы. Тепловые насосы выгодны при использовании в бивалентных системах

В дополнение к насосу можно установить солнечный коллектор, который сможет полностью обеспечивать насос электроэнергией летом, когда тот будет работать на охлаждение. Для зимней подстраховки можно добавить теплогенератор, который будет догревать воду для ГВС и высокотемпературных радиаторов

Тепловые насосы выгодны при использовании в бивалентных системах. В дополнение к насосу можно установить солнечный коллектор, который сможет полностью обеспечивать насос электроэнергией летом, когда тот будет работать на охлаждение. Для зимней подстраховки можно добавить теплогенератор, который будет догревать воду для ГВС и высокотемпературных радиаторов.

Стоимость установки

Расходы на монтаж теплового насоса во многом зависят от внешнего источника открытый водоем, скважина или грунтовый коллектор. Работы по созданию и установке этих элементов имеют разную специфику и стоимость. Цена зависит от принятых в регионе расценок и тарифов, от расстояния до водоема или скважины и прочих факторов.

  • площадь дома 90–125 кв. м. — от 350 000 рублей
  • при площадь дома от 200 до 280 кв. м — установка теплового насоса обойдется от 500 000 рублей

Например, специалисты утверждают, что пользоваться тепловой энергией воды из водоема, находящегося на расстоянии более 100 м от дома нерентабельно. Тем не менее, при наличии возможности, установка с питанием от открытого водоема является наиболее выгодной и рациональной. Бурение скважины требует получения массы разрешений, использования специальной техники. Устройство коллектора выводит из эксплуатации большую площадь земли. Возможность значительно сэкономить — самостоятельный монтаж системы, выполнение установки своими руками или с помощниками из числа близких людей и друзей.

Подготовительные работы перед эксплуатацией

Приобретение комплекта оборудования еще не означает, что все готово к полноценному функционированию. Понадобится обеспечить подключение оборудования к системе отопления в доме и к наружной системе циркуляции воды. Потребуется выполнить массу различных мероприятий, без которых комплекс работать не будет. Рассмотрим их детальнее.

Выбор оптимального источника воды

Источник воды должен быть расположен поблизости от жилья

Это важно, поскольку в зимнее время транспортировка воды производится по поверхности земли, существует опасность перемерзания трубопроводов. Если организовать рытье траншей и укладку в них труб, то стоимость всего комплекта существенно увеличивается

При большом удалении источника (более 100 м) придется отказываться от использования воды из открытого водоема и пользоваться грунтовыми водами из скважины. Такой вариант имеет недостаток — заранее неизвестно качество воды. Поведение скважины также под вопросом, если ее стенки будут неустойчивы, склонны к обрушению или заиливанию, то вскорости может возникнуть необходимость повторного бурения.

Установка тепловой системы с использованием скважины

Для питания системы понадобится пробурить две скважины. Одна из них — дебетовая (подающая), из нее производится забор воды для комплекса. Вторая скважина — приемная, в нее производится сброс отработанной, прошедшей через испаритель теплового насоса жидкости. Наличие двух скважин делает дороже создание системы обогрева, но обеспечивает точку сброса отработанной воды и позволяет пополнять объемы водоносных горизонтов. Нарушение баланса объемов грунтовых вод — крайне опасное и непредсказуемое мероприятие, поэтому необходимо заботиться о максимальном смягчении возможных последствий.

Устройство дебетовой скважины

Глубина дебетовой скважины не должна превышать 50 м, иначе ее эксплуатация станет нерентабельной. Понадобится использование мощного насоса, стоимость которого высока, а потребление электроэнергии ставит под вопрос целесообразность всей затеи с использованием теплового насоса.

Объем воды, который должна обеспечить дебетовая скважина, рассчитывается по формуле:

  • где  — объем воды.
  • Q — теплопроизводительность насоса
  • потребляемая мощность насоса
  •  — разница температур на выходе из дебетовой скважины и на входе в приемную

Для проверки способности скважины обеспечить необходимый объем воды производится пробный забор в течение 3 дней Если за это время количество воды не убывает, скважина считается пригодной для эксплуатации.

Особенности приемной скважины

Приемная скважина должна располагаться по пути течения грунтовых вод. Поскольку заранее определить направление потока невозможно, то из двух скважин одну назначают дебетовой, а другую — приемной в случайном порядке. Если за время пробного забора температура воды падает, а объем уменьшается, назначение скважин изменяют, погружной насос переносят во вторую скважину.

Сливной трубопровод нельзя располагать над уровнем воды или слишком плотно опускать ко дну скважины — это вызовет заиливание или заболачивание полости. Трубопровод быстро забьется и потребует постоянной очистки. Для того, чтобы иметь возможность пользования системой, желательно иметь резервные скважины для быстрого переноса слива или питания.

Устройство системы с использованием водоема

Использование водоема делает запуск системы намного более дешевым и простым. Глубина водоема должна быть не менее 3 м (в теплых регионах достаточно 1 м). Необходимо, чтобы уровень воды был стабилен и не подвергался сезонным колебаниям. Оптимальный материал для труб — полиэтилен низкого давления

Необходимо учесть важность утепления и защиты трубопроводов от механического повреждения

Подготовка дома к установке теплового насоса

Установка системы теплового насоса требует качественной подготовки дома. Необходимо тщательное утепление, устройство системы обогрева (радиаторная система неэффективна, оптимальный вариант — теплый пол). Питание теплового насоса должно быть бесперебойным. Если помимо обогрева систему планируется использовать как источник ГВС, то понадобится организовать прием отработанной воды.

Принцип работы

Для тех, кто не совсем разбирается в теме, стоит пояснить, что такое тепловой насос воздух-вода. По сути, это «холодильник наоборот» – устройство, которое охлаждает воздух снаружи себя и нагревает воду, которая находится в баке. Дальше эту воду можно использовать для ГВС или обогрева дома.

Применение теплового насоса для отопления дома
Внутреннее устройство теплового насоса воздух-вода схематически

В тепловом насосе используется замкнутый цикл, он потребляет только электроэнергию. Его КПД измеряется как отношение затраченной электрической энергии к полученной тепловой. Эффективность тепловых насосов также измеряется в COP (Coefficient of performance). COP 2 соответствует КПД 200% и значит, что на 1 кВт электричества он даст 2 кВт тепла.

Установка дополнительного оборудования

В следующих случаях необходимо усовершенствовать существующую систему отопления:

Перекачка теплоносителя происходит естественным путем. Расширение нагревательной поверхности. Существующий в котле насос не обеспечивает равномерного распределения теплоносителя.

В каждой из этих ситуаций установка дополнительного устройства способна гарантировать качественное отопление каждой комнаты в доме.

Одним из способов решения этой проблемы является установка дополнительного циркуляционного насоса. Это решение будет гораздо более выгодным, чем полная замена основного оборудования на подходящее.

Большинство частных домов оснащены бесщелевыми насосами.

Особенностью конструкции системы является отсутствие специальных смазочных материалов.

Нагревательная жидкость действует как охладитель и смазывает вращающиеся элементы.

В этом смысле необходимо соблюдать следующие правила:

вал насоса строго горизонтален относительно земли; Направление потока теплоносителя должно соответствовать специальной маркировке на устройстве; Установка в секции системы с минимальной температурой жидкости.

Выполнение вышеуказанных рекомендаций обеспечит необходимые условия для работы насоса. Перегрев и включение системы защиты исключены.

Дополнительное оборудование для системы отопления подключается через центральный пульт управления, которым можно управлять.

Новые модели циркуляционных насосов имеют встроенную защиту и сопротивление току блокировки, что позволяет установить нормальное заземление.

Необходимо также следить за тем, чтобы жидкости не попали в непосредственный контакт с клеммной коробкой. Поэтому при установке клеммная коробка должна располагаться сбоку или сверху.

В чем заключается принцип работы теплонасоса?

Данная система состоит из теплового насоса, устройства забора и распределения тепла. При создании внутреннего контура теплонасоса используется компрессор, испаритель, дроссельный клапан и конденсатор. Электроэнергия необходима только для того, чтобы компрессор смог работать.

Разработка принципа работы прибора была произведена еще в 19 веке. Уже тогда он получил название «цикл Карно». Работа насоса заключается в следующем:

  • в коллектор производится подача незамерзающей смеси, в качестве которой можно использовать воду со спиртом, соляной раствор или гликолевую смесь. Ее задача заключается в поглощении тепловой энергии с последующей транспортировкой к насосу;
  • в испарителе энергия переходит к хладагенту, в результате чего последний начинает вскипать, превращаясь в пар;
  • в результате увеличения давления компрессора повышается температура;
  • через конденсатор вся тепловая энергия передается теплоносителю системы отопления, размещенной внутри дома, при этом хладагент, охлаждаясь, превращается в жидкое состояние и возвращается в коллектор.

Принцип работы и устройство

Применение теплового насоса для отопления дома

Коллектор располагается в глубинных скважинах (глубина около 200 метров) или в открытых водоемах: озерах, прудах или реках. Хорошая теплоемкость воды позволяет добиться высокой эффективности работы системы.

Как правило, в геотермальных насосах используются следующие компоненты:

  • внешний и базовый контур;
  • испаритель;
  • бойлер;
  • компрессор.

Внешний контур состоит из труб, по которым проходит грунтовая вода. Из специальной скважины она поступает в систему, по внешнему контуру отдает тепловую энергию, а затем сбрасывается в скважину для слива воды.

Бывает, что внешний контур, расположенный в подземном или открытом водоеме, заполняют антифризом и таким образом собирают окружающее тепло.

Возьмите на заметку: лучше всего тепловой насос будет работать с дополнительным тепловым оборудованием. Необходимая мощность насоса будет ниже, а следовательно вы снизите затраты в его установку.

Применение теплового насоса для отопления дома

Принцип действия теплонасоса вода-вода. (Для увеличения нажмите)

В нем совершается сжатие хладагента, а впоследствии он передается в конденсатор, а после этого хладагент из газообразного переходит в жидкое состояние. Благодаря этому вырабатывается тепловая энергия, которая и нагревает уже систему отопления здания.

Проще всего, конечно, понять принцип действия на примере холодильника. Морозильную камеру погружаем в воду с постоянной плюсовой температурой, тепловой насос отбирает у нее тепло и возвращает назад уже жидкость, охлажденную примерно на 5 градусов. А тепло остается в вашем доме.

Обратите внимание: cильные, и постоянные перемены в температуре воды, ухудшают эффективность работы насоса. Стабильная температура, как у подземной грунтовой воды (около 6-13 градусов) — идеальный вариант.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Тепловой насос воплотил в себе принцип цикла Карно. Он заключается в том, что движущееся вещество по замкнутой системе и меняющее под воздействием химических, физических или термических факторов свое агрегатное состояние из жидкого в газообразное высвобождает и поглощает огромное количество тепловой энергии.

Даже зимой в природных источниках на определенной глубине сохраняется положительная температура, поэтому из них круглый год можно извлекать тепловую энергию. Единственный недостаток установки – высокий расход электроэнергии и необходимость закупки дополнительного оборудования.

Применение теплового насоса для отопления дома
На схеме изображена траектория циркуляции воды и хладагента. Система позволяет получать тепловую энергию, независимо от сезона

Основные элементы теплового насоса вода-вода:

  • компрессор;
  • испаритель;
  • конденсатор;
  • расширительного индукционного клапана;
  • автоматическая система, осуществляющая контроль показателей;
  • множественные магистрали из медных труб;
  • рабочее вещество (хладагент).

С помощью специального насоса вода поступает по трубкам из источника в тепловую установку, после чего взаимодействует с газом (фреоном), закипающим при температуре +2-3 градуса. Фреон поглощает часть тепла воды и всасывается компрессором, где во время сжатия его температура повышается.

Применение теплового насоса для отопления дома
Оборудование теплового насоса занимает немало места, но предоставляет возможность избавиться от коммунальной зависимости

Далее хладагент поступает в конденсатор, после чего горячее вещество нагревает воду до заданной температуры (от +40 до +80 градусов), которая транспортируется по трубам системы отопления.

Охлажденная вода поступает в испаритель, затем сливается в приемную скважину. После прохождения конденсатора хладагент становится жидким и собирается на дне элемента, затем через дроссель возвращается в исходное место. Далее цикл повторяется.

Работа внутреннего блока геосистемы вода-вода направлена на нагрев теплоносителя для отопительных контуров и воды для горячего водоснабжения.

Тепловые насосы, выпускаемые для обустройства малоэтажных построек, радуют небольшими габаритами. Используют они воду из открытых водоемов, скважин и антифриз из замкнутых систем, уложенных в земле.

В зависимости от конструкции и технического оснащения тепловые насосы расходуют от 5 до 25% энергии, остальная энергия идет на обеспечение инженерных систем.

Принцип тепловых насосов вода-вода

Принцип работы тепловых насосов типа вода-вода основан на отборе тепла из водной среды и передаче его в водяную систему отопления (тёплый пол или радиаторы), а также подогрев воды для кухни или ванной. Отбор тепла из воды происходит следующим образом:

Незамерзающая смесь с высокой теплоёмкостью с помощью насоса циркулирует в воде и поглощает из неё тепловую энергию. Затем эта смесь через теплообменник передаёт поглощённое тепло хладагенту с низкой температурой кипения. При получении тепла хладагент вскипает и переходит в газообразное состояние. Здесь в работу вступает компрессор, который повышает давление газообразного хладагента, соответственно повышая его температуру. Затем горячий хладагент через другой теплообменник передаёт своё тепло в систему отопления и охлаждается. При охлаждении хладагент переходит в жидкое состояние. Этот процесс происходит непрерывно.

Применение теплового насоса для отопления дома
Стоить отметить, что применение тёплого пола в случае использование теплового насоса типа вода-вода для отопления будет давать наилучший эффект. А всё потому, что эффективность теплового насоса тем выше, чем меньше разница в температуре между средой, откуда отбирается тепло, и средой, куда оно поставляется. А, как известно, для эффективного обогрева тёплый пол необходимо нагревать до меньшей температуры, чем традиционные радиаторы.
Есть несколько методов извлечения тепловой энергии из воды.
В первом случае в тепло насос типа вода-вода подаётся проточная вода (например, подземные грунтовые воды), или же вода, которая используется в технологических процессах (сбросная). В случае использования грунтовых вод может быть два варианта:

Для первого необходимо бурение двух скважин – одна для извлечения воды, а другая – для сброса отработанной. Эта вода подаётся непосредственно в тепло насос (в первый или промежуточный контур).

Применение теплового насоса для отопления дома
При втором варианте вода не извлекается из-под земли. Бурится одна скважина, в которую заводится петля с незамерзающей жидкостью, с помощью которой и происходит отбор тепла из грунтовых вод. Однако, использование таких источников влечёт за собой интенсивное вмешательство в гидрологию, поэтому требуется согласование с соответствующими службами надзора.

Применение теплового насоса для отопления дома
Также возможен метод извлечения тепловой энергии воды из природных незамерзающих водоемов. При этом методе петля из специальных труб помещается на дно незамерзающего водоёма и закрепляется там при помощи гирь. По этой петле циркулирует незамерзающая жидкость, которая отбирает тепло и передаёт его в тепловой насос для отопления дома и подогрева горячей воды.
Основные преимущества тепло насоса типа вода-вода:

Постоянная положительная температура грунтовой воды и воды на дне водоемов зимой, что обеспечивает круглогодичное отопление и подогрев горячей воды; высокая эффективность преобразования тепловой энергии, что даёт возможность экономии до 80% ресурсов, по сравнению с традиционными системами отопления; высокая надёжность, автономность и долговечность работы.
Следует сказать, что использование источников тепловой энергии в виде подземных вод или незамерзающих водоёмов являются наиболее подходящими для отопления частного загородного дома. Поэтому, если вы планируете построить загородный дом, необходимо ещё на стадии проектирования произвести все необходимые расчёты для выбора тепло насоса и типа отопления.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

пять × 3 =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector