Отопление частного дома – серьезный вопрос, который желательно продумать заранее. Есть несколько классических подходов, часть из которых постепенно уходит в прошлое. На смену традиционным газовым или электрическим котлам приходят более технологичные решения.
Одним из самых перспективных решений для частного дома — тепловой насос для отопления, предполагающий применение альтернативных видов энергии.
Содержание
Принцип работы теплового насоса
Тепловую энергию в том или ином виде удается найти везде. Она в воде, воздухе и земле. Задача теплового насоса – отыскать источник этой энергии и передать ее в систему отопления. И тут работа связана не столько с нагревом некого теплоносителя, сколько с перекачкой найденной тепловой энергии из источника.
Такой подход отличается повышенной эффективностью и способствует экономии. При грамотном монтаже, отопительные системы успешно преобразуют 1 кВт электроэнергии в 3-5 кВт тепла.
Тепловые насосы постепенно распространяются среди владельцев частных домов, которые уже успели оценить разумное энергопотребление и отличное тепловыделение.
Работа агрегата основана на специальном хладагенте, представляющем собой вещество с функцией накапливать и передавать тепло. Такие составы получили распространение в качестве рабочего компонента холодильников.
Принцип работы теплового насоса предполагает прохождение некого цикла. Сначала хладагент внутри насоса охлаждается на 5 градусов в специальном испарительном отделе. Затем он поступает в компрессор, который отвечает за сжатие и нагрев смеси. Далее нагретый газ направляется в теплообменник и передает энергию в отопительную магистраль. Конденсат хладагента вновь попадает внутрь и повторяет цикл.
Некоторые модели насосов рассчитаны исключительно на нагрев, тогда как другие способны функционировать также в реверсивном режиме. Они будут полезны в летнее время, помогая охлаждать помещения.
Устройство
Любой тепловой насос включает в себя следующие элементы:
- Компрессор. Основной компонент, отвечающий за повышение давления и нагрев паров после кипения хладагента. Тут же реализуется транспортировка разогретого пара в сторону конденсатора.
- Испаритель. Емкость, в которой жидкий хладагент превращается в пар. Система разогревает вещество и способствует его испарению.
- Конденсатор. Обеспечивает передачу собранной тепловой энергии внутреннему контуру отопительной системы. Серийные насосы оснащаются пластинчатыми теплообменниками из легированной стали или меди.
- Дроссельный клапан. Размещается в месте преобразования среды высокого давления в среду низкого давления. Делит контур насоса на две части. Дроссельный клапан регулирует поток хладагента к испарителю.
За перенос тепла в насосах отвечают специальные хладагенты – жидкости с низкой температурой кипения. Чаще всего применяются аммиак и различные фреоны, соответствующие предъявляемым требованиям.
Плюсы и минусы
Задумываясь об установке теплового насоса для отопления частного дома, рекомендуется заранее изучить все особенности, а также плюсы и минусы подобного решения.
К преимуществам агрегата можно отнести:
- относительно небольшой расход электроэнергии на отопление всего дома;
- неприхотливость оборудования к обслуживанию и разного рода диагностическим мероприятиям;
- минимальные затраты на эксплуатацию независимо от условий использования;
- универсальность монтажа, позволяющая установить конструкцию практически в любом месте и находить наиболее удобный источник тепла;
- эффективная замена традиционным методам отопления на газе при удаленности магистрали;
- полностью автоматическая работа, не требующая восполнения топлива;
- отсутствие загрязнений окружающей среды вредными выбросами;
- высокий уровень пожарной безопасности, обусловленный минимальными рисками перегрева насоса;
- долгий срок службы;
- возможность использования в том числе при низких температурах до -15 градусов.
Есть у эксплуатации теплового насоса и некоторые недостатки:
- невозможность нормальной работы при температурах ниже -15 градусов без дополнительных теплоисточников;
- довольно высокая стоимость оборудования и существенные затраты на монтаж системы;
- в некоторых случаях для эффективной работы системы потребуется перепланировка или даже капитальный ремонт дома с внесением изменений в отопительные магистрали;
- нанесение некоторого ущерба экологии из-за понижения температуры грунта вокруг магистрали с хладагентом.
Использование тепловых установок в мире
Тепловые насосы в наше время активно применяют для отопления и кондиционирования жилых домов, промышленных зданий и многоквартирных построек. В Швеции уже более 90% зданий отапливается именно этим способом, позволяющим сократить расходы на электроэнергию и другие виды топлива.
Отопительные системы на основе геотермальных и аэротермальных источников широко распространены в Японии, Европе и США. Технологии развиваются и совершенствуются уже более 50 лет.
В России применение тепловых насосов для отопления домов все еще является не самой распространенной практикой. Но в любом случае, мировой опыт указывает на высокую эффективность и экономичность такого подхода. Так что в ближайшем будущем имеет смысл ожидать положительную динамику в том числе среди отечественных застройщиков и собственников.
Виды тепловых насосов
Тепловые насосы классифицируются в зависимости от того, какой источник применяется для выработки энергии. Ниже представлены наиболее популярные решения.
Земля — вода
Геотермальная разновидность отопления, предусматривающая извлечение тепловой энергии из земли с последующей передачей ее в систему водяного отопления. Также подход эффективен при использовании антифриза в качестве основного теплоносителя.
Воздух — воздух
Популярный тип, более известный под названием «сплит системы». В данном случае тепловой насос собирает энергию из воздуха на улице, а затем передает ее внутрь. Довольно эффективная модель, которая хорошо работает до минус 15-25 градусов снаружи. Если температура опустится ниже этой отметки, обойтись без дополнительных источников тепла не удастся.
Воздух — вода
Не самая распространенная система отопления, в которой источником тепла является уличный воздух. Эффективность напрямую зависит от погодных условий и может резко упасть при значительном понижении температуры на улице.
Вода — вода
Еще один геотермальный вид отопления, для которого источником тепловой энергии выступает расположенная ниже глубины промерзания вода. С ее помощью обеспечивается нагрев воды, применяемой в системе отопления дома.
Как правильно выбрать насос
Выбор теплового насоса – не самая простая задача, особенно если у покупателя отсутствует опыт использования подобных агрегатов.
Перед покупкой необходимо исследовать участок и найти на нем наиболее эффективный источник термальной энергии. Оптимальным считается вариант, в котором рядом с отапливаемым домом расположен водоем. В этом случае можно избежать затратных земляных работ и воспользоваться насосом вода-вода. Магистралями могут выступать обычные полиэтиленовые трубы, которые помещаются на дно водоема.
В рамках организации насоса грунт-вода на небольшом участке целесообразно использовать геотермальные зонды. В этом случае потребуется вырыть скважину глубиной не менее 100 м с диаметром 200 мм. В каждую из таких скважин погружают зонд. От количества зондов напрямую зависит эффективность и производительность системы отопления.
На большом участке может работать горизонтальная система, закапываемая на глубину 1,5 м. Такой вариант хорошо накапливает тепло, удобно обслуживается и не требует дорогостоящих манипуляций во время организации.
На участках с сильными постоянными ветрами хорошо будет работать насос воздух-воздух. Монтаж и настройка параметров системы без проблем выполняются самостоятельно, без использования сложного оборудования.
Монтаж своими руками
Порядок установки теплового насоса своими руками зависит от того, какой тип источника энергии был выбран для отопления дома. Проще всего устанавливать систему воздух-вода, включающую в себя вентилятор, компрессор и два канала.
Алгоритм работы:
- Из медной трубы создать змеевик, после чего сверху установить трубу для подачи хладагента.
- Закрепить змеевик в емкости из пластика, которая будет выступать в качестве испарителя.
- Установить терморегулирующий клапан и закрепить его.
- Подвести каналы для подачи свежего воздуха и вывода отработанного.
- Собрать систему и проверить ее работоспособность.
Подобная самодельная система вполне работоспособна, однако в плане эффективности и надежности уступает профессиональным готовым изделиям. Поэтому при желании создать долговечную постоянную систему отопления для частного дома рекомендуется всегда обращаться к квалифицированным мастерам.
Как вам статья?
