Как выбрать тепловой насос?

Как правильно выбрать тепловой насос?

Тепловой насос — механическое приспособление позволяющее обеспечить перенос тепла от ресурса с низкой потенциальной тепловой энергией (с низкой температурой) до отопительной системы (теплоносителю) с повышенной температурой. Попробуем объяснить это более понятным языком.

Уходят в прошлое времена, когда человек отапливал свое жилище путем сжигания древесины в каминах или печах. На смену приходят многофункциональные котлы длительного горения. В регионах где доступен магистральный газ для отопления применяют эффективное газовое оборудование. В местах, не доступных для газовых магистралей, все активнее используется газгольдер.

Человечество понимает, что сжигать невозобновляемые источники энергии дело не перспективное, ресурсы постепенно истощаются. Ученые не останавливаясь ищут новые способы добычи тепловой энергии и разрабатывают современные механизмы для реализации поставленных задач.

В одном из таких проектов был сконструирован тепловой насос. Действительно, как и большинству генерирующих тепло агрегатов, функционирование теплового насоса не возможно без электрической энергии. Серьезным отличием является то, что электричество не задействовано в нагреве например ТЭНа, как в масляном радиаторе и не замыкает спираль в тепловой пушке. В тепловом насосе нет нагревательных элементов, он не создаёт тепловую энергию, тепловой насос служит лишь переносчиком её из окружающей среды до потребителя (теплоносителя).

Электричество, потребляемое тепловым насосом, затрачивается только на сжатие хладагента и его перекачку обеспечивая циркуляцию. Хладагент выступает в качестве необходимой рабочей среды, именно он перемещает тепло из окружающей среды в отопительную систему и систему горячего водоснабжения. Как подобрать тепловой насос, принцип его работы, а также узнать о плюсах и минусах подобного оборудования нам поможет этот обзор.

Тепловой насос для отопления

Традиционное отопление частного дома по прежнему остается предпочтительным, если в избытке недорогие ресурсы. Вопрос, что делать, когда доступность дешевых источников ограниченна? Альтернативным решением выступает тепловой насос — опыт эксплуатации более 40 лет в странах Евросоюза, говорит нам о том, что это может быть весьма эффективно.

В Российской Федерации тепловой насос не получил должного распространения. Причиной тому два фактора. Во первых, в избытке нефть, газ, древесина. Во вторых, останавливает высокая цена и отсутствие популяризации. Сведения о тепловых насосах, весьма скудные, принцип их работы не понятный, а о преимуществах информации недостаточно.

В Европейском союзе цены на сжигаемое топливо настолько высоки, что геотермальная система отопления показывает выгоду в эксплуатации. К примеру до 95% домохозяйств в Швеции и Норвегии используют тепловые насосы как основной источник отопления . Международное энергетическое агентство, прогнозирует что тепловые насосы к 2020 году начнут обеспечивать 10 % спроса энергии на отопление в странах организации экономического сотрудничества и развития, а к 2050 году этот показатель достигнет 30%.

Тепловой насос для отопления – принцип действия

Из школьного курса физики, вспоминая второй закон термодинамики, доподлинно известно, что тепло от горячего тела передается холодному без каких бы то ни было механизмов. Фокус в том, как передать тепло в обратном направлении? Для этого нам потребуется теплоноситель и и ряд действий обеспечивающих результат.

Именно эти действия нам и поможет совершить тепловой насос. Затраты электроэнергии на работу теплового насоса пропорционально зависят от разницы значений температур между средами, участвующих в этом процессе.

Вам доводилось дотронуться до черной решетки холодильника сзади? Убедиться в том, что задняя стенка очень горячая может любой желающий. Направив на черную решетку лазерный пирометр, видно что ее температура на поверхности составляет порядка 40°С. Таким образом, инженеры хладогенерирующего оборудования утилизируют изнутри морозильной камеры ненужное тепло.

Известно, что в конце сороковых годов прошлого столетия изобретатель Роберт Вебер обратил внимание на бесполезный обогрев воздуха радиатором холодильника. Изобретатель подумал и подсоединил к нему бойлер косвенного нагрева. В результате Роберт снабдил домочадцев горячей водой в необходимом объеме. Именно тогда, энтузиаст и задумался, каким образом “вывернуть” холодильник на изнанку и трансформировать охладительное устройство в отопительный прибор. Надо признать, у него получилось.

Как работает тепловой насос?

Принцип работы теплового насоса основывается на том, что под землей в любое время года, опустившись ниже отметки уровня промерзания мы наткнемся на температуру выше нуля. Получается, непромерзаемый земельный слой находится прямо у нас под ногами. А что, если использовать его в качестве задней стенки морозильной камеры?

Тогда морозильной камерой можно считать окружающую атмосферу. Разницу температур между ними и используют геотермальные насосы конвертируя в энергию для отопления дома .

Применяя принцип работы холодильного оборудования, для переноса тепла из подземелья в домашнее пространство используется система труб по которым осуществляется циркуляция хладагента. Хладоны Фреона нагреваются подземельным теплом и начинают испаряться. Холодный воздух снаружи его охлаждает, в результате чего фреон конденсируется.

Нагревая тепло чередуя циклы испарения и нагрева тепловой насос заставляет циркулировать хладагент. Компрессор создает давление, заставляя двигаться фреон по трубкам двух теплообменников.

В первом тепловом обменнике фреон испаряется при низком давлении, во время которого происходит поглощение тепла из атмосферы непосредственного окружения. Затем тот же хладагент сжимается компрессором под высоким давлением и перемещается во вторую катушку, где он конденсируется. Затем он выделяет тепло, поглощенное ранее в цикле.

Основную роль в процессе играет повышающий компрессор. Увеличивая давление, фреон конденсируясь выдает больше жара, чем получил от теплой земли. Таким образом, грунтовые плюсовые значения в + 7°С и преобразовывается в комфортные домашние условия + 24°С.

Применяя тепловой насос для отопления, получаем высокую эффективность.

Хочется заметить, что вся конструкция не требует специально выделенной линии электропроводки. Потребляемая мощность сопоставима с расходом энергии бытового электро чайника. Фокус в том, что тепловой насос “добывает” тепловой энергии в четыре раза больше, чем потребляет электричества. На отопление коттеджа в 300 м2, в лютый – 30°С мороз будет затрачено не более 3 кВт.

Впрочем, владельцу геотермального насоса придется заметно раскошелиться в начале. Стоимость оборудования и материалов на подключение составляет не менее 4 500 долларов. Прибавим монтажные работы и бурение, еще столько же, выходит что самая простая система обойдется в 10 тысяч долларов.

Понятно, что электрический котел будет стоить дешевле на порядок. Но платить ежемесячно из расчета 1 кВт на 10 м2 придется в любом случае. Вот и получается, что на 300 кв. метров дома уйдет 30 кВт — в 10 раз больше чем будет потрачено на тепловой насос.

Расчеты по отоплению газом с помощью газового котла, дают примерно тот же порядок цифр — 2000 рублей в месяц, что сравнимо с эксплуатацией теплового насоса. К сожалению не все проживают в газифицированном районе.

Теплового насос, обладает неоспоримым преимуществом. Такую “морозильную камеру наоборот” в летний период можно “вывернуть” на изнанку и легким движением руки — тепловой насос превращается в кондиционер. На улице в жаркие деньки +30°С, а в подземелье царит прохлада. Используя трубки заполненные теплоносителем, насос перенесет холод подземелья в жилище. Далее в работу включается вентилятор, таким образом мы получаем экономную систему охлаждения.

Практика эксплуатации указывает на сроки окупаемости от 3 до 7 лет. Скандинавские страны давно посчитали прибыль и отапливаются этим методом. Ярким примером может служить гигантский тепловой насос в Стокгольме, геотермальное оборудование. Источником тепловой энергии в зимний период и прохлады в летний, служат воды балтийского моря. В полной мере к тепловому насосу относится лозунг: плати сейчас – экономь потом! Экономия становится все больше, в силу того, что энергоносители дорожают.

Тепловой насос. Правда о его эффективности.

К сожалению не все так радужно с эффективностью на сегодняшний день. Одним из главных вопросов, мучающих потребителя остается: покупать или не покупать тепловой насос. Наш совет, тщательно взвешивайте все за и против, скорее всего вариант покупки обычного электрического котла по итогам эксплуатации обойдется дешевле, а установка проще.

Если рассматривать тепловой насос как концепт будущего, как новую идею генерации тепла — однозначно инженерная мысль заслуживает уважения. Геотермальное оборудование работает, его можно потрогать руками, с каждым годом оно становится все более эффективно. Однако, если мы посчитаем, сколько денег мы потратим на его работу, прибавим первоначальные затраты на покупку и монтаж, то скорее всего получим сумму показывающую, что мы потратим на него гораздо больше финансов, чем на любой другой вид тепло генерирующего устройства.

Рассматривая тепловой насос как экономическую систему, когда затратив на его работу 100 рублей, вы получаете тепловой энергии на 300 рублей, не забывайте о том, что за право получения сверхприбыли в 200 рублей, вы заплатили большие деньги. К слову сказать, в том же Евросоюзе, продажи тепловых насосов поддерживаются государственными программами.

Так в Финляндии, ежегодно продается более 60 тысяч тепловых насосов и число продаж растет 5% темпами. Но во первых, экономический эффект применения подобного оборудования там выше по причине дорогой электроэнергии. Стоимость электроэнергии в Финляндии 35 евро центов, в сравнении с Россией – 7 евро центов. Во вторых программа субсидирования предполагает возмещение на покупку теплового насоса в размере 3 000 EURO.

До тех пор, пока существуют низкие цены на газ и электричество, внедрение теплового насоса в качестве основного конкурента остается трудно выполнимой задачей. Массовое потребление станет возможным, только в случае кризисной ситуации с добычей углеводородов или кризиса с генерацией электроэнергии.

Как правильно выбрать тепловой насос

Первый этап.

Расчет требуемого тепла для отопления дома. Чтобы подобрать тепловой насос (ТН), который входит в отопительную систему дома, важно рассчитать потребность тепла. Точный расчет позволит избежать ненужного перерасхода средств, т. к. это ведет к лишним расходам.

Второй этап.

Какой источник тепла выбрать для вашего теплового насоса. Данное решение зависит от многих составляющих, основные из них:

  • Финансовая составляющая. Сюда входит непосредственно стоимость самого оборудования, а также работы по установке геотермального зонда или укладке подземного теплового контура. Это зависит от месторасположения самого участка, а также от ближайшего окружения (водоемы, здания, коммуникации) и геологии.
  • Эксплуатационная составляющая. Основная часть расходов — это функционирование теплового насоса. Эта цифра зависит от режима отопления вашего здания и от выбранного источника тепла.

Третий этап.

Анализ исходных данных для выбора теплового насоса:

  1. Бюджет на предполагаемую систему.
  2. Отопительная система: радиаторы, воздушное отопление, теплый пол.
  3. Площадь участка, которую возможно выделить для укладки теплового коллектора.
  4. Возможно ли бурение на участке.
  5. Геология участка для определения глубины заложения геотермального зонда в случае принятия такого решения.
  6. Требуется ли кондиционирование воздуха в летний период.
  7. Имеется ли воздушное отопление или предполагается ли в будущем.
  8. Капитальная стоимость покупки и монтажа ТН со всеми работами (приблизительная первоначальная оценка).

Разберём всё по порядку

Бюджет на предполагаемую систему

При создании системы отопления на ТН имеется возможность устройство контура «воздух-вода». Капитальные вложения будут минимальными, т. к. не требуется проведения дорогостоящих земляных работ. Но будут высокие затраты на этапе эксплуатации данной системы отопления ввиду низкой эффективности работы.

Читайте также:  Офисные перегородки и их преимущества

Если же вы хотите значительно уменьшить эксплуатационные расходы, то вам подойдет установка геотермального насоса. Правда, потребуется провести земляные работы для укладки теплового контура. Также данная система позволит получать «пассивный» холод.

Отопительная система: радиаторы, воздушное отопление, теплый пол

Для увеличения эффективности системы ТН желательно уменьшить разницу между температурой нагреваемой среды и температурой источника тепла.
Если вы ещё не выбрали систему отопления, то рекомендуется выбрать теплые полы, позволяющие более эффективно использовать систему ТН.

Площадь участка, которую возможно выделить для укладки теплового коллектора

Площадь участка для установки коллектора критична в случае невозможности бурения и установки геотермального зонда. Тогда вам придется осуществить горизонтальную укладку коллектора, а это потребует пространства примерно в 2 раза больше, чем площадь отапливаемого дома. При этом надо учесть, что данную площадь нельзя использовать под застройки, а только в виде лужайки или газона, чтобы не перекрывать потоки солнечных лучей.

Возможно ли бурение на участке

При возможности проведения бурения на участке (хорошая геология, возможность подъезда, отсутствие подземных коммуникаций) лучшим решением будет установка геотермального зонда. Он обеспечивает стабильный и долгосрочный источник тепла.

Геология участка для определения глубины заложения геотермального зонда, в случае принятия такого решения

После проведения расчета общей глубины бурения необходимо изучить план участка и установить, каким образом обеспечить глубину бурения. На практике глубина одной скважины обычно не превышает 150 м.

Поэтому если, например, расчетная глубина бурения 360 м, то исходя из особенностей участка её можно разбить на 4 скважины по 90 м, или 3 по 120 м, или 6 по 60 м. Но надо учесть, что между ближайшими скважинами расстояние должно быть не меньше 6 м.
Стоимость буровых работ прямо пропорционально глубине бурения.

Требуется ли кондиционирование воздуха в летний период

Если в летнее время требуется кондиционер, то очевиден выбора ТН типа «вода-вода» или «грунт-вода», остальные тепловые насосы не готовы эффективно и экономично выполнять функции кондиционирования.

Имеется ли воздушное отопление или предполагается ли в будущем

Возможна интеграция ТН в единую систему воздушного отопления. Данное решение позволит унифицировать инженерные сети.

Капитальная стоимость покупки и монтажа теплового насоса со всеми работами

Приблизительная первоначальная оценка капитальных затрат* на покупку и монтаж зависят от типа теплового насоса:

ТН с подземным коллектором:
Оборудование и материалы — 4500 $
Работы — 2500 $
Эксплуатационные расходы — 350 $/год

ТН с зондом:
Оборудование и материалы — 4500 $
Работы — 4500 $
Эксплуатационные расходы — 320 $/год

Воздушный ТН:
Оборудование и материалы — 6500$
Работы — 400 $
Эксплуатационные расходы — 480 $/год

ТН «вода-вода»:
Оборудование и материалы — 4500 $
Работы — 3500 $
Эксплуатационные расходы — 280 $/год

Четвёртый этап. Виды работы

Одиночный. Тепловой насос является единственным источником тепла, обеспечивая 100% потребность в тепле. Работает для рабочих температур не выше 55 °С.
Спаренный. ТН и котел работают совместно, что позволяет с помощью котла получать более высокие рабочие температуры.

Моноэнергетический. ТН и электрокотел образуют энергосистему только с одним внешним источником энергии. Это позволяет плавно регулировать электропотребление, но увеличивает нагрузку на вводной автомат.

Выбор теплового насоса

После сбора всех исходных данных и проработки основных технических решений возможно выбрать подходящий тип ТН. Комплектация и выбор поставщика оборудования будет зависеть от ваших финансовых возможностей. Главное, подойти к выбору системы с полным пониманием того, чего вы хотите. Мы поможем вам выбрать и реализовать комфортную систему отопления. В ней можно учесть все нюансы: от климаторегулирующей функции до распределения тепла по зонам дома.

Заключение

Остановив свой выбор на экологической системе отопления с тепловым насосом, можно быть уверенным в завтрашнем дне. Вы получаете полную независимость от тепло снабжающих организаций, мировых цен на нефть и политической ситуации в стране. Единственно, что вам потребуется, это электроэнергия. Но со временем и получение электроэнергии можно перевести на абсолютную автономность с помощью ветряка.

Тепловой насос для отопления дома как выбрать?

Назначение бытового теплового насоса

Тепловые насосы создавался не для замены традиционных котлов, а для сокращения и оптимизации эксплуатационных расходов и снижения стоимости получаемого тепла. Величина такой экономии может быть значительной.

Коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую (СОР) для современного воздушного теплового насоса составляет 4-5. Это значит, что каждый кВт тепла будет стоить в 4-5 раз дешевле, чем при отоплении привычным электрическим котлом.

В инструкции к тепловому насосу любого производителя подробно рассказано, что тепловой насос должен работать в паре с традиционным отопительным котлом для покрытия пиковых нагрузок и повышения температуры нагрева. Приведены рекомендации по повышению эффективности работы теплового насоса, чтобы экономический эффект его применения был максимальным, а срок окупаемости коротким. Приводятся типовые схемы подключения тепловых насосов как в новые, так и в уже существующие системы отопления с обычными котлами.

Однако, домовладельцы часто пренебрегают этими рекомендациями, а также строительными нормами и правилами, особенно в части резервирования котлов системы отопления на случай аварий или ремонтных работ.

Для отопления дома можно использовать любые тепловые насосы, представленные на рынке. Однако, лучшими считаются те, которые имеют наивысшие показатели сезонной эффективности SCOP, проще в установке и настройке, надежнее в работе и, которые окупаются быстрее. Лидерами по этим показателям являются тепловые насосы воздушного типа.

В зависимости от способа передачи тепла потребителю — это могут быть привычные нам сплит-системы «воздух-воздух» (кондиционеры с расширенным рабочим диапазон температур) или более сложные системы «воздух-вода» для водяной системы отопления.

Более 98% всех тепловых насосов производимых в настоящее время в мире, приходится именно на воздушные системы.

Как выбрать тепловой насос для отопления дома

Учитывая особенности законодательства в части “зеленой энергии”, среднюю концентрацию квалифицированных подрядчиков в нашей стране, а также баснословную стоимость их услуг, рассматривать геотермальный тепловой насос, в качестве способа оптимизации расходов на отопление дома — это решение не для слабонервных.

Конечно, как и в любом правиле и здесь есть свои исключения, когда “геотермалка” будет выгоднее “воздушника”, но все они укладываются в статистическую погрешность 3 % и говорить о них в этой статье мы не будем.

Самое распространенное заблуждение о тепловом насосе — это миф о том, что его следует использовать, как прямую замену традиционного отопительного котла.

Главный фактор выбора теплового насоса для отопления дома — наличие или отсутствие в доме низкотемпературной системы отопления с рабочими температурами не выше 40-45 градусов (теплый пол, фанкойлы, радиаторы с увеличенной площадью), но не тип теплового насоса, не его стоимость и даже не его эффективность!

Если в доме установлена или планируется к установке обычная радиаторная (высокотемпературная) система отопления с рабочими температурами 50 градусов и выше, тогда тепловой насос — это одно из худших решений для экономии на отоплении дома. Потратьте эти деньги на модернизацию системы отопления, утепление дома и сокращение теплопотерь через вентиляцию, такая экономия будет ощутимей.

Типы тепловых насосов для отопления дома:

  • воздух-воздух
  • воздух-вода
  • вода-вода
  • геотермальные

Виды тепловых насосов для отопления дома:

  • моноблок
  • сплит-система

Если система отопления дома оптимизирована для теплового насоса, проведены необходимые мероприятия по сокращению теплопотерь дома, тогда можно дополнительно сократить расходы на отопление в 3-5 раз правильно подобранным тепловым насосом.

Когда вы определились с типом и видом теплового насоса для отопления дома, следует обратить внимание на режимы его работы, основные и дополнительные функции.

Основные режимы работы теплового насоса для отопления дома:

  • отопление
  • горячая вода
  • охлаждение

Большинство моделей тепловых насосов способны работать в нескольких режимах, таких как: нагрев и горячая вода, нагрев и охлаждение, охлаждение и горячая вода или все три режима — нагрев, горячая вода и охлаждение.

Важно: Бытовой тепловой насос может работать одновременно только в одном режиме, переключаясь по команде контроллера на другой режим и обратно.

Дополнительные режимы работы теплового насоса для отопления дома:

  • автоматическое поддержание температуры
  • работа по расписанию
  • температурная компенсация (зависимость температуры нагрева от температуры на улице)

Другие функции и особенности теплового насоса для отопления дома:

  • размораживание (оттаивание)
  • поддержание циркуляции теплоносителя через водяной теплообменник (для предотвращения его замерзания)
  • самодиагностика неисправностей
  • авторестарт (при сбоях, ошибках, отключении и восстановлении питания)
  • теплый пуск (подогрев компрессора)
  • функция запоминания настроек
  • инверторное управление мощностью компрессора

Все эти функции и особенности необходимо учитывать при выборе теплового насоса. Однако самой главной и важной характеристикой теплового насоса является его тепловая мощность. В зависимости от назначения теплового насоса и его функций требуемая тепловая мощность может варьировать значительно.

Распространенное в России заблуждение о тепловых насосах для отопления дома — это утверждение о том, что воздушные тепловые насосы эффективны только для теплого климата. На самом деле, ситуация диаметрально противоположная.

Поскольку тепловой насос — это способ сокращения расходов на отопление дома, то и величина экономии тем выше, чем длиннее и холоднее отопительный сезон. Один о тот же тепловой насос в Москве или Питере окупится в 2-3 раза быстрее, чем в Крыму при отоплении одинаковых домов.

Для домовладельцев главным показателем эффективности любого теплового насоса для отопления дома, должен является не его табличный коэффициент эффективность COP, а величина реальной экономии на отоплении дома.

Факт: Менее 1 % владельцев тепловых насосов интересуют действительные (эксплуатационные) значения эффективности COP или SCOP.

Об этом говорит и наша многолетняя статистика продаж, установки и обслуживания подобных систем. Менее 1 % владельцев тепловых насосов устанавливают тепло и электро счетчики для теплового насоса, чтобы иметь возможность реального измерения коэффициента эффективности.

Заявленная эффективность современных тепловых насосов для отопления дома разных производителей, всех типов и видов, отличается не более чем на 10-30%, а вот их стоимость может отличаться в 10 (. ) и более раз.

Будущему владельце необходимо самостоятельно решить, что для него важнее — абстрактный коэффициент эффективности СОР (КОП) или фактическая экономия. Если вам важнее абстрактный коэффициент — просто выбирайте по показателю СОР. Если важна экономия — ориентируйтесь на стоимость теплового насоса, срок его окупаемости и стоимость обслуживания в течении всего периода службы.

Как правильно выбрать тепловой насос

К решению применять альтернативные источники энергии все чаще приходят, и бытовые, и промышленные потребители. Практика показывает, что использование такого оборудования имеет широкие перспективы. Энергоносители постоянно дорожают, в отличие от природных источников «сырья» для теплонасосов, которыми являются воздух, вода и грунт. Главное – убедиться в том, что покупка и монтаж такого оборудования будет разумной и эффективной. Прежде чем, приступить к обустройству или переоборудованию системы отопления, следует разобраться, как правильно выбрать тепловой насос.

Читайте также:  Как заделать щель между ванной и стеной?

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы делят на три основных типа по источнику низкопотенциальной энергии:

  • Воздух.
  • Грунт.
  • Вода — источником могут быть грунтовые воды и водоемы на поверхности.

Для водяных систем отопления, которые более распространены, применяются такие виды тепловых насосов:

«Воздух-вода» — воздушный тип теплового насоса, обогревающий здание путем забора воздуха снаружи посредством внешнего блока. Работает по принципу кондиционера, только наоборот, преобразуя энергию воздуха в тепло. Такой теплонасос не требует больших затрат на установку, под него не нужно отводить участок земли и, тем более, бурить скважину. Однако, эффективность эксплуатации при низких температурах (-25ºС) снижается и требуется дополнительный источник тепловой энергии.

Устройство «грунт-вода» относится к геотермальным и производит забор тепла из земли с помощью коллектора, уложенного на глубину ниже промерзания грунта. Также здесь существует зависимость от площади участка и ландшафта, если коллектор расположен горизонтально. Для вертикального расположения потребуется бурить скважину.

«Вода-вода» устанавливается там, где рядом есть водоем или грунтовые воды. В первом случае коллектор укладывается на дно водоема, во втором бурится скважина или несколько, если позволяет площадь участка. Иногда глубина пролегания подземных вод слишком большая, поэтому затраты на установку такого теплонасоса могут быть очень высоки.

Каждый тип теплового насоса имеет свои преимущества и недостатки, если здание находится далеко от водоема или грунтовые воды слишком глубоко, то «вода-вода» не подойдет. «Воздух-вода» будет актуален только в относительно теплых регионах, где температура воздуха в холодное время года не опускается ниже отметки -25º С.

Методика расчета мощности теплового насоса

Помимо определения оптимального источника энергии, потребуется высчитать необходимую для обогрева мощность теплонасоса. Зависит она от величины теплопотерь здания. Произведем расчет мощности теплового насоса для отопления дома на конкретном примере.

Для этого используем формулу Q=k*V*∆T, где

  • Q – это теплопотери (ккал/час). 1 кВт/ч = 860 ккал/ч;
  • V – объем дома в м3 (площадь умножаем на высоту потолков);
  • ∆Т – отношение минимальных температур снаружи и внутри помещения в самый холодный период года, °С. Из внутренней tº вычитаем наружную;
  • k – обобщенный коэффициент теплопередачи здания. Для кирпичного здания с кладкой в два слоя k=1; для хорошо утепленного здания k=0,6.

Таким образом, расчет мощности теплонасоса для отопления кирпичного дома в 100 кв.м и высотой потолков 2,5 м, при перепаде ttº от -30º на улице до +20º внутри, будет таковым:

Q = (100х2.5) х (20- (-30)) х 1 = 12500 ккал/час

12500/860= 14,53 кВт. То есть, для стандартного кирпичного дома площадью 100 м понадобится 14-килловатное устройство.

Выбор типа и мощности теплонасоса потребитель принимает, исходя из ряда условий:

  • географические особенности местности (близость водоемов, наличие грунтовых вод, свободного участка под коллектор);
  • особенности климата (температуры);
  • тип и внутренний объем помещения;
  • финансовые возможности.

Учитывая все вышеизложенные аспекты, вы сможете сделать оптимальный выбор оборудования. Для более эффективного и правильного подбора теплового насоса лучше обратиться к специалистам, они смогут сделать более подробные расчеты и предоставить экономическую целесообразность установки оборудования.

Как выбрать тепловой насос для дома и избежать типичных ошибок при установке

Тепловые насосы работают наподобие кондиционеров. Иногда их энергетическая эффективность практически одинакова. При этом она превышает этот показатель у нагревательных приборов традиционной конструкции, например, электрических обогревателей. В статье рассказываем, как выбрать тепловой насос для загородного дома.

Все о тепловых насосах для загородного дома

Как устроен тепловой насос

Тепловой насос переносит тепло одной среды в другую с помощью трёх взаимосвязанных тепловых контуров. В качестве первой среды используют атмосферный воздух, вода или грунт. В качестве второй — или теплоноситель, нагревающий радиаторы, или водяной тёплый пол, или воздух внутри помещения.

Типы тепловых насосов

  • воздух — воздух (этот тип и используется в бытовых кондиционерах);
  • вода — воздух;
  • земля — воздух;
  • воздух — вода;
  • вода — вода;
  • земля — вода.

Наибольшее распространение получили модели, в которых первой средой выступает воздух или земля, так как пригодные для использования водоёмы есть не везде. Второй средой является вода, из-за популярности водяного отопления.

По среде, выступающей в роли источника тепла, проложен контур из труб, по нему циркулирует теплоноситель. В процессе прохождения по нему теплоноситель приобретает такую же температуру, как и среда. Затем он поступает на теплообменник испарителя, где нагревает до кипения жидкий фреон, находящийся во вторичной системе. Газообразный фреон переходит в компрессор, где при сжатии происходит его сильный нагрев до 55–75 °С. Далее фреон попадает в конденсатор, где нагретый газ отдаёт тепло среде номер два, воздуху или жидкости-теплоносителю из системы отопления.

Эффективность теплового насоса

Коэффициент эффективности — отношение мощности обогрева к потребляемой мощности, грубо говоря — сколько киловатт тепловой мощности мы получим на каждый потребляемый киловатт электроэнергии. Для электрического ­обогревателя этот коэффициент примерно равен единице. А вот у кондиционеров и тепловых насосов он может быть 3,0-5,0 и выше.

Помимо теплового насоса вам потребуется теплообменный контур, который может быть дороже самого устройства, если он прокладывается в земле. Воздушный контур будет стоить гораздо дешевле, но его применение в быту ограничивается, во-первых, из-за заметного шума, который производит вентилятор. А во-вторых, низкая температура воздуха в сильный мороз резко снижает эффективность теплообмена. В сильный мороз потребуется устройство бивалентной системы отопления, в которой используется два источника тепла. Бивалентная система расширяет рабочий диапазон уличных температур. Скажем, прибор работает до –20 °С, а при дальнейшем понижении включается дополнительный источник.

С земляным контуром таких проблем не возникает. Температура грунта ниже уровня промерзания не опускается ниже 0 °С. На глубине от 3-4 до 40-50 м она примерно равна среднегодовой температуре воздуха для данной местности, а при глубине ниже начинает постепенно повышаться. И работает грунтовой теплообменник практически бесшумно.

Практика показывает, что грунтовой отопительный комплекс окупается примерно за 20 лет. И это при современных ценах на электричество. В будущем, скорее всего, электричество будет расти в цене, а срок окупаемости, соответственно, сокращаться. Срок службы теплового насоса, заявленный производителями, обычно превышает 20 лет, а срок службы и вовсе доходит до 70–100 лет. Так что его использование, действительно, может быть экономически оправданно.

Оборудование для теплового насоса

Выбор отопительного оборудования обычно начинается с определения его требуемой мощности. Производится тепловой расчёт помещения, подсчёт теплопотерь, учитывается нужное количество горячей воды для ГВС. Этот расчёт поручать лучше специалисту, чтобы избежать ошибок. Примерный порядок цифр выдают программы-калькуляторы на сайтах компаний-производителей.

Далее можно выбирать тип устройства с учётом участка. Если в вашем распоряжении имеется достаточно большой водоём (несколько сотен кубических метров), то, возможно, он подойдёт для размещения системы. Последний напоминает змеевик из гибких полимерных труб, его аккуратно укладывают на дно и закрепляют там грузом.

Воздушные теплообменники вполне годятся для ветреных южных регионов нашей страны или для бивалентных систем. Их можно размещать на удалении до 30 м от внутреннего блока. На деле их стремятся расположить как можно ближе к дому, так как длинные соединительные линии увеличивают потери и снижают полезную мощность. В идеале это глухая стена дома, подальше от окон спален.

Важный параметр — минимальная температура наружного воздуха в режиме нагрева. У специально адаптированных к морозам моделей она может составлять –25 °С.

Грунтовой коллектор может быть устроен несколькими способами. Например, в виде горизонтальной прокладки длинного (несколько сотен метров) трубопровода на плоскости с заглублением выше уровня промерзания (обычно 1,5–2,0 м). Трубопровод может быть уложен по периметру участка или змейкой, как трубопровод тёплого пола, но с гораздо большим шагом. Общая занимаемая площадь участка земли составляет несколько соток, причём возможности дополнительного использования этой земли существенно ограниченны. На ней не получится разводить огород или сажать деревья. Поэтому многие домовладельцы считают горизонтальную прокладку коллектора нерациональной и предпочитают вертикальную, в виде нескольких скважин, разнесённых друг от друга на 5–10 м. Или в виде одного «куста» скважин (скважины бурятся из одной точки на поверхности, но не вертикально, а под углом обычно не менее 30° по азимуту). Такой «вертикальный» подход позволяет сэкономить на площади, но удорожает строительство на 30-50 %.

В силу технических особенностей тепловой насос лучше применять для загородного дома, в котором вы живете долго. Максимальной эффективности они достигают в сочетании с системами «тёплый пол», которые при этом инерционны. Экономический эффект будет прямо пропорционален интенсивности использования. В отечественных условиях (Европейская часть России) наибольшее распространение получили варианты «рассол (земля) — вода» с вертикальными зондами. Они обес­печивают возможность полного покрытия нагрузок по отоплению и ГВС практически независимо от климатических условий.

Тепловые насосы для отопления дома

Многие участники нашего портала давно пользуются тепловыми насосами и считают их наилучшим способом отопления. Тепловой насос до сих пор остается дорогим устройством, и срок окупаемости у него большой. Но есть удачные опыты самостоятельного изготовления тепловых насосов: это позволяет избежать каких-то нереальных расходов.

  • Принцип работы теплового насоса
  • Как сделать тепловой насос своими руками
  • Выгодно ли делать тепловой насос

Принцип работы теплового насоса

Объясняя принцип действия теплового насоса, люди часто вспоминают холодильник, где в радиатор на задней стенке сбрасывается тепло, «снятое» с продуктов в камере.

Принцип работы теплового насоса, как холодильника: решетка на его обратной стороне греется, морозилка – охлаждается. Если мы удлиним трубки с фреоном и опустим их в ванну, то вода в ней будет охлаждаться, а решетка холодильника – нагреваться; холодильник будет перекачивать тепло из ванны и греть помещение.

По этому же принципу работают и кондиционеры, и тепловые насосы. Работа приборов основана на цикле Карно.

Теплоноситель движется по грунту или воде, в процессе «снимая» тепло и повышая свою температуру на несколько градусов. В теплообменнике теплоноситель отдает накопленное тепло хладагенту, тот становится паром, поступает в компрессор, где поднимается его температура. В этом виде он поставляется в конденсатор, отдает тепло теплоносителю ОС дома, и охладившись, снова превращается в жидкость и поступает в испаритель, где нагревается от новой порции нагретого теплоносителя. Цикл повторяется.

Мы разберем это на конкретном примере нашего пользователя, который сделал тепловой насос своими руками.

Тепловые насосы работают на энергии природных источников тела:

Собирать тепло с грунта (ниже глубины промерзания его температура всегда около +5 – +7 градусов), можно двумя способами:

  • горизонтальный грунтовый коллектор
  • уложенные горизонтально разными способами трубы.

По трубам течет «рассол» – на FORUMHOUSE часто используют пропиленгликоль, который забирает тепло земли, передает его хладагенту, и остыв, снова отправляется в грунтовый коллектор.

Горизонтальный грунтовый коллектор – самый дешевый способ получения энергии для работы теплового насоса. Проблема в том, что он занимает большую площадь. Чтобы обогреть дом 100 кв.м. потребуется около 5 соток на участке, и над коллектором нельзя будет возводить капитальных строений и сажать деревья с мощной корневой системой.

Читайте также:  Весовой дисбаланс кровли

Люди с небольшими участками вынуждены использовать более дорогой способ – вертикальный грунтовый зонд. Это целая U-образная труба, опущенная на большую глубину (около 150 метров), или несколько таких труб, заглубленных на 20 метров (в итоге это получается дешевле и не требует получения разрешения).

Для экономии места можно бурить маленьким буром много неглубоких скважин. Получится дешевле чем бурить одну большую.

Также для работы теплового насоса используется вода – или из открытого водоема, или из скважины.

Способ устройства теплового насоса для отопления дома «вода- вода» считается самым выгодным (нет расходов на бурение и прокладку траншей), но только если дом, в котором будет установлен тепловой насос, стоит на берегу, не дальше, чем в 50 метрах от водоема. В этом случае трубопровод с «рассолом» опускается на дно реки – и все.

При втором способе необходимо пробурить две скважины: из одной вода будет поступать к тепловому насосу и передавать ему свое тепло, а во вторую будет отправляться уже «отработанная», остывшая вода. Расстояние между скважинами должно быть не менее 20 метров.

Тепловые насосы «воздух-воздух» эффективны только в южных регионах, где температура зимой не опускается ниже -5 градусов.

Самодельный тепловой насос

При всех преимуществах, которые имеет тепловой насос, цена этого устройства даже без обустройства коллектора составляет несколько тысяч у.е. Сократить расходы можно, сделав его самостоятельно.

Участник FORUMHOUSE c ником Saga сделал тепловой насос для отопления трехуровневого дома площадью 300 квадратных метров, собрав его из компрессора, пластинчатых теплообменников, фильтра-осушителя, ТРВ и других компонентов. В качестве хладагента использовал фреон R22.

На участке на глубине полутора метров проложил два контура трубы ПНД по 450 метров и один контур, на 600 метров, поместил в речку рядом с домом. Копал траншеи и все соединения делал сам – сейчас, с опытом, сделал бы все надежнее и экономнее.

Спустя три года домовладелец не пожалел о своем решении установить тепловой насос. Он смонтировал к нему еще и вентиляцию (ТН подогревает воздух перед рекуператором), а холодным воздухом летом бесплатно остужает дом. Отопление, подогрев воды и кондиционирование обходится ему в 25 000 в год.

На этой исторической фотографии видно, сколько электричества было потрачено за три года на отопление и подогрев воды – 38586 киловат (напомнаем, площадь дома – 300 кв.метров).

Счетчик на фото специально для теплового насоса: когда-то сам не верил .

Соседи, оценив потенциал теплового насоса, сделали себе такие же. Главной ошибкой в устройстве теплового насоса наш пользователь считает чрезмерную длину холодных контуров – 200 метров было бы достаточно. Еще один промах – теплообменник в системе вентиляции, его надо делать с большим запасом; обязательно пригодится.

Все мелкие ошибки связаны с попытками сэкономить.

Не экономьте на диаметре труб, покупайте фирменные фитинги и циркуляционные насосы и будет вам счастье.

Подведение итогов

Участники нашего портала используют тепловой насос, как полноценную систему отопления (а не вспомогательную). По нашим наблюдениям, тепловой насос становится все более популярным способом отопления загородного дома. По отзывам наших пользователей, тепловой насос лучше всего работает в домах с низкими теплопотерями, поэтому в идеале дом нужно «затачивать» под это устройство еще на этапе проектирования. Хорошим вариантом будет каркасник со всеми необходимыми утеплениями, мембранами и пленками, или каменный дом. Второй момент: тепловой насос наиболее эффективен в альянсе с низкотемпературными отопительными приборами, так что лучше сразу ориентироваться на теплый пол.

На FORUMHOUSE можно найти огромное количество информации для тех, кто решится сделать тепловой насос своими или чужими руками. Есть рекомендации по правильному устройству геотермального контура теплового насоса, бесценные подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса, инструкции по проектированию тепловых насосов, узнайте, как сделать самую бюджетную, «народную» систему отопления на основе теплового насоса, посмотрите наше видео про дом, который успешно отапливается тепловым насосом.

5 лучших тепловых насосов

Геотермальное отопление, в котором тепловые насосы играют основную роль, все популярней становится у собственников домов и не только у них. Причина: высочайший КПД и минимальные эксплуатационные затраты, кроме того, экологичность, надежность, безопасность и долголетие. Рекомендуем воспользоваться предложениями рынка и приобрести тепловые насосы, лучшие из которых представлены в статье.

Лучшие тепловые насосы для водяного отопления

NIBE F1245-12 R – класс грунт-вода

Тепловой насос NIBE F1245-12 R предназначается для О и ГВС домов, офисов и производственных зданий с полезной площадью от 200 до 400 м2. Подключается к радиаторам, конвекторам, системам теплых полов.

Комплектуется бойлером (180 л), компрессором (от 5 до 12 кВт), резервным электронагревателем (до 9 кВт) и циркуляционными помпами.

Характеристики: при температуре горячей воды + 50 °С: COP – 3,4; потребляемая / производимая мощность – 2,5 / 11,2 кВт. Напряжение 2×230 В, t на подаче ≤ +70 °С, хладагент R407C.

Плюсы:

  • экономичность: ручное выставление температуры воздуха и воды по суткам и часам; автоматическое регулирование по погоде; очень высокий КПД; низкие эксплуатационные затраты;
  • удобство управления и контроля: с помощью дисплея, компьютера или смартфона;
  • разнообразие первичных теплоисточников: кроме грунта, использоваться могут подземные водоносные пласты и пруды;
  • дополнительные возможности: нагрева бассейна, активного охлаждения; рекуперации вентиляционного воздуха;
  • тепловые насосы NIBE F1245-12 R совместимы с солнечным коллектором, отдельным котлом, центральным отоплением;
  • широкий ассортимент аксессуаров: электрокотлы, буферные емкости, датчики, модули, реле, карты дополнительных опций и монтажные кронштейны;
  • наличие однофазной версии (под напряжение 230 В);
  • отсутствие необходимости в специальном помещении: малый шум (на уровне холодильника), сравнительно компактные размеры (1,8×0,6×0,6 м), умеренный вес (335 кг);
  • экологичность, безопасность, надежность, современный дизайн и долговечность.

Минусы:

  • высокая стоимость: цена – 508,266÷977,550 тыс. руб.;
  • дорогие подготовительные (земляные) работы;
  • долгосрочная окупаемость: от 10 лет.

Danfoss DHP-L Opti Pro+13 – класс вода-вода

Тепловой насос Danfoss DHP-L Opti Pro+13 используется для отопления и горячего водоснабжения. Обслуживает дома (коттеджи) площадью 200…400 м2.

Оборудуется внешним аккумулятором (180 л), компрессором (6200 Вт), 2 частотными циркуляционными помпами (300 Вт), 3-ступенчатым ТЭНом (3000/6000/9000 Вт) и запорно-регулирующей арматурой. Потребляя 2,9 кВт, производит 13,0 кВт тепловой энергии.

COP при температуре 45 °С – 3,4, t на входе ≤ +60 °С. Хладагенты R410A (для сети 380 Вт) и R407C (для сети 220 Вт).

Плюсы:

  • экономичный и эффективный режим эксплуатации: гибкое автоматическое управление – технологии Opti и HGW (отопление и ГВС работают одновременно);
  • низкие эксплуатационные тарифы;
  • доступность нагрева бассейна и охлаждения комнат;
  • комфортность управления: могут использоваться компьютер, планшет или телефон;
  • высокий КПД: благодаря антифризу (этанол + рассол) с очень низкими температурами испарения и замерзания (‒17 °С);
  • большой комплект поставки: бачки, предохранительные клапаны, шаровые краны, гибкие шланги, наружный температурный датчик;
  • тепловые насосы Danfoss DHP-L Opti Pro+13 не нуждаются в специально приспособленном помещении: сравнительно малый вес (152 кг), небольшие габариты (1,5×0,7×0,6 м), малошумность (47 дБ);
  • экологическая и взрыво-, пожарная безопасность;
  • эстетичный внешний облик и долгий срок эксплуатации.

Минусы:

  • дорогие предварительные работы;
  • высокая цена: 566,271-650,212 тыс. руб.;
  • для окупаемости нужно ±10 лет.

Viessmann Vitocal 350-A AWHI 351.A10 – класс воздух-вода

Тепловой насос Viessmann Vitocal 350-A AWHI 351.A10 устанавливается для О и ГВС внутри зданий малых и средних размеров.

При температурах наружного воздуха / подаваемой воды +2 °С / +35 °С, соответственно, потребляет / производит 2,9 / 10,6 кВт тепловой энергии, коэффициент COP при этом составляет 3,6. Максимальная входная t воды +65 °С.

Комплектуется спиральным компрессором, вентилятором (110 Вт), хладагентом R407C, контроллером Vitotronic 200 W01B. – А также циркуляционными насосами Grundfos UPS 25-60 и Wilo RS 25/6-3.

Плюсы:

  • минимальные затраты при эксплуатации: благодаря системе диагностики RCD в комплексе с расширительным электронным клапаном EEV;
  • отсутствие финансовых вложений на земляные работы: в них нет необходимости;
  • удобство и простота пользования: наличие цифрового контролера; доступность управления дистанционно;
  • широкие возможности: управление (при наличии) жидкотопливным, газовым, в том числе проточным, котлами, а также нагревом бассейна и охлаждением помещений;
  • широкая дополнительная комплектация: циркуляционными насосами, группой безопасности, переключающими клапанами;
  • тепловые насосы Viessmann Vitocal 350-A AWHI 351.A10 монтируются практически в любом удобном месте: незначительный шум (48 дБ), оптимальные габариты (1,9×0,9×0,9 м), сравнительно небольшая масса (287 кг);
  • высокий КПД и дешевая эксплуатация;
  • экологическая и пожарная безопасность;
  • современное дизайнерское исполнение и долгий срок службы.

Минусы:

  • дорого: 451,463-893,469 тыс. руб.
  • долгий срок окупаемости: ≈ 10 лет.

Лучшие тепловые насосы для воздушного отопления

Mammoth MSR L036HHF – класс вода-воздух

Тепловой насос Mammoth MSR L036HHF при обогреве небольших и средних по квадратуре зданий потребляет / отдает 2,6 / 11,7 кВт энергии, при охлаждении – 2,4 / 9,2 кВт.

Оборудуется роторным компрессором, вентиляторным блоком и фреоновым (R22) контуром. Также оснащается фильтром и контрольным щитом с панелью ввода, трансформатором и реле.

Фреоновый контур состоит из коаксиального теплообменника, группы безопасности и 2 клапанов. Результат действия аппарата (220 В) – нагнетание образованного теплого воздуха прямым или боковым способом.

Плюсы:

  • экономичность и энергоэффективность: высокий КПД благодаря свойствам фреона – процессы нагревания и испарения происходят при низких температурах;
  • коррозионная стойкость и шумоизоляция: корпус создан из гальванизированной стали и покрыт стекловолокном;
  • простота монтажа и удобство эксплуатации: компактность (0,3×0,2 м), небольшой вес (104 кг), незначительный уровень шума (47 дБ);
  • тепловые насосы Mammoth MSR L036HHFпросто управляются: с помощью панели;
  • отсутствуют дорогие подготовительные работы;
  • сравнительно быстрая окупаемость;
  • экологичность, безопасность и долгий срок службы.

Минусы:

  • высокая цена: 244,085-302,120 тыс. руб.;
  • не очень эстетичный внешний вид;
  • не всегда сборка наивысшего качества.

Mitsubishi Electric MSZ-SF25VE / MUZ-SF25VE – класс воздух-воздух

Тепловой насос Mitsubishi Electric MSZ-SF25VE / MUZ-SF25VE – сплит-система, рассчитанная на обслуживание комнаты с S = 20 м2. При обогреве мощность потребления / производства составляет 780 Вт / 3200 Вт, при охлаждении – 600 Вт / 2500 Вт.

Добавочные режимы: стандартная вентиляция, самодиагностика поломок, поддержание температуры на автомате, осушение. Работает прибор от однофазной сети (220 В) с помощью вентилятора на 5 скоростей. В оснащении антиоксидантный фильтр и хладагент R410A.

Плюсы:

  • экономичность: высокий КПД, возможность задавать режим функционирования, класс энергопотребления А;
  • эффективность: множество как основных, так и дополнительных опций;
  • практичность: наличие функции фиксации настроек, системы противообледенения, регулировки направления потока;
  • комфортность эксплуатации: пульт ДУ и таймер вкл./выкл.; минимальный шум – от 19 до 45 дБ;
  • возможность регулировки мощности: тепловые насосы Mitsubishi Electric MSZ-SF25VE / MUZ-SF25VE обладают инвертором;
  • простой монтаж: способствуют малые размеры: внутреннего блока – 80×30×20 см, внешнего кондиционера – 80×55×29 см;
  • симпатичный дизайн и долголетие.

Минусы:

  • дороговато: 54,900-59,990 тыс. руб.;
  • пульт: неудобные размеры, отсутствует подсветка.

Ссылка на основную публикацию