Геотермальные тепловые насосы для отопления частного дома

Преимущества тепловых насосов и целесообразность их установки

Как заявлено в рекламе, главное преимущество тепловых насосов — экономичность отопления. В какой-то мере все работает именно так. Если теплонасос имеет среду отбора энергии, обеспечивающую оптимальные показатели температуры, установка работает эффективно, расходы на отопление снижаются примерно на 70-80%. Однако всегда есть случаи, когда теплонасос может быть нерациональным вложением средств.

Эффективность работы теплового насоса обуславливается следующими технологическими характеристиками:

• параметр граничного предела снижения температуры рабочим телом;
• минимальная разница в температурах внешнего обменника и окружающей среды, при которой отбор тепла крайне мал;
• уровень потребления энергии и отдачи полезной тепловой мощности.

Целесообразность применения теплонасоса зависит от нескольких факторов.

1. Территории, где такое оборудование не показывает хороших результатов — регионы с морозными зимами и низкими среднесуточными температурами. В этом случае, теплонасос просто не способен отобрать достаточно тепла из окружающей среды, вплотную приближаясь к зоне нулевой эффективности. В первую очередь, это касается систем воздух-воздух.
2. При росте объемов отапливаемого пространства технологические параметры теплонасоса увеличиваются почти в геометрической прогрессии. Становятся габаритнее теплообменники, размер и количество зондов погружения в воду или землю увеличиваются. В определенной точке стоимость теплонасоса для отопления, необходимые траты на его монтаж и обслуживание, а также оплату потребленной мощности становятся просто нерациональными вложениями. Гораздо дешевле создать классическую газовую схему отопления с котлом.
3. Чем сложнее система, тем дороже и проблематичнее ее ремонт в случае поломки. Это негативное дополнение к размеру отапливаемой площади и характеристикам климатической зоны.

Совет! В целом, использование теплового насоса в качестве единственного источника тепла для дома может рассматриваться только в ограниченном числе ситуаций. Всегда разумно применять систему комплексного обеспечения. Здесь количество возможных комбинаций ограничено только доступными источниками энергии и финансовыми возможностями владельца.

Классика — это тепловой насос и газовый/твердотопливный котел, работающие в связке. Идея проста: продукты сгорания топлива выводятся по широкой трубе. В ней располагается обменник теплонасоса. В системе отопления и горячего водоснабжения устанавливаются накопительные емкости и бойлер косвенного нагрева. Оборудование (котел и насос) активируется одновременно при падении температуры жидкости в распределительной сети. Работая в паре, они практически полностью утилизируют энергию сгорающего топлива, показывая близкие к максимуму показатели эффективности.

Система с адаптацией к характеристикам окружающей среды построена на термонасосе, вентиляторном блоке, тепловой пушке любого класса. При достаточно высокой температуре воздуха на улице (до -5…-10 градусов Цельсия) теплонасос работает в штатном режиме, обеспечивая достаточную отдачу мощности для отопления. Особенность конструкции системы — расположение его внешнего теплообменника в отдельном вентиляционном канале. При падении температуры на улице ниже оптимальной отметки подаваемый воздух нагревается тепловой пушкой (дизельной, электрической или газовой).

Что такое тепловой насос для отопления частного дома? Как работает?

Специальное устройство, которое способно извлекать тепло из окружающей среды называется тепловой насос.

Применяются такие приборы в качестве основного или дополнительного метода обогрева помещений. Некоторые устройства также работают на пассивное охлаждение здания — при этом насос применяется как для летнего охлаждения, так и для зимнего обогрева.

В качестве топлива используется энергия окружающей среды. Такой обогреватель извлекает тепло из воздуха, воды, грунтовых вод и так далее, поэтому это устройство относят к классу возобновляемых источников энергии.

Важно! Для работы таких насосов требуется подключение к электросети. В состав всех тепловых аппаратов входит испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный клапан

В зависимости от источника тепла различают водяные, воздушные и другие устройства

Принцип действия очень похож на принцип работы холодильника (только холодильник выбрасывает горячий воздух, а насос поглощает тепло)

В зависимости от источника тепла различают водяные, воздушные и другие устройства. Принцип действия очень похож на принцип работы холодильника (только холодильник выбрасывает горячий воздух, а насос поглощает тепло)

В состав всех тепловых аппаратов входит испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный клапан. В зависимости от источника тепла различают водяные, воздушные и другие устройства. Принцип действия очень похож на принцип работы холодильника (только холодильник выбрасывает горячий воздух, а насос поглощает тепло).

Большинство приспособлений работают как при положительных, так и при отрицательных температурах, однако КПД устройства напрямую зависит от внешних условий (т. е. чем выше температура окружающей среды, тем мощнее будет устройство). В общем случае прибор работает следующий образом:

1. Тепловой насос вступает в контакт с окружающими условиями. Обычно аппарат извлекает тепло из земли, воздуха или воды (в зависимости от типа устройства).
2. Внутри прибора установлен специальный испаритель, который заполнен хладагентом.
3. При контакте с внешней средой хладагент закипает и испаряется.
4. После этого хладагент в виде пара поступает в компрессор.
5. Там он сжимается — благодаря этому серьёзно повышается его температура.
6. После этого разогретый газ поступает в систему отопления, что приводит к нагреванию основного теплоносителя, который и используется для отопления помещений.
7. Хладагент понемногу охлаждается. В конце он превращается обратно в жидкость.
8. Потом жидкий хладагент поступает в специальный клапан, который серьёзно понижает его температуру.
9. В конце хладагент вновь попадает в испаритель, после чего цикл нагрева повторяется.

Фото 1. Принцип работы теплового насоса типа грунт-вода. Синим цветом показан холодный теплоноситель, красным — горячий.

Преимущества:

• Экологичность. Такие устройства относятся к возобновляемым источникам энергии, которые не загрязняют атмосферу своими выбросами (тогда как в случае использования природного газа образуются вредные парниковые испарения, а для производства электроэнергии часто применяется сжигание угля, из-за чего также загрязняется воздух).
• Хорошая альтернатива газу. Тепловой насос идеально подойдёт для отопления помещений в случаях, когда использование газа затруднительно по тем или иным причинам (например, когда дом находится вдали ото всех основных инженерных сетей). Насос также выгодно отличается от газового отопления тем, что для установки такого прибора не требуется получать государственное разрешение (но при бурении глубокой скважины его все же придётся получить).
• Недорогой дополнительный источник тепла. Насос идеально подойдёт в качестве дешёвого вспомогательного источника питания (оптимальный вариант — применение газа зимой и насоса — весной и осенью).

Недостатки:

1. Тепловые ограничения в случае использования водяных насосов. Все тепловые аппараты хорошо функционируют при положительных температурах, тогда как в случае работы при отрицательных температурах многие насосы перестают работать. В основном это связано с тем, что при этом вода замерзает, что делает невозможным её применение как источника тепла.
2. Могут появиться проблемы с устройствами, которые в качестве тепла используют воду. Если для нагрева применяется вода, то потребуется найти её стабильный источник. Чаще всего для этого следует пробурить скважину, благодаря чему расходы на монтаж устройства могут возрасти.

Внимание! Насосы обычно стоят в 5—10 раз дороже газового котла, следовательно использование таких приборов в целях экономии в ряде случаев может быть нецелесообразно (чтобы насос окупился, потребуется подождать несколько лет)

Оттайка кондиционера и подогрев поддона

Оттаявшая с решеток радиатора вода, стекает в поддон и лед начинает скапливаться уже там. Если его не убрать, он выгибает и деформирует трубки теплообменника. Вот наглядные последствия такого обмерзания.

Иногда он добирается даже до вентилятора. Чтобы подобного не происходило, выбирайте модели со встроенным в поддон кабелем подогрева.

Если у вас его нет, придется каждый раз снимать крышку аппарата и горячим чайником проливать обмерзшие места. Вручную сбивать ничего нельзя, иначе на морозе сделаете только хуже.

Встроенный в поддон кабель обогрева — это лишний расход электроэнергии, про который умалчивают производители. Включается он по датчику температуры и будет наматывать киловатты, даже если кондиционер не работает, а просто включен в розетку.

В сутки может набежать порядка 2квт.

В поддон не навороченных моделей, можно встроить свой кабель, выведя провода для подключения отдельной цепью. На конец кабеля приделываете вилку и включаете ее через таймер розетку.

Для того, чтобы определить оптимальное время работы, понаблюдайте за кондиционером несколько дней и зафиксируйте моменты образования наледи.

Обратите внимание, если кондей у вас новый, никаких отверстий под крепеж кабеля и дополнительный слив воды сверлить нельзя, иначе лишитесь гарантии. Умельцы для фиксации кабеля применяют неодимовые магнитики

Подобный кабель используется при обогреве кровли или для теплых полов на улице.

Кроме поддона пару тройку витков такого провода делают вокруг компрессора. При морозах это не дает загустеть маслу и облегчает пуск устройства.

Однако, если ваша сплит система изначально не рассчитана на работу в зимний период, подобный самопальный зимний комплект не поможет, и даже навредит!

В этих устройствах компрессор имеет немного другую конфигурацию обмотки. Кроме того, клапана в них рассчитаны на разные режимы давлений конденсация/кипение.

А еще потребуется электронный ТРВ, чтобы держать минимальный перегрев фреона на испарителе, а значит работать максимально эффективно при любых тепловых режимах от -30С до +15С. Без всего этого вы загубите свой аппарат.

Со всем этим обогревом не стоит путать один момент — заводские зимние комплекты для кондеров предназначены для их работы зимой на охлаждение!

При работе на тепло вам нужно прогревать всего две вещи:

картер компрессора

поддон

В процессе оттайки под кондиционером будет скапливаться лед.

Хорошо, если он будет в виде сталактита. Сбил ломиком и откинул в сторону. Но чаще всего он разливается по большой площади, вызывая пучение грунта и даже подвижки фундамента.

Как с этим бороться? Поставьте под кондиционером глубокий резиновый поддон. Все что вам останется делать — периодически вытаскивать и вытряхивать его ото льда.

Рентабельность

Производители

Стоимость системы и расходы на эксплуатацию тепловых насосов — большинство китайских производителей указывает срок окупаемости своей продукции в 2-4 года. Европейские или американские фирмы имеют более серьезный подход к вопросу и более осторожны в своих заявлениях, называя цифры в 5-8 лет, а иногда и больше. Причина этого в том, что стоимость комплекта иногда слишком высока, в сравнении с расходами на сетевые ресурсы она очень проигрывает. Поэтому, в пересчете на обычные способы обогрева, срок окупаемости системы возрастает и становится довольно большим.

Климат

Влияет на рентабельность и географическое положение пользователя. В регионах с суровыми зимами тепловые насосы практически не используются из-за их новизны этой технологии или дороговизны оборудования и монтажа. Поэтому, говоря о рентабельности, надо представлять себе условия работы системы и стоимость альтернативных вариантов. Какого-то единого, общего значения не существует, каждый случай использования ТН имеет собственную историю, стоимость и рентабельность.

Как вам статья?

Мне нравитсяНе нравится

Теловой насос собственными руками

Несмотря на все плюсы оснащения жилища тепловым насосом, стоимость всей системы далеко немаленькая и может достигать нескольких тысяч американских долларов. Однако, всю систему можно создать своими руками. Чаще всего для этого будет достаточно компрессора, нескольких пластинчатых теплообменников, осушительного фильтра, ТРВ и нескольких других компонентов. В качестве хладогента можно использовать сжиженный газ фреон R22. Всех данных комплектующих вполне хватит для создания системы, которая обеспечит теплом трехуровневый дом на 300 квадратных метров.

Для начала на участке вокруг дома необходимо проложить два контура ПНД-трубы по 450 метров и один контур на 600 метров. Конец 600-метрового контура нужно опустить в ближайший проточный водоем. Дополнительно к системе нужно смонтировать вентиляцию, которая будет подогревать теплоноситель до рекуператора. В летнее же время вентиляции будет использоваться для охлаждения помещений. Примерно, вся указанная система «накрутит» за три года на 300 квадратах жилой площади около 39 000 киловат. Экономия на лицо.

Как подобрать тепловой насос воздух-вода?

Как мы видим, расчет теплового насоса воздух-вода сильно зависит от COP. Соответственно, чем выше этот коэффициент, тем меньше расходы на отопление и ГВС. Но оборудование с хорошими показателями стоит немало, поэтому лучше поискать золотую середину.

Принцип работы теплового насоса воздух вода таков, что его КПД сильно зависит от температуры воздуха. В некоторых регионах и в разное время года она существенно отличается днем и ночью. Это нужно учитывать.

Когда вы получили цифры по потерям тепла на отопление и горячую воду, просчитайте расход на потребление для разных моделей и производителей тепловых насосов. Сравнив эти расчеты и стоимость оборудования, вы сможете выбрать оптимальный вариант.

Большую роль играет мощность насоса – чем больше разница между его максимальной производительностью и потреблением, тем дольше он прослужит. Нередко у более мощных моделей одной серии коэффициент COP выше, чем у менее производительных.

При выборе поставщика подсчитайте окупаемость оборудования – за какое время расходы на приобретение покроются за счет экономии. Это немаловажный фактор.

Виды систем отопления

Автономное отопление в частном доме имеет широкий ассортимент систем. Если комбинированную систему соорудить не является возможным, то обсуждение каждой отдельно позволит безошибочно подобрать оптимальный вариант.

Водяное

Наиболее популярный вид для частного дома. Водяное отопление выигрывает у других за счет большой разнообразности: схемы, котлы, батареи – все это имеет несколько вариаций. Также отличается надежностью и легкостью в использовании. Дорогая сборка отплатит в будущем дешевыми затратами в эксплуатации. Обогрев хоть и медленный, но теплоноситель всегда будет заполнен жидкостью. А непростой процесс установки забудется последующей экономией и бесшумной работой.

Воздушное

Эта отопительная система имеет три пути нагревания воздуха: газом, электричеством или водой. Воздуховоды смешивают прохладный воздух дома вместе с уличным, фильтр его чистит, и дальше за работу принимается воздухонагреватель.

Из плюсов можно выделить возможность контролировать как температуру, так и вентиляцию, что означает экономичность. Также поступает исключительно отфильтрованный воздух, а летом вовсе можно оформить превращение в кондиционер. Все это закрепляется долговечностью и легкой заменой деталей.

Из минусов существуют только большой размер всей системы, что приводит к обязательному проектированию конструкции на раннем этапе строительства частного дома.

Паровое

Все еще используемый выбор, но только с различными комбинациями топлива (газ, электричество, уголь и даже дрова), так как это гораздо дешевле. Паровой котел и трубы обеспечивают цикличную подачу тепла. При этом, качество работы будет исходить от выбранной модели этого котла. Главными достоинствами являются быстрота и экологичность обогрева и теплоотдачи.

Недостатков будет побольше. Теплоноситель постоянно подвергается высоким температурам. В совокупности с взрывоопасностью таких котлов это требует непрерывных проверок системы и документы, позволяющие владеть ею. Шум во время работы, а также тяжелая и дорогая установка служат добивающими факторами, почему данный вариант не является оптимальным для дома.

Печное

Это, по сути, печи и камины. Разумеется, подойдут разве что как временный вариант или дополнение к основной системе обогрева. Невозможность равномерно распределять тепло по всей площади делает их лишь предметом декора для больших домов. Дачи – главное место использования печного отопления.

Проблема использование печного отопления так же заключается в скоплении сажи в трубе, из-за больших ее объемов она загорается и может привести к возгоранию дома. Подробнее можно узнать в статье — как прочистить дымоход от сажи.

Газовое

Если по разным причинам в доме отсутствует газ, то приходится прибегать к данной системе отопления. Для этого понадобится газгольдер и пропан-бутан, который будет заливаться в эту емкость.

Достоинств не так много, но они вполне значительны. Во-первых, предоставляет абсолютную автономию. Оборудование имеет хорошие эксплуатационные характеристики. А тепло является абсолютно экологичным.

Недостатки уже знакомые: сложный монтаж и последующая заправка газгольдера, необходимость специальных документов и высокая стоимость. Если рядом проходит газовая магистраль, но газ все равно не подключен, топливо потребуется содержать в особых установках. Для кого-то проблемой могут стать и регулярные визиты сервисных служб.

Солнечное

Солнечные батареи — наиболее экологичная система отопления. Основным источником тепла может служить исключительно в местах, где круглый год лето (но отопление там вовсе не нужно). В остальных случаях не более чем дополнение к основному варианту.

Из плюсов – легкая и длительная эксплуатация, ненадобность топлива, отличное сочетание с теплым полом. Да и монтаж особых проблем не создаст.

А вот провести корректный расчет для последующей установки – задача непростая. Еще и кровля должна быть под углом 30 градусов. Выполнять это самостоятельно не рекомендуется.

Электрическое

Для отопления электричеством должна быть веская причина: нет альтернативы либо есть финансовые возможности. Это связано с высокой ценой энергоносителей, которыми являются теплые полы, специальные камины, инфракрасные нагреватели и конвекторы.

Если сами электро носители дорогие, то вот их установка и ремонт обойдется вполне дешево. Еще одним плюсом является экология и возможное получение горячей воды. Бонусом идет возможное перемещение оборудования при необходимости.

Необходимость в многофазовых распределителях и большой мощности служат главными недостатками электро отопления. А проблема в подаче электричества приведет к неполадкам всей схемы.

Тепловой насос, газ или электричество?

Тепловому насосу не избежать сравнения с отопительными
системами, которые работают на газу или электричестве. Наверное, главное
преимущество теплового насоса перед газом — то, что установка не требует
согласований.

Второе — это полная безопасность. Отсутствуют процессы
горения, нет никаких отходов. Тепловой насос надежен, срок службы прибора не
менее 15 лет, его работой полностью управляет автоматика, отмечает Цымбал. «В
процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании.
Поставили, нажали на кнопку и забыли. Но также есть модели с модулем GSM — для
желающих изменить какие-либо параметры с телефона», — добавляет он.

Стоимость инсталляции теплового насоса пока немаленькая. На
дом площадью в 100 квадратных метров установка классического варианта обойдется
от 800 тысяч до более 1 миллиона рублей. Но, по словам директора компании
«Умград», есть новые разработки, которые снижают затраты в два раза. Это вполне
сопоставимо с подключением газа.

Эксплуатационные затраты на работу теплового насоса и
газового котла примерно равны. Однако есть предпосылки к тому, что природный
газ может значительно вырасти в цене. По сравнению с электрокотлом тепловой
насос гораздо выгоднее.

«Допустим, имеем дом в 100 квадратных метров, он построен по
СНИПам, и его теплопотери не превышают 100 ватт на квадратный метр, то есть его
тепловая нагрузка 10 киловатт в час. За год и электрокотрел, и тепловой насос
нарабатывают примерно 2300 часов, то есть оборудование произведет около 23
тысячи киловатт электроэнергии. Если тепловой насос работает с коэффициентом 4,
то затраты в Новосибирске получаются примерно 13 тысяч в год, то есть чуть
больше тысячи в месяц. Если отапливаться электричеством, то годовая сумма будет
примерно 51 тысяча рублей», — приводит расчеты Цымбал.

Особенности эксплуатации в зимний период

Зимой кондиционер с определенной периодичностью уходит в оттайку. Обычно это происходит один раз в 40-60 минут.

При длительной работе с отрицательными температурами его радиатор обмерзает, эффективность падает и система начинает с этим самостоятельно бороться.

Многие ошибочно считают, что внешний блок в данном случае отогревается какими-то встроенными тэнами. Это не так.

Просто происходит переключение направления его работы. То есть, горячий фреон из внутреннего блока начинает поступать в наружный. И тот в течение нескольких минут оттаивает.

Длительность и периодичность циклов оттайки зависит от степени обледенения и контролируется датчиками. Хотя в недорогих вариантах это происходит просто согласно запрограммированному времени.

Что купить? Рекомендуемые товары

Выбор модели теплового насоса — сложная задача, которую невозможно решить простыми рекомендациями. Нельзя назвать тот или иной вид, марку или модель теплового насоса и сказать, что он — лучший, так как все образцы создаются под какую-то определенную задачу. Поэтому, выбирая тепловой насос, надо, прежде всего, руководствоваться потребностями дома и подыскивать наиболее подходящее к ним оборудование.

Топ-5 лучших насосов

Единственное, что можно порекомендовать — использовать тепловые насосы известных и надежных производителей, таких как:

• Viessmann / Германия/
• Nibe /Швеция/
• Stiebel Eltron /Германия/
• Mammuth /USA/
• Dongguan New Times New energy Science & Technology Co., Ltd /Китай/

Перечисленные фирмы лидируют среди производителей тепловых насосов, но это не значит, что оборудование других фирм никуда не годится. Существуют и другие, вполне качественные и надежные устройства, достойные для использования в системе отопления дома.

Цены

Стоимость тепловых насосов очень велика. Самыми дешевыми являются системы «воздух-воздух», они могут стоить от 50000 рублей, но и возможности у таких устройств весьма ограничены. ТН для обогрева больших домов обойдутся гораздо дороже, цены мощных устройств начинаются в районе 8000 долларов и повышаются в соответствии с мощностью и функционалом комплекта.

Стоимость установки ТН «воздух-воздух»

Монтаж ТН «воздух-воздух» обойдется дешевле любого другого вида теплонасосов, поскольку вся работа заключается в установке и подключении комплекта к сети электрического тока. Расценки в разных регионах страны значительно отличаются друг от друга, среднее значение составляет 80 000 рублей, что соответствует цене некоторых устройств и способствует популярности самостоятельного монтажа теплонасосов.

Самостоятельный монтаж

Самостоятельная установка теплонасоса вполне доступна и не представляет собой значительной сложности. Порядок действий обычно подробно описан в руководстве пользователя, все необходимые работы достаточно просты и понятны. Единственная проблема состоит в том, что большинство серьезных фирм ставит обязательным условием установку оборудования силами представителей компании. В противном случае фирма отказывает в гарантийном ремонте или сервисном обслуживании оборудования.

Бытовой тепловой насос «Экомер-ЕСО»

«Нашей задачей было приблизить тепловой насос к бытовым
приборам и создать вариант лучше, чем те, что уже есть на рынке. Так появилась
новая линейка «Экомер-ЕСО», — рассказывает Цымбал.

Размеры теплового насоса значительно уменьшились. Если в
классическом виде он весит около 300 килограммов, то новинка — всего 70
килограммов, его спокойно могут перенести два человека.

Тепловой насос стал инверторным, то есть его мощность плавно
меняется, исходя из потребностей. Прибор сделали очень тихим, шум от него не
превышает шум от бытового холодильника.

«Сейчас установка занимает не 1,5-2 месяца, а до пяти дней,
и не портит ландшафтный дизайн. Монтаж геоконтура в классическом виде — грандиозная
работа, по участку ездят КамАЗы с грунтом, экскаваторы, буровые машины. Сейчас
операции очень чистые, установка осуществляется с пятачка 4 на 4 квадратных
метра двумя людьми ручным инструментом. При этом стоимость работ снизилась
более, чем в два раза», — перечисляет преимущества директор компании.