Принцип работы и описание тепловых насосов для отопления дома

Среди всех систем альтернативного теплоснабжения дома наилучшими считаются тепловые насосы. Они отличаются не только конструкцией, но и эффективностью работы. Поэтому для выбора лучшей модели следует разобраться в принципе работы тепловых насосов для отопления дома.

Принцип работы тепловых насосов

Схема работы теплового насоса
Схема работы теплового насоса

Для лучшего понимания работы теплового насоса можно рассмотреть его самый распространенный вариант применения – в обычных холодильниках. В принципе воздушные тепловые насосы для отопления немного отличаются от них. Разница заключается в получении тепловой энергии, а не холода.

Узнать, как работает тепловой насос для отопления дома можно после рассмотрения общей схемы функционирования. Для генерирования тепла в конструкции имеется внутренний контур, по которому протекает хладагент. Он соединяется с трубами отопления дома с помощью теплообменника. Получение тепла от внешнего источника происходит за счет дополнительного контура. Рассмотрим, как работает отопление при помощи теплового насоса:

  1. Хладагент находится в газообразном состоянии. Он получает тепловую энергию от внешнего контура. При этом достаточно, чтобы температура газа поднялась до +10°С.
  2. Повышение давления хладагента для перехода его в жидкое состояние. Для этого воздушные тепловые насосы для отопления дома в обязательном порядке имеют компрессор. При этом температура жидкости повышается до +65°С.
  3. С помощью теплообменника происходит передача тепла воде системе отопления в доме.
  4. Дроссельный клапан и капельник снижают давление и тем самым провоцируют обратный переход хладагента из жидкого состояния в газообразное для повторения процесса.

Эффективно ли отопление дома с помощью теплового насоса? Во многих случаях эту систему устанавливают в качестве дополнительной для снижения затрат на основное теплоснабжение. Одним и недостатков является невозможность сделать тепловые насосы для отопления дома своими руками с нормальным показателем КПД и надежностью. Для изготовления понадобится сделать сложные расчеты и правильно подобрать материалы. Можно провести аналогию с бытовыми холодильниками – практически никто не делает их самостоятельно, предпочитая надежные заводские модели.

Практически все отзывы о тепловых насосах для отопления дома указывают на прямую зависимость источника тепла от первичного контура на показатель КПД устройства.

Виды тепловых насосов для отопления

Виды теплоснабжения с помощью тепловых насосов
Виды теплоснабжения с помощью тепловых насосов

Важнейшей задачей при проектировании отопления дома с помощью теплового насоса является выбор среды для нагрева теплоносителя в первичном контуре. Существуют несколько типов отопительного оборудования этого вида, способных адаптироваться под различные среды нагрева теплоносителя.

Важнейшим условием является температура окружающей среды. Так как на практике сделать тепловые насосы для отопления своими руками не представляется возможным — рассмотрим критерии выбора для заводских моделей:

  • Температура окружающей среды. Она должна быть минимум +6-8°С. В противном случае эффективность работы воздушного теплового насоса для отопления снизится до нуля;
  • Выбор теплоносителя для первичного контура. Это может быть вода, грунт или воздух. Важно, чтобы выполнялось первое условие;
  • Правильная организация отопления при помощи теплового насоса – место установки обогревания. Лучшим вариантом будет монтаж системы в отапливаемом сухом помещении. Таким способом можно избежать дополнительных тепловых потерь. Но при этом необходимо обеспечить подвод теплоносителя к теплообменнику первичного контура.

Именно из-за первого пункта воздушные тепловые насосы для отопления дома неэффективны. Исключения составляют модели с новаторскими системами теплообмена. Однако их стоимость остается высокой.

Даже современные модели воздушных тепловых насосов для отопления дома не могут обеспечить должный уровень нагрева теплоносителя при снижении температуры на улице до -15°С.

Геотермальный насос для теплоснабжения

Принцип работы геотермального теплового насоса
Принцип работы геотермального теплового насоса

Отзывы о тепловых насосах для отопления геотермального типа носят самые положительные рекомендации в плане эксплуатации и эффективности. У них первичный контур располагается в земле, что дает целый ряд преимуществ.

Недостатком считается трудоемкость обустройства этого типа теплоснабжения. В отличие от воздушных тепловых насосов для отопления, установленных своими руками, понадобится затратить много усилий для монтажа первичного контура. Существует два способа расположения наружной магистрали:

  • Горизонтальный. Трубы располагаются ниже уровня промерзания почвы. Для правильной работы системы расстояние между магистралями должно составлять минимум 15 см;
  • Вертикальный. Для установки трубопроводов сверлятся скважины глубиной до 50 м. В отзывах о тепловых насосах для отопления дома говорится о высокой надежности работы оборудования, независимо от температуры на улице.

Перед выбором оборудования необходимо проанализировать характеристики грунта – уровень его промерзания и состав. Работа теплового насоса для отопления дома напрямую зависит от степени нагрева теплоносителя в первичном контуре. Поэтому температура почвы должна быть минимум +7°С.

Можно изготовить маломощный тепловой насос для отопления своими руками. Для этого используют компрессор от холодильника. Но систему трубопроводов и закачку фреона в контур нужно доверить только профессионалам.

Система отопления воздух-воздух

Схема воздушного теплового насоса
Схема воздушного теплового насоса

По схожему принципу работают воздушные тепловые насосы для теплоснабжения дома. Разница заключается в использовании воздуха с улицы в качестве первичного теплоносителя.

Одним из недостатков этого оборудования является невозможность подключения к водяному отоплению дома. Передача тепла от сжатого хладагента у воздушного теплового насоса для теплоснабжения происходит сразу в помещение. В качестве альтернативы можно установить систему чиллер-франкойл, работающей по такому же принципу. Но ее стоимость очень высока – приобретение мощностью 24 кВт обойдется минимум в 900 тыс. рублей.

Почему отопление дома с помощью воздушного теплового насоса становится все популярнее? Объяснить это можно рядом причин:

  • Простой монтаж. По трудоемкости он ничем не отличается от установки сплит-кондиционера;
  • Работа теплового насоса для отопления дома так и для охлаждения;
  • Меньшее количество контуров сказывается на повышении надежности системы.
Тепловой насос с линией инжекции
Тепловой насос с линией инжекции

Но можно ли эксплуатировать это обогревание в регионах, где зимой наблюдаются низкие температуры? Для этого необходимо осуществлять отопление с помощью теплового насоса с дополнительным модулем — линией инжекции.

Она автоматически добавляет хладагент для поддержания нормального функционирования основного контура. Таким образом достигается оптимальная работа оборудования даже при снижении воздуха на улице до -15°С.

В отзывах о тепловых насосах для отопления воздушного типа особое внимание уделяется расположению внутреннего блока в доме. Он должен подавать горячий воздух вдоль помещения.

Насос вода-вода для теплоснабжения

Тепловой насос вода-вода
Тепловой насос вода-вода

Для регионов с теплой зимой рекомендован монтаж насосов, у которых в качестве первичного контура используется водоем. Важно, чтобы температура в нем не опускалась ниже +7°С.

Основное преимущество этой системы заключается в быстром монтаже и демонтаже системы гибких трубопроводов. Для этого необходимо заранее продумать материал изготовления магистралей. Оптимальным вариантом считается применение труб из сшитого полиэтилена с дополнительным воздухонепроницаемым слоем.

Подобные системы используют для обогрева дома в период, когда температура на улице не опускается ниже -7°С. Также тепловые насосы вода-вода нашли применение для охлаждения  воздуха летом или обеспечения горячего водоснабжения.

При установке наружного контура необходимо проследить, чтобы не произошел перегиб магистралей. В противном случае прекратится движение теплоносителя.

Отзывы о тепловых насосах

Ознакомление с реальными оценками работы теплового насоса является одним из действующих инструментов для определения целесообразности его приобретения и монтажа. Часть негативных отзывов о тепловых насосах для теплоснабжения дома обусловлено ошибками монтажа и эксплуатации:

  • После долгого анализа предложений на рынке решили приобрести тепловой насос для нашего дома. Выбрали вертикальную систему земля-воздух. После анализа грунта на участке оказалось, что у нас высокий уровень воды. Для теплового насоса это даже лучше – вместо 30 м. глубины скважины сделали 12. Система работает без нареканий уже второй год;
  • В проекте отопления дачи с помощью теплового насоса рассчитывали на нагрев воды в трубах до +70°С. Фактически она не поднималась выше +50°С. К тому же время окупаемости оказалось около 15 лет. Сейчас после первого месяца работы ситуация несколько улучшилась. Но все равно необходимо дополнительное отопление – газовое или с твёрдотопливным котлом. Думаем о выборе и установке.

Стоит ли устанавливать тепловой насос для отопления частного дома? Если финансы позволяют – безусловно, да. Но предварительно необходимо правильно подобрать модель оборудования и подрядчика для его монтажа.

Для ознакомления рекомендуется посмотреть видео об установленном тепловом насосе вода-воздух:

загрузка...