Геотермальный тепловой насос своими руками для отопления дома

Подробнее о достоинствах и недостатках смотрите видео:

Устройство и принцип работы теплового насоса

Содержание

  • 1 Устройство и принцип работы теплового насоса
  • 2 Как работает тепловой насос? (видео)
  • 3 Расчет оборудования
  • 4 Виды тепловых насосов
    • 4.1 Тепловой насос воздух-воздух
    • 4.2 Тепловой насос вода-вода
    • 4.3 Воздух-вода
    • 4.4 Вода-воздух
    • 4.5 Грунт-вода
    • 4.6 Лед-вода
  • 5 Популярные модели и производители
    • 5.1 StiebelEltron
    • 5.2 Waterkotte
    • 5.3 Vaillant
    • 5.4 Danfoss
    • 5.5 Dimplex
    • 5.6 Тепловые насосы PanasonikAqarea
    • 5.7 Mitsubishi Electric Kirigamine
    • 5.8 Тепловые насосы российского производства
    • 5.9 Тепловой насос Френетта
  • 6 Монтаж теплового насоса
    • 6.1 Правила эксплуатации
    • 6.2 Технический специалист

Как выбрать тепловой насос для отопления дома

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!Типы тепловых насосов для отопления дома:

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

Виды тепловых насосов для отопления дома:

  • моноблок
  • сплит-система

Основные режимы работы теплового насоса для отопления дома:

  • отопление
  • горячая вода
  • 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

Оптимальная мощность теплового насоса для отопления дома составляет 120-200 % от расчетных теплопотерь дома (необходимой установленной мощности), что также положительно влияет на стоимость теплового насоса и его установку. В этом случае тепловой насос обеспечивает не менее 95 % потребностей в тепловой энергии за весь отопительный сезон.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.Факт: Менее 1 % владельцев тепловых насосов интересуют действительные (эксплуатационные) значения эффективности COP или SCOP.Вывод: Тепловой насос для отопления дома — это не замена обычного отопительного котла, а способ сократить расходы на отоплении дома. Чтобы экономия была существенной, необходимо обеспечить технические условия для эффективной работы теплового насоса, в частности, максимально снизить температуру в системе отопления дома.

Схема теплового насоса

Работоспособность большинства тепловых насосов базируется на тепле грунта, в котором на протяжении года температура практически не колеблется (в пределах 7-10 градусов). Тепло перемещается между тремя контурами:

  1. Контур отопления
  2. Тепловой насос
  3. Рассольный (он же земляной) контур

Классический принцип работы тепловых насосов в отопительной системе состоит из следующих элементов:

  1. Теплообменник, отдающий внутреннему контуру тепло, забираемое у земли
  2. Сжимающее устройство
  3. Второе теплообменное устройство, передающее отопительной системе энергию, получаемую во внутреннем контуре
  4. Механизм, понижающий давление в системе (дросселе)
  5. Рассольный контур
  6. Земляной зонд
  7. Отопительный контур

Труба, которая выполняет роль первичного контура, помещается в колодец или закапывается непосредственно в землю. По ней перемещается незамерзающий жидкий теплоноситель, температура которого повышается до аналогичной характеристики земли (около +8 градусов) и поступает во второй контур.

Вторичный контур забирает тепло у жидкости. Циркулирующий внутри фреон начинает закипать и преобразовываться в газ, который направляется в компрессор. Поршень сжимает его до 24-28 атм, благодаря чему происходит увеличение температуры до +70-80 градусов.

На данном рабочем этапе происходит концентрирование энергии в один небольшой сгусток. Благодаря этому увеличивается температура.

Разогретый газ поступает в третий контур, который представлен системами горячего водоснабжения или даже отопления дома. При передаче тепла возможны потери до 10-15 градусов, но они оказываются не существенны.

Когда фреон остывает, происходит уменьшение давления, и он вновь превращается в жидкое состояние. При температуре 2-3 градуса он поступает обратно во второй контур. Цикл повторяется снова и снова.

Что дешевле для отопления: электричество, газ или тепловой насос?

Приведем затраты на подключение каждого из типа отопления. Для представления общей картины возьмем Московскую область. В регионах цены могут отличаться, но соотношение цен останется прежним. В расчетах принимаем, что участок «голый» — без проведеного газа и электричества.

Читайте также:  Отопление загородного дома электричеством

Затраты на подключение

Тепловой насос. Укладка горизонтального контура по ценам МО – 10 000 рублей за смену экскаватора с кубовым ковшом (выбирает до 1 000 м³ грунта за 8 часов). Система для дома в 100 м² будет закопана за 2 дня (справедливо для суглинка, на котором можно снять до 30 Вт тепловой энергии с 1 м.п. контура). Порядка 5 000 рублей потребуется для подготовки контура к работе. В итоге, горизонтальный вариант размещения первичного контура обойдётся в 25 000.

Скважина выйдет дороже (1 000 рублей за погонный метр, с учётом монтажа зондов, обвязки их в одну магистраль, заправкой теплоносителем и опрессовкой.), но значительно выгоднее для будущей эксплуатации. При меньшей занятой площади участка возрастает отдача (для скважины 50 м – минимум 50 Вт с метра). Покрываются потребности насоса, появляется дополнительный потенциал. Поэтому вся система будет работать не на износ, а с некоторым запасом мощности. Разместить 350 метров контура в вертикальных скважинах – 350 000 рублей.

Газовый котёл. В Московской области за подключение к газовой сети, работы на участке и монтаж котла «Мособлгаз» запрашивает от 260 000 рублей.

Электрический котел. Подключение трёхфазной сети обойдётся в 10 000 рублей: 550 – местным электросетям, остальное – на распределительный щит, счётчик и прочее наполнение.

Потребление

Эксплуатация

  • Если подведён газ, то наиболее рентабельный вариант для отопления – газовый котёл. Стоит оборудование (9 кВт) минимум 26 000 рублей, месячная оплата за газ (по 12 ч/сутки) составит 1 850 рублей.
  • Мощное электрооборудование выгоднее с точки зрения организации трёхфазной сети и приобретения самого оборудования (котлы – от 10 000 рублей). Тёплый дом будет стоить 11 437 рублей за месяц.
  • С учётом первоначальных вложений в альтернативное отопление (оборудование 275 000 и монтаж горизонтального контура 25 000), ТН, расходующий электричества на 3 430 руб/месяц, окупится не ранее чем через 3 года.

Сравнивая все варианты отопления, при условии создания системы «с нуля», становится очевидным: газ будет не намного выгоднее геотермального теплонасоса, а обогрев электричеством в перспективе 3 лет безнадёжно проигрывает обоим этим вариантам.

С подробными расчётами в пользу эксплуатации теплового насоса можно ознакомиться, просмотрев видео от производителя:

Некоторые дополнения и опыт эффективной эксплуатации освещены в этом ролике:

Минусы и недостатки системы геотермального отопления

Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла. На глубине 6 метров от поверхности грунта начинается область стабильной температуры, которая круглогодично равняется средней годовой температуре атмосферы региона (примерно +15 ⁰С в умеренной климатической зоне). Поговорим про минусы геотермального отопления.

Сегодня тепло Земных недр активно используется для организации геотермального отопления.

Разумеется, несмотря на неиссякаемость тепловой энергии грунта, организация геотермального отопления сопряжена со множественными сложностями, как технического, так и экономического характера.

С точки зрения финансовой выгоды, установка геотермальной системы уступает традиционному твердотопливному, газовому и электрическому обогреву.

Главные недостатки геотермального отопления

1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.

Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.

2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.

Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.

Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.

3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.

Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.

4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.

Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.

Читайте также:  Идеальная гардеробная — как избежать ошибок по обустройству

Геотермальное отопление обходится очень дорого.

5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.

Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.

Вывод

Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.

Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.

Можно ли изготовить насос в домашних условиях

Даже опытные мастера не всегда берутся за то, чтобы создать тепловой насос для отопления дома самостоятельно, так как данная конструкция очень сложна. Однако существуют экспериментаторы, которые творят чудеса из довольно необычных предметов. Как правило, за основу берется бытовая техника.

Прочтите также нашу статью Фекальный насос с измельчителем для туалета.

В качестве яркого примера человеческой гениальности можно взять тепловой насос из старого холодильника, который был представлен на суд общественности около 10 лет назад. Специалисты оценили данный агрегат как довольно эффективное средство для обогрева одной комнаты. На большое помещение, безусловно, такой мощности не хватит.

Конструкция из старого холодильника может работать, как в комнате, так и быть встроена в стену. Эффективное функционирование возможно при внешней температуре воздуха не ниже – 5 0С.

Современные сплит-системы можно тоже назвать тепловыми насосами, работающими по системе воздух-воздух. Однако в первоначальном своем варианте они потребляют слишком много электроэнергии. Чтобы удешевить прибор, умельцы научились переделывать сплиты в тепловые насосы системы вода-вода. В данном случае от кондиционера будет использоваться лишь компрессор, вся остальная конструкция собирается руками мастера.

Тепловой насос считается очень удобной и выгодной конструкцией. Однако высокая стоимость устройства не дает возможности использовать ее широко. Приобрести тепловой насос по силам далеко не каждому, а изготовить его самостоятельно могут лишь единицы, и это самый главный недостаток устройств такого типа.

Что вы думаете по этому поводу?Оставьте комментарий, нам важно Ваше мнение &#x1f63b

Особенности использования теплового насоса воздух-вода. Жми!

Перед многими людьми, построившими загородный дом или дачу, возникает вполне резонный вопрос: с помощью чего обогреть свое жилище? Какой вариант отопления будет наиболее оптимальным, если строение находится далеко от коммуникаций?

В таком случае использование теплового насоса будет наиболее эффективным способом обогрева загородного коттеджа или дачного домика.

Тепловой насос для отопления дома – это специальный вид отопительного оборудования, которое собирает рассеянное тепло из окружающей среды и аккумулирует его в тепловую энергию для обогрева жилого помещения.

Важно

В этой статье поговорим обо всех особенностях теплового насоса «воздух-вода», а также о важных моментах монтажа этой системы отопления для загородного дома.

Содержание

Принцип работы

Размещение блоков системы воздух-вода

Конструкция теплового насоса состоит из двух блоков:

Внешний блок имеет следующие конструктивные элементы:

  • теплообменник;
  • вентилятор;
  • компрессор.

Внутренний блок состоит из следующих узлов:

  • система управления тепловым насосом;
  • циркуляционный насос;
  • теплообменник.

Принцип работы теплового насоса заключается в следующих важных моментах:

    Принцип действия теплонасоса воздух-вода

  1. В процессе испарения теплоносителя в наружном блоке отбирается тепловая энергия от источника тепла, в данном случае из окружающего воздуха.
  2. Теплоноситель поступает в компрессор, где при сжатии увеличивается его температура.
  3. Нагретый до газообразного состояния, теплоноситель нагнетается в теплообменник внутреннего блока.
  4. В этом блоке при помощи конденсации носителя нагревается жидкость отопительной системы, которая подается на радиаторы обогрева.
  5. Охлажденный теплоноситель подается снова в наружный блок, и процесс повторяется снова.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что работа теплового насоса «воздух-вода» заключается в преобразовании и последующем переносе тепловой энергии из окружающей среды в отопительную систему жилого помещения.

Плюсы и минусы

Отопительная система с тепловым насосом имеет ряд позитивных достоинств, которые выражаются в следующих важных моментах:

  • для вырабатывания тепловой энергии не требуется использование различных видов топлива;
  • использование теплового насоса позволяет эффективно обогревать жилое помещение;
  • срок эксплуатации составляет более 25 лет, что говорит о надежности использования этого вида отопительного оборудования;
  • экологичность теплового насоса заключается в том, что не происходит абсолютно никаких выбросов в окружающую атмосферу;
  • в теплое время года существует возможность использования этого устройства в качестве кондиционера;
  • простота в управлении тепловым насосом;
  • можно использовать в сочетании с другими устройствами возобновляемой энергии.

Тепловые насосы «воздух-вода» имеют один существенный недостаток – это достаточно высокая цена, которая не позволяет широко распространиться отоплению этого вида.

Поэтому очень важно произвести расчет мощности теплового насоса для отопления дома наперед, чтобы просчитать эффективность использования отопительной системы с теплонасосом.

Особенности монтажа

Поскольку отопительная система с тепловым насосом «воздух-вода» — достаточное сложное техническое устройство, то ее монтаж лучше всего доверить высококвалифицированным специалистам.

Читайте также:  Из чего состоит и как работает радиатор отопления

Если вы решили оборудовать систему своими руками, то необходимо, прежде всего, правильно рассчитать время на установку отопления с тепловым насосом.    

Этапы каждого вида монтажных работ могут составлять:

  • подготовительные работы ориентировочно будут длиться 1–2 недели;
  • установка наружного блока теплового насоса – 3–7 дней;
  • оборудование внутреннего блока и монтаж отопительной системы – 1–2 недели;
  • запуск и отладка работы – 2–3 дня.

Стоит также помнить, что при установке теплового насоса следует знать особенности монтажа, к которым можно отнести следующие моменты:

Совет специалистов: при оборудовании отопления с тепловым насосом «воздух-вода» наиболее оптимальным вариантом обогрева будет являться теплый пол.

Мы рассмотрели все особенности и характеристики теплового насоса «воздух-вода». Исходя из всего вышесказанного, можно смело утверждать: такая отопительная система является экономичным и эффективным средством обогрева, которая в скором времени завоюет достаточное внимание.

Смотрите видео, в котором подробно показан принцип работы теплового насоса воздух-вода, а также отзывы владельца и специалистов:

Советы и рекомендации

Тепловой насос – оборудование технически сложное и достаточно дорогое, поэтому подходить к его выбору следует с большой ответственностью. Чтобы не быть голословными, приведем несколько вполне конкретным рекомендаций.

1. Никогда не приступайте к выбору теплового насоса без предварительного проведения расчетов и создания проекта. Отсутствие проекта может стать причиной фатальных ошибок, исправить которые можно будет лишь с помощью огромных дополнительных финансовых вложений.

2. Доверить проектирование, монтаж и сервисное обслуживание теплового насоса и системы отопления следует только профессионалам. Как убедиться в том, что в данной компании работают профессионалы? В первую очередь, по наличию всей необходимой документации, портфолио реализованных объектов, сертификатов от поставщиков оборудования. Очень желательно, чтобы весь комплекс необходимых услуг предоставляла одна компания, которая в данном случае будет нести полную ответственность за реализацию проекта.

3. Советуем вам отдать предпочтение тепловому насосу европейского производства. Пусть вас не смущает тот факт, что он дороже китайского или российского оборудования. При включении в смету стоимости работ по монтажу, запуску и отладке всей системы отопления разница в цене насосов будет практически незаметна. Но зато, имея в своем распоряжении «европейца», вы будете уверены в его надежности, поскольку высокая цена насоса – это лишь результат использования при его создании современных технологий и высококачественных материалов.

Планируете ли вы использовать тепловой насос для отопления дома?

  • Да
  • Нет
  • Еще не определились

ГолосоватьЕсли вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.Поделиться:

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 ).

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.

Самодельный тепловой насос

Все мелкие ошибки связаны с попытками сэкономить.

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

Основные схемы развязки

Существует три схемы, как можно организовать термальное альтернативное отопление, то есть обустроить контур для аккумуляции энергии тепла:

Внешний контур собирается из труб, сделанных из полиэтилена, с расчетом из соотношения 40-50 Вт теплоэнергии на один метр коллектора. Так, при мощности насосного оборудования 10 кВт, необходимо будет обустроить скважину глубиной около 165-195 метров. Чтобы получить нужную расчетную длину, вместо одной скважины можно пробурить 2-3 менее глубоких из одной точки, однако в разных направлениях, то есть кластерным методом.