Тепловой насос “вода-вода”: устройство, принцип работы, правила обустройства отопления на его базе

Тепловые насосы вода-вода: устройство, принцип работы, правила монтажа и расчета

У отопительного оборудования, для работы которого используются достаточно дорогие виды энергоносителей, такие как газ, электричество, твердое и жидкое топливо, относительно недавно появилась достойная альтернатива – тепловой насос вода-вода. Для функционирования такого оборудования, которое только начинает набирать популярность в России, нужны неисчерпаемые источники энергии, характеризующиеся низким потенциалом. Тепловая энергия при этом может извлекаться практически из любых водных источников, в качестве которых могут быть использованы естественные и искусственные водоемы, скважины, колодцы и др. Если расчет и монтаж такой насосной установки выполнены правильно, то она способна обеспечивать отопление как жилых, так и производственных строений на протяжении всего зимнего периода.

Тепловой насос получает энергию независимо от сезона

Конструктивные элементы и принцип работы

У рассматриваемых тепловых насосов для отопления дома принцип действия напоминает принцип работы холодильного оборудования, только наоборот. Если холодильная установка выводит часть тепла из своей внутренней камеры наружу, тем самым понижая в ней температуру, то работа теплового насоса состоит в том, чтобы охлаждать окружающую среду и нагревать теплоноситель, который перемещается по трубам отопительной системы. По тому же принципу функционируют тепловые насосы «воздух – вода» и «земля – вода», которые также используют энергию из низкопотенциальных источников для обогрева жилых и производственных помещений.

Устройство теплового насоса

Конструктивная схема теплового насоса вода-вода, который является наиболее продуктивным среди устройств, использующих источники энергии с низким потенциалом, предполагает наличие таких элементов, как:

  • наружный контур, по которому перемещается вода, откачиваемая из водного источника;
  • внутренний контур, по трубопроводной магистрали которого перемещается хладагент;
  • испаритель, в котором холодильный агент превращается в газ;
  • конденсатор, в котором газообразный хладагент снова становится жидкостью;
  • компрессор, предназначенный для того, чтобы увеличивать давление газообразного холодильного агента перед его подачей в конденсатор.

Принцип действия теплового насоса

Таким образом, в устройстве теплового насоса вода-вода нет ничего сложного. Если вблизи от дома имеется естественный или искусственный водоем, то для отопления строения лучше всего применять как раз тепловой насос типа вода-вода, принцип работы и конструктивные особенности которого состоят в следующем.

  1. Контур, представляющий собой первичный теплообменник, по которому циркулирует антифриз, размещается на дне водоема. При этом глубина, на которой выполняют монтаж первичного теплообменника, должна быть ниже уровня промерзания водоема. Антифриз, проходя по первичному контуру, нагревается до температуры 6–8°, а затем подается к теплообменнику, отдавая тепло его стенкам. Задача антифриза, циркулирующего по первичному контуру, заключается в передаче теплоэнергии воды холодильному агенту (фреону).
  2. В том случае если схема работы теплового насоса предусматривает забор и передачу тепловой энергии воды, откачиваемой из подземной скважины, контур с антифризом не используется. Вода из скважины по специальной трубе пропускается через камеру теплообменника, где и отдает свою тепловую энергию холодильному агенту.
  3. Теплообменник для тепловых насосов – важнейший элемент их конструкции. Это устройство, состоящее из двух модулей – испарителя и конденсатора. В испарителе фреон, подающийся по капиллярной трубке, начинает расширяться и превращается в газ. При контакте газообразного фреона со стенками теплообменника хладагенту передается низкопотенциальная тепловая энергия. Зарядившийся такой энергией фреон подается в компрессор.
  4. В компрессоре осуществляется сжатие газообразного фреона, в результате чего температура хладагента повышается. После сжатия в камере компрессора фреон поступает в другой модуль теплообменного аппарата – конденсатор.
  5. В конденсаторе газообразный фреон снова превращается в жидкость, а накопленная им тепловая энергия передается стенкам емкости, в которой находится теплоноситель. Поступая в камеру второго модуля теплообменника, фреон, находящийся в газообразном состоянии, конденсируется на стенках накопительной емкости, сообщает им тепловую энергию, которая затем передается воде, находящейся в такой камере. Если при выходе из испарителя фреон обладает температурой 6–8 градусов Цельсия, то на входе в конденсатор теплового насоса вода-вода благодаря вышеописанному принципу работы такого устройства ее значение достигает 40–70 градусов Цельсия.

Таким образом, принцип работы теплового насоса базируется на том, что хладагент при переходе в газообразное состояние забирает тепловую энергию у воды, а при переходе в жидкое состояние в конденсаторе отдает накопленную энергию жидкой среде – теплоносителю отопительной системы.

Точно по такому же принципу работают тепловые насосы «воздух – вода» и «земля – вода», разница состоит лишь в типе источника, который применяется для получения тепловой энергии низкого потенциала. Другими словами, тепловой насос принцип работы имеет один, не варьирующийся в зависимости от типа или модели устройства.

То, насколько эффективно нагревается тепловым насосом теплоноситель системы отопления, во многом определяется колебаниями температуры воды – источника низкопотенциальной энергии. Высокую эффективность такие устройства демонстрируют при работе с водой из скважин, где температура жидкой среды в течение года находится в диапазоне 7–12 градусов Цельсия.

Насос «вода-вода» относится к одному из грунтовых типов тепловых насосов

Принцип работы теплового насоса вода-вода, обеспечивающий высокую эффективность данного оборудования, позволяет использовать такие устройства для оснащения систем отопления жилых и промышленных строений не только в регионах с теплыми зимами, но и в северных районах.

Рекомендации по выбору модели

Чтобы тепловой насос, схема работы которого описана выше, демонстрировал высокую эффективность, следует знать, как правильно выбрать такое оборудование. Очень желательно, чтобы выбор теплового насоса вода-вода (а также «воздух – вода» и «земля – вода») осуществлялся с участием квалифицированного и опытного специалиста.

При выборе теплонасоса для водяного отопления учитываются следующие параметры такого оборудования:

  • производительность, от которой зависит площадь здания, отопление которого насос может обеспечить;
  • торговая марка, под которой произведено оборудование (учитывать данный параметр необходимо потому, что серьезные компании, продукция которых уже оценена многими потребителями, уделяют серьезное внимание как надежности, так и функциональности производимых моделей);
  • стоимость как самого выбираемого оборудования, так и его монтажа.

Оснащение котельной с тепловым насосом

При выборе тепловых насосов вода-вода, воздух-вода, земля-вода рекомендуется обращать внимание на наличие у такого оборудования дополнительных опций. Сюда, в частности, относятся возможности:

  • управления работой оборудования в автоматическом режиме (работающие в таком режиме за счет специального контроллера тепловые насосы позволяют создать в обслуживаемом ими строении комфортные условия для проживания; изменение параметров работы и другие действия по управлению теплонасосами, которые оснащены контроллером, могут выполняться посредством мобильного устройства или пульта ДУ);
  • использования оборудования для нагрева воды в системе ГВС (обращать внимание на данную опцию следует потому, что в некоторых (особенно старых) моделях тепловых насосов, коллектор которых устанавливается в открытых водоемах, она отсутствует).

Расчет мощности оборудования: правила выполнения

Прежде чем приступать к выбору определенной модели теплового насоса, надо разработать проект системы отопления, которую такое оборудование будет обслуживать, а также выполнить расчет его мощности. Такие вычисления необходимы для того, чтобы определить фактическую потребность в тепловой энергии здания с определенными параметрами. При этом обязательно учитывают тепловые потери в таком здании, а также наличие в нем контура ГВС.

Для теплового насоса вода-вода расчет мощности выполняется по следующей методике.

  • Сначала определяют общую площадь здания, для отопления которого будет использоваться приобретаемый тепловой насос.
  • Определив площадь здания, можно рассчитать мощность теплонасоса, способного обеспечить отопление. Выполняя такой расчет, придерживаются правила: на 10 кв. м площади здания необходимо 0,7 киловатт мощности теплового насоса.
  • Если тепловой насос будет использоваться и для обеспечения функционирования системы ГВС, то к полученному значению его мощности добавляют 15–20 %.

Выполняемый по вышеописанной методике расчет мощности теплонасоса актуален для зданий, в помещениях которых высота потолков не превышает 2,7 метра. Более точные вычисления, учитывающие все особенности зданий, которые предстоит отапливать посредством теплового насоса, выполняются сотрудниками профильных организаций.

Для теплового насоса «воздух – вода» расчет мощности выполняется по похожей методике, но с учетом некоторых нюансов.

Как изготовить тепловой насос самостоятельно

Хорошо разобравшись в том, как работает тепловой насос типа вода-вода, можно изготовить такое устройство своими руками. Фактически самодельный тепловой насос является набором готовых технических устройств, правильно подобранных и соединенных в определенной последовательности. Чтобы тепловой насос, изготовленный своими руками, демонстрировал высокую эффективность и не вызывал проблем при эксплуатации, необходимо выполнить предварительный расчет его основных параметров. Для этого можно воспользоваться соответствующими программами и онлайн-калькуляторами на сайтах производителей подобного оборудования или обратиться к профильным специалистам.

Схема самодельного теплового насоса

Итак, чтобы изготовить тепловой насос своими руками, надо подобрать элементы его оснащения по предварительно рассчитанным параметрам и выполнить их правильный монтаж.

Компрессор

Компрессор для теплового насоса, изготавливаемого собственноручно, можно взять из старого холодильника или сплит-системы, обращая при этом внимание на мощность такого устройства. Преимуществом использования компрессоров от сплит-систем является низкий уровень шума, создаваемого при их работе.

Конденсатор

В качестве конденсатора для самодельного теплового насоса можно использовать змеевик, демонтированный из старого холодильника. Некоторые делают его самостоятельно, используя сантехническую или специальную холодильную трубку. В качестве емкости, в которую надо поместить змеевик конденсатора, можно взять бак из нержавейки объемом приблизительно 120 литров. Чтобы поместить в такой бак змеевик, ее предварительно разрезают на две половины, а затем, когда монтаж змеевика выполнен, сваривают.

Самодельный конденсатор из нержавеющего бака и теплообменник из медной трубки

Очень важно перед выбором или самостоятельным изготовлением змеевика рассчитать его площадь. Для этого нужна следующая формула:

Параметрами, используемыми в данной формуле, являются:

  • МТ – мощность создаваемого тепловым насосом тепла (кВт);
  • PТ – разница между температурами на входе в тепловой насос и на выходе из него.

Чтобы в конденсаторе теплового насоса из холодильника не создавались воздушные пузырьки, вход в змеевик следует располагать в верхней части емкости, а выход из него – в нижней.

Испаритель

В качестве емкости для испарителя можно использовать простую пластмассовую бочку вместимостью 127 л с широкой горловиной. Для создания змеевика, площадь которого определяется по такой же схеме, как и для конденсатора, также используется медная трубка. В изготовленных в домашних условиях тепловых насосах, как правило, применяют испарители погружного типа, в которые сжиженный фреон поступает снизу, а превращается в газ в верхней части змеевика.

Подачу и сток воды можно сделать из обычных канализационных труб, а саму бочку-испаритель закрепить на стене посредством кронштейнов

Очень аккуратно с помощью пайки при самостоятельном изготовлении теплового насоса следует выполнять монтаж терморегулятора, так как данный элемент нельзя нагревать до температуры, превышающей 100 градусов Цельсия.

Для подвода воды к элементам самостоятельно сделанного теплового насоса, а также ее отвода используются обычные канализационные трубы.

Тепловые насосы вода-вода, если сравнивать их с устройствами типа «воздух – вода» и «земля – вода», более простые по своей конструкции, но при этом более эффективные, поэтому оборудование именно данного типа чаще всего изготавливают самостоятельно.

Сборка самодельного теплонасоса и его запуск в работу

Для сборки и запуска в работу самодельного теплового насоса потребуются следующие расходные материалы и оборудование:

  1. сварочный аппарат;
  2. вакуумный насос (для проверки всей системы на вакуум);
  3. баллон с фреоном, заправка которого осуществляется через специальный клапан (установку клапана в системе следует предусмотреть заранее);
  4. температурные датчики, которые устанавливаются на капиллярные трубы на выходе из всей системы и на выходе из испарителя;
  5. пусковое реле, предохранитель, дин-рейка и электрощиток.

На раме, сваренной из профильной трубы, устанавливается компрессор и ресивер

Все сварочные и резьбовые соединения при сборке следует выполнять максимально качественно, чтобы обеспечить абсолютную герметичность системы, по которой будет перемещаться фреон.

В том случае, если в роли источника низкопотенциальной энергии выступает вода в открытом водоеме, дополнительно необходимо изготовить коллектор, наличие которого предполагает принцип работы тепловых насосов данного типа. Если же предполагается использование воды из подземного источника, надо пробурить две скважины, в одну из которых вода будет сбрасываться после того, как пройдет всю систему.

Реальный опыт эксплуатации теплового насоса «воздух-вода»

Постоянный рост цен на энергоносители заставляет собственников загородной недвижимости задуматься, как сократить затраты на отопление. Один из вариантов — построить утеплённый дом с минимальными теплопотерями. Второй шаг — смонтировать низкотемпературную систему отопления. Третье — нагреть теплоноситель тепловым насосом класса «воздух-вода». На первый взгляд кажется, что это — неоправданно дорогое решение, а воздушный тепловой насос будет неэффективно работать зимой. Проверим, так ли это, на примере пользователей FORUMHOUSE, которые установили в доме тепловые насосы.

  • Отопление зимой тепловым насосом «воздух-вода» — миф или реальность
  • Сколько тепла вырабатывает тепловой насос «воздух-вода» при отрицательных температурах
  • Выводы и рекомендации

Тепловой насос «воздух-вода» — реальные факты

Этот вид теплового оборудования вызывает массу споров. Пользователи делятся на два лагеря. Одни считают, что, для отопления дома, ничего лучше не придумано. Другие полагают что, из-за дороговизны тепловых насосов (ТН) и суровых климатических условий во многих регионах РФ, первоначальные вложения не отобьются. Выгоднее положить деньги в банк, а, на полученные проценты, отапливать дом электричеством. Как всегда, истина посередине. Забегая вперёд скажем, что, в статье речь пойдёт только о тепловых насосах «воздух-вода». Сначала немного теории.

Читайте также:  Как сделать солнечную батарею своими руками: способы сборки и монтажа солнечной панели

Источники тепла для теплового насоса:

Важный момент: Тепловой насос не производит тепло. Он перекачивает тепло из внешней среды к потребителю, но, чтобы тепловой насос функционировал, требуется электричество. Эффективность работы теплового насоса выражается в соотношении перекаченной тепловой энергии к потреблённой из электрической сети. Эта величина называется коэффициент трансформации теплоты COP (coefficient of performance). Если в технических характеристиках теплового насоса заявлено, что COP = 3, то, это означает, что ТН перекачает в три раза больше тепла, чем «возьмёт» электричества.

Кажется, что вот оно, — решение всех проблем — условно говоря, потратив за один час 1 кВт электричества мы, за это время, получим 3 киловатт-часа тепла для системы отопления. В действительности, т.к. речь идёт о воздушных тепловых насосах с внешним блоком, установленным снаружи дома, коэффициент трансформации за отопительный сезон будет варьироваться в зависимости от температуры на улице. В сильные морозы (-25 — -30 °C и ниже) СОР воздушника падает до единицы.

Это останавливает загородных жителей от установки тепловых насосов «воздух-вода» — оборудования, в котором перекаченное тепло используется для нагрева жидкого теплоносителя. Люди считают, что для наших условий — не южных регионов страны, лучше всего подходят геотермальные тепловые насосы с закопанным в землю грунтовым теплообменником — системой труб, уложенных горизонтально или вертикально.

Я часто сталкиваюсь с мифом, что тепловой насос «воздух-вода» неэффективен в морозы, а вот геотермальный ТН — самый то. Сравните коэффициент трансформации теплоты оборудования весной. Геотермальный контур после зимы истощен. Хорошо если там температура около 0 градусов. А вот воздух уже достаточно прогрет. Потребность в тепле уменьшается, но не пропадает летом, т.к. горячее водоснабжение нужно круглый год. Геотермальные ТН отлично подходят для регионов с суровой зимой и длительным отопительным периодом. Для Южного федерального округа и Московской области ТН «воздух-вода» показывает сравнимый с геотермальником среднегодовой СОР.

Можно ли дешево отопить загородный дом зимой тепловым насосом «воздух-вода»

Я инженер. С 2003 года профессионально занимаюсь промышленными холодильниками и климатическими системами и поэтому в теме ТН. В феврале 2017 года я купил дом без внутренней отделки в пригороде Воронежа. Встал вопрос, как отопить коттедж. Была возможность за 400 тыс. руб. завести на участок магистральный газ. Но я выбрал тепловой насос «воздух-вода». На покупку потратил 8 тыс. евро и ничуть не жалею об этом.

Прежде, чем рассказать об эксплуатационных затратах Bavares36 и выгоде использования теплового насоса, опишем, а это важно знать, конструктив дома:

  • Отапливаемая площадь двухэтажной «коробки» 130 кв. м.
  • «Пирог» стен — панели из арболита толщиной 3.5 см, монолитный сердечник цемент + опилки — 25 см, несъёмная опалубка — пенопласт толщиной 9 см, отделка — декоративная штукатурка 0.5 см. Итого: общая толщина стены – 38 см.
  • Перекрытие второго этажа деревянное.
  • Крыша утеплена пенопластом толщиной 14 см.
  • В доме, на первом и втором этаже, установлены большие окна в пол.
  1. Отопление.
  • На первом этаже дома смонтировано 8 контуров низкотемпературной системы отопления — тёплый пол (6 контуров) и теплые стены (2 контура).
  • На втором этаже 6 отопительных контуров. Два контура теплых стен. Теплый пол в ванной и три контура в комнатах.
  1. Система ГВС.
  • В доме два санузла. Водопотребители — ванная, душ + мойка на кухне.
  • В системе ГВС стоит циркуляционный насос.
  • Дополнительно в доме, в санузлах, установлены полотенцесушители.

Для теплоснабжения дома используется тепловой насос «воздух-вода». Оборудование смонтировано и запущено 5 октября 2017 года. Важный нюанс! У ТН «воздух-вода» основная цена приходится на внутренний блок, т.к. в нём находятся: ТЭНы для нагрева воды для ГВС и для дополнительного нагрева теплоносителя в сильные морозы, теплоаккумулятор и прочее оборудование.

Переходим к цифрам. За шесть месяцев отопительного сезона Bavares36 потребил, по данным выделенного на ТН электросчётчика, электроэнергии:

  • октябрь – 1000 кВт*ч;
  • ноябрь -1000 кВт*ч;
  • декабрь – 1000 кВт*ч;
  • январь – 1700 кВт*ч;
  • февраль – 1900 кВт*ч;
  • март – 1900 кВт*ч.

Итого, общее потребление, с октября по март, составило 8500 кВт*ч. Тариф на электроэнергию – 2.52 руб. за 1 кВт*ч. Теперь считаем сколько заплатил пользователь за отопительный сезон включая ГВС: 8500х2.25= 21420 рублей.

За теплый период (с апреля по сентябрь включительно) счетчик теплового насоса «намотал» порядка 2500 киловатт-часов. Т.е. — 6300 руб. Итого, за календарный год, затраты на отопление и горячее водоснабжение – 27720 рублей. Я считаю, что тепловой насос «воздух-вода» отлично подходит для моих климатических условий. ТЭНы подключались периодически, при большом потреблении воды и при морозах -25 градусов Цельсия. А это всего две недели за зиму.

Для полноты картины приведём наблюдения пользователей портала, также эксплуатирующих тепловые насосы «воздух-вода».

У меня дом площадью 250 кв. м построенный из газобетона. Толщина газосиликатных блоков – 300 мм. Стены снаружи утеплены каменной ватой толщиной 10 см и оштукатурены. На первом этаже смонтированы теплые полы. Установленная температура +23 °C. На втором этаже радиаторы. Температуру выставил +24 °C.

Сначала пользователь отапливал дом электрокотлом мощностью 24 кВт. Потом, коттеджей в поселке стало больше, и начались проблемы с подачей электричества. Vovanadm поставил твердотопливный котел мощностью 30 кВт. Но ему быстро надоело быть кочегаром. В итоге пользователь установил тепловой насос «воздух-вода». Почему? Не нужно копать или бурить землю на участке под грунтовый теплообменник. ТН потребляет 2.35 кВт в час. СОР в отопительный сезон 3. Это дешевле, чем отапливать дом электричеством. Далее пользователь хочет перейти на дневной-ночной тариф. Ниже прилагаются фото со смонтированной системой и потреблёнными киловатт-часами с конца сентября по конец октября.

Тепловой насос вода-вода: принцип работы, компоненты, особенности установки

Дата публикации: 1 апреля 2019

Организовать эффективную отопительную систему для частного дома можно разными способами. Одно из лучших решений – конструкция с тепловым насосом вода-вода. Устройство позволяет построить безопасную с экологической точки зрения систему с высоким КПД. Достаточно внушительные первоначальные затраты на покупку комплектующих и монтажные работы окупаются в течение нескольких лет. Учитывая рост цен на энергоносители, этот срок постоянно сокращается. Применение теплового насоса типа вода-вода позволяет обеспечить стабильную комфортную температуру в помещениях там, где отсутствуют соответствующие муниципальные коммуникации.

Принципы работы теплонасоса вода-вода

Конструкция подходит для организации теплоснабжения дома или хозяйственной постройки, бесперебойного поступления горячей воды. При этом забор тепла осуществляется из источников естественного происхождения: рек, озер, подземных вод. Даже в зимний период времени на глубине жидкость сохраняет положительную температуру. Есть возможность извлекать и использовать тепло, получаемое от воды, даже в лютые морозы.

У теплового насоса вода-вода принцип работы связан с циклом Карно. Суть его в следующем: перемещающееся в закрытом контуре вещество под воздействием факторов физического и термического характера меняет агрегатное состояние. Оно становится жидким, после чего снова преобразуется в газ. При этом происходит высвобождение и поглощение большого объема тепла.

Комплектующие, из которых состоит теплонасос вода-вода:

  • компрессорная установка;
  • испаритель;
  • конденсатор;
  • расширительный клапан индукционного типа;
  • система, контролирующая в автоматическом режиме главные параметры;
  • многочисленные медные трубные магистрали;
  • хладагент.

Разберем подробнее, как работает тепловой насос вода-вода. Жидкость закачивается в трубки из источника в систему, где происходит ее взаимодействие с газом (фреоном). Он закипает при +2-3 градусах по Цельсию. Происходит поглощение части тепла фреоном и всасывание его компрессорной установкой. Там газ сжимается, вследствие чего нагревается.

На следующем этапе хладагент передается в конденсатор для нагрева воды. Жидкость может разогреваться до +80 градусов. Далее она движется по трубам отопительной конструкции. После охлаждения вода направляется в испаритель, затем происходит слив жидкости в приемной скважине. Фреон после пребывания в конденсационном устройстве переходит в жидкое состояние. Затем он направляется в дроссель, откуда возвращается в изначальный пункт. Далее происходит возобновление цикла.

Что учесть при монтаже теплового насоса своими силами

Имея хорошую теоретическую подготовку, можно выполнить монтаж теплового насоса вода-вода своими силами. Есть разные варианты реализации агрегата, которые подходят для организации отопления как в жилых домах, так и в хозяйственных сооружениях. Оборудование эффективно при работе с площадями 50-150 кв м.

При выборе теплонасоса важно учесть следующие нюансы:

  • степень жесткости воды,
  • наличие дополнительных функций,
  • режим работы агрегата,
  • мощность насосной установки,
  • дополнительное оборудование.

Качество жидкости, поступающей из открытого источника, колодца или подземной скважины, напрямую влияет на стабильность работы системы. Далеко не каждый заводской или самодельный тепловой насос вода-вода способен эффективно функционировать при использовании жесткой воды, в которой содержится много железа и марганца. Важно также присутствие таких веществ, как аммиак, хлор, сероводород. Если вода жесткая, лучше приобрести более дорогие комплектующие. Они будут дополнительно защищены от коррозии.

Режим работы и мощность установки

Насос вода-вода может быть единственным источником тепловой энергии или работать параллельно с другими системами. В первом случае выполняется установка теплового насоса вода-вода, поддерживающего моновалентный режим функционирования. Только с помощью таких агрегатов можно создать систему отопления, которая будет работать на 100% автономно. Во втором случае годятся приборы меньшей производительности, поддерживающие бивалентный режим.

Важно грамотно подобрать насосную установку по уровню мощности, исходя из потребностей. Если этот показатель избыточен, то электроэнергия будет расходоваться впустую, что влечет ненужные траты. Теплонасос также может иметь ряд дополнительных функций: систему автоматического управления, функцию подогрева воды, корпус с улучшенной изоляцией от шума и другие опции.

Дополнительные функции и оборудование

Схема теплового насоса вода-вода предполагает применение дополнительного оснащения. В системе могут использоваться:

  • погружной насос;
  • промежуточный теплообменник (позволяет предотвратить такое явление, как гидроудар);
  • насосные фильтры;
  • генератор электроэнергии для организации аварийного питания.

Фильтры очищают воду от грязевых частиц, камней, излишков марганца и железа, других элементов. Электрогенератор обеспечивает работоспособность техники при отключении центрального электроснабжения.

Монтаж теплового насоса вода-вода своими руками

На монтаже отопительной системы автономного типа можно сэкономить, если устанавливать тепловой насос вода-вода своими руками. В первую очередь необходимо приобрести компрессор, после чего прикрепить его к стене посредством кронштейна L-300. Далее требуется отыскать бак из нержавейки емкостью минимум 100 л, который подойдет для изготовления конденсатора. Он разрезается пополам, после чего внутрь помещается змеевик (можно взять медную трубку от холодильника со стенками толщиной от 1 мм). Изогнутое изделие подготавливают путем наматывания трубки из меди вокруг газового либо кислородного баллона.

На следующем этапе две части бака соединяют посредством сварки. Предварительно подготавливаются резьбовые соединения. Эксплуатация геотермального теплового насоса вода-вода невозможна без применения испарителя. Его можно изготовить из пластиковой емкости на 60-80 литров. Внутри нее также должен находиться змеевик. Испаритель крепится к стене посредством L-кронштейна подходящего размера.

Необходимо позаботиться о доставке и сливе воды. С этой целью можно использовать трубы, применяемые при обустройстве водопровода. После предварительной подготовки следует обратиться к специалисту по холодильному оборудованию для финальной сборки системы, проведения сварочных работ и закачки фреона.

Я так понимаю, можно и теплый водяной пол сделать таким образом? Насколько он эффективнее и дешевле, чем электрический, не подскажете? И как быть с таким насрсом, если потребуется отлучиться на несколько дней в димнее время, насколько он безопасен?

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Как сделать тепловой насос своими руками

Экология познания. Усадьба: В последние десятилетия у владельцев домов появился довольно большой выбор систем отопления. Уже необязательно подключаться к централизованным сетям и использовать традиционные источники. Можно выбрать оборудование, работающее на альтернативной энергии, но его главный недостаток – дороговизна. Впрочем, если сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника, систему можно существенно удешевить.

Сегодня мало кто сомневается в том, что тепловой насос для отопления дома – самое эффективное средство из всех существующих. Оно же — самое дорогое и сложное в исполнении. По этой причине многие домашние умельцы взялись за самостоятельное решение данной проблемы.

Но ввиду ее высокой сложности достижение положительных результатов дается весьма непросто, нужно иметь энтузиазм, терпение и вдобавок хорошо изучить теорию. Наша статья для тех, кто делает первый шаг на пути внедрения у себя дома такого альтернативного источника энергии, как тепловой насос, сделанный своими руками.

Устройство и принцип работы теплового насоса

Для сборки действующей модели теплового насоса не обойтись без знания теории, а точнее, принципа действия этого устройства. Хотелось бы изначально отметить, что утверждения о КПД в 300, 500 и 1000% — это миф или просто маркетинговый ход, рассчитанный на незнание рядовым пользователем законов физики. Так вот, тепловой насос – это устройство, берущее тепловую энергию в одном месте и перемещающее ее в другое с определенным КПД, не превышающим 100%. В отличие от котельных установок, он самостоятельно тепло не производит.

Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС. Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот. В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.

Читайте также:  Солнечный коллектор из пластиковых бутылок: пошаговое руководство по сборке гелио-прибора

Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:

  • компрессор;
  • теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
  • теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
  • расширительный (редукционный) клапан;
  • средства управления и автоматики;
  • магистрали из медных трубок.

В качестве рабочего тела выступает вещество, закипающее при низких температурах – фреон. Циркулируя по трубке в виде жидкости, первым делом он попадает в испаритель. После взаимодействия с теплоносителем от внешнего источника (воздух, вода, грунт) рабочее тело испаряется и продолжает свое движение в виде газа. На этом участке давление в системе — низкое. Всю цепочку цикла отражает принципиальная схема теплового насоса:

Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.

Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:

  • питание компрессора;
  • вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
  • питание средств автоматики и контроля.

Получается, что при потреблении 1 кВт электричества действие теплового насоса может переместить в дом до 5 кВт тепловой энергии извне, отсюда и небылицы о КПД 500%.

Тепловой насос воздух-воздух

Теоретически любая среда, имеющая температуру выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), обладает запасом тепловой энергии. А значит, ее можно извлечь, уж тем более это нетрудно сделать при температуре окружающего воздуха минус 10—30 ºС.

Для этой цели служит тепловой насос воздух-воздух, отнимающий тепло у наружной окружающей среды и перемещающий его внутрь частного дома. Это самый доступный способ по цене оборудования и стоимости монтажа, он же – наименее эффективный. Чем крепче мороз на улице, тем меньше тепла удается получить. Принцип действия системы показан на рисунке:

Наружный блок воздушного теплового насоса внешне похож на такой же агрегат сплит-системы, только внутри у него нет компрессора. Остается лишь пластинчатый теплообменник и вентилятор, чьей задачей является повысить интенсивность процесса путем нагнетания через пластины большого количества воздуха.

Тепловой насос вода-вода

Более эффективным вариантом считается тепловой насос вода-вода. Он извлекает тепловую энергию из ближайшего водоема, если таковой есть на расстоянии до 100 м от дома. Другой, более распространенный способ – отбор тепла у грунтовых вод через скважину. По сути, скважин нужно 2: одна для выкачивания воды, другая – для ее сброса. Ниже представлены схемы тепловых насосов, действующих по такому принципу:

Здесь есть свои нюансы. Вода из скважины должна проходить очистку перед попаданием теплообменник, а трубы надо прокладывать ниже глубины промерзания грунта. Другое дело – контур на дне водоема, он заполняется незамерзающей жидкостью (пропиленгликолем), что служит посредником между водой и хладагентом.

Способность обеспечить частный дом тепловой энергией в этом случае зависит от производительности скважины и объема воды в пруде. Также существуют варианты погружения внешнего контура в проточную воду реки или канализационный септик.

Также существуют геотермальные тепловые насосы, чей принцип работы не отличается от предыдущих типов аппаратов, только тепло извлекается из грунта на глубине, где температура всегда одинакова – плюс 7 ºС. Для этого в землю закапывается горизонтальный контур из труб, занимающий большую площадь, либо в скважины глубиной 25 м опускаются геотермальные зонды. В обоих случаях в качестве теплоносителя используется антифриз.

Считается, что работа теплового насоса, добывающего тепло из грунта, — самая стабильная и эффективная. Но покупка и монтаж подобного оборудования очень дороги, а домашние мастера-умельцы редко прибегают к реализации этого варианта.

Как собрать тепловой насос в домашних условиях?

Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.

Необходимо отметить, что тепловой насос, придуманный и собранный своими руками, для подавляющего большинства рядовых пользователей останется недостижимой мечтой, если не приложить к его изготовлению массу усилий и времени.

Простейший тепловой насос из старого холодильника был описан в статье журнала «Инженер» за 2006 г. Он позиционируется, как нагреватель воздух – воздух для небольшого помещения или теплицы. Кстати, какой бы ни был мощный бытовой холодильник, на обогрев даже небольшого дома его не хватит, а вот на 1 комнатку – вполне. Решение реализуется 2 способами, причем внутренняя автоматика отключения демонтируется и все агрегаты соединяются напрямую для непрерывной работы. В первом случае старый холодильник находится в помещении, конструкция насоса показана на схеме:

Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности. Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата. По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:

Самодельный обогреватель из холодильника может функционировать до наружной температуры минус 5 ºС, не ниже.

Тепловой насос из кондиционера

Современные сплит-системы, особенно инверторного типа, успешно выполняют функции того же теплового насоса воздух – воздух. Их проблема в том, что эффективность работы падает вместе с наружной температурой, не спасает даже так называемый зимний комплект.

Домашние умельцы подошли к вопросу иначе: собрали самодельный тепловой насос из кондиционера, отбирающий теплоту проточной воды из скважины. По сути, от кондиционера тут используется только компрессор, иногда – внутренний блок, играющий роль фанкойла.

По большому счету, компрессор можно приобрести отдельно. К нему потребуется сделать теплообменник для нагрева воды (конденсатор). Медная трубка с толщиной стенки 1—1.2 мм длиной 35 м наматывается для придания формы змеевика на трубу диаметром 350—400 мм или баллон. После чего витки фиксируются перфорированным уголком, а затем вся конструкция помещается в стальную емкость с патрубками для воды.

Компрессор из сплит-системы присоединяется к нижнему вводу в конденсатор, а к верхнему подключается регулирующий клапан. Таким же образом изготавливается испаритель, для него сгодится обычная пластиковая бочка. Кстати, вместо самодельных емкостных теплообменников можно использовать заводские пластинчатые, но это обойдется недешево.

Сама по себе сборка насоса не слишком сложна, но здесь важно уметь правильно и качественно пропаивать соединения медных трубок. Также для заправки системы фреоном потребуются услуги мастера, не станете же вы специально покупать дополнительное оборудование. Дальше – этап наладки и пуска теплового насоса, который далеко не всегда проходит удачно. Возможно, придется немало повозиться, чтобы добиться результата.

Заключение

Конечно, отопление дома тепловым насосом – мечта многих домовладельцев. К сожалению, стоимость установок слишком высокая, а справиться с собственноручным изготовлением могут единицы. И то зачастую мощности хватает лишь на ГВС, об отоплении речь не идет. Если бы все было так просто, то у нас в каждом доме стоял самодельный тепловой насос, а пока что он остается недоступным широкому кругу пользователей.

опубликовано econet.ru Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Тепловой насос «вода-вода»

Обновлено: 4 мая 2019

Тепловой насос «вода-вода» для дома

Альтернативные системы отопления дома, позволяющие обеспечить независимость от сетевых ресурсов и неустойчивой ценовой политики ресурсных организаций, давно и прочно завоевали интерес и популярность среди домовладельцев. Желание сохранить деньги и установить надежную и стабильную отопительную систему вполне логично и ограничивается только внешними причинами, возможностями или уровнем рентабельности. Рассмотрим один из интересных вариантов использования геотермальной энергии в масштабе частного домовладения.

В основе конструкции теплового насоса лежит использование низкопотенциального тепла грунтовых вод. Также могут быть использована тепловая энергия нижних слоев воды открытых водоемов. Из результатов исследований известно, что уже на глубине 1,5-2 м температура воды не опускается ниже 8°С. Придонные слои открытых водоемов (глубиной не менее 3 м) в самые сильные морозы имеют температуру 4°С. Это позволяет использовать имеющуюся энергию в практических целях.

Температура грунтовых или придонных вод почти не изменяется и обладает стабильными параметрами, что делает возможным создавать системы отопления с устойчивыми, поддающимися предварительному расчету, характеристиками. Отбор тепла у грунтовых вод позволяет обогревать крупные здания.

К сведению: В Луисвилле (Кентукки, США) находится крупнейшая геотермальная станция, работающая на низкопотенциальной энергии грунтовых вод. Станция обеспечивает отопление большого гостинично-офисного комплекса. Мощность системы составляет около 10 Мвт.

Как работают тепловые насосы «вода-вода»?

Тепловой насос, действующий по принципу «вода-вода», использует в своей конструкции цикл Карно. Говоря проще, используется принцип работы обычного холодильника, только в качестве полезного элемента используется не момент испарения, охлаждающий хладагент, а момент сжатия и конденсации, при котором выделяется большое количество теплоты.

Рабочий цикл насоса имеет двухтактную структуру и производится в двух теплообменниках — испарителе и конденсаторе. В испарителе происходит испарение хладагента — фреона, сопровождаемое большим поглощением тепловой энергии. Для ее пополнения используется энергия грунтовых вод, повышающих температуру газообразного хладагента. После этого он поступает в компрессор, где сжимается до 17 Бар.

Повышение давления вызывает резкое повышение температуры до 60-75°С. После этого хладагент поступает во второй теплообменник — конденсатор, где хладагент охлаждается и переходит в жидкое состояние. Параллельно с этим происходит передача тепловой энергии теплоносителю для системы отопления и ГВС дома.

После этого жидкий хладагент проходит через дроссель, где его давление снижается и поступает в испаритель, после чего цикл повторяется. Такова схема работы теплового насоса «вода-вода», способного обеспечить вполне комфортную температуру в доме при условии использования соответствующих методов обогрева. Необходимы соответствующие, низкотемпературные системы обогрева — теплый пол и т.п. Для радиаторных систем мощности тепловых насосов в холодных регионах может не хватить.

Достоинства и недостатки

К достоинствам тепловых насосов принято относить:

  • экономически эффективная технология, обеспечивающая энергосбережение жилища
  • экологичность системы обогрева
  • возможность использования в любых регионах
  • многофункциональность системы, позволяющая использовать ее в разных целях
  • безопасность системы, не представляющей угрозу для людей или имущества

К недостаткам системы следует причислить:

  • высокая стоимость системы
  • необходимость качественного утепления дома
  • система работает наиболее эффективно при использовании низкотемпературных отопительных контуров, оптимальный вариант — теплый пол

Кроме того, в северных регионах, со значительным понижением температур в зимнее время, использование тепловых насосов усложняется из-за необходимости утепления подводящих трубопроводов. Для надежности и гарантии от возникновения сбоев системы рекомендуется использовать дополнительный контур, работающий от другого источника.

Расчет мощности установки

На 1 м 2 отапливаемой площади должно приходиться от 70 до 100 Вт тепловой энергии. Это — удельная величина. Более точное значение выбирается в соответствии со степенью утепления дома, высотой потолков, использованных при строительстве материалов и прочих параметров дома. Расчет теплонасоса производится в несколько этапов:

  • подсчитывается отапливаемая площадь помещения
  • вычисляется общее количество необходимой энергии для обогрева дома (произведение площади на удельное количество тепловой энергии)
  • на основании полученного значения производится выбор компрессора, насоса и прочих узлов системы
  • для создания линии ГВС значения увеличиваются на 20%

Самостоятельный расчет сложен, он требует наличия множества специфических данных и значений, оперировать которыми для неподготовленного человека чревато появлением ошибок. Если нет опыта выполнения подобных расчетов, лучше не рисковать и обратиться к специалистам или использовать онлайн-калькуляторы.

Что купить — топ-5 лучших насосов

Приобретение готового теплового насоса — весьма дорогостоящее мероприятие. Если возможности позволяют, следует разобраться в том, какой производитель сможет наилучшим образом оправдать ожидания пользователя, предоставить качественное и надежное оборудование. Из наиболее известных производителей можно порекомендовать:

  • Viessmann (Германия). Выпускает разные модели тепловых насосов, в том числе систем «вода-вода». Обеспечивает высокое качество оборудования, длительный срок службы, имеет широкий модельный ряд тепловых насосов
  • Stiebel Eltron (Германия). Традиционное немецкое качество и современные технологии — такой сплав рабочих свойств способен привлечь любого покупателя
  • Mammuth (США-Китай). Одна из наиболее распространенных на рынке компаний, имеющая достойное качество по вполне разумным ценам
  • Henk (Россия). Отечественный производитель, работающий для российского пользователя. Создание комплексов, предназначенных для эксплуатации в сложных климатических условиях
  • AERMEC (Италия). Известная компания, обеспечивающая европейское качество оборудования. Выпускается для частных домовладений разной площади, способно функционировать в разных условиях
Читайте также:  Тепловой насос Френетта: устройство и принцип работы + можно ли собрать самому?

Цены на рекомендуемое оборудование

Цены на тепловые насосы зависят от их мощности, назначения, наличия дополнительных функций и прочих параметров. Следует учитывать, что расходы на подобное оборудование весьма велики, стоимость комплекта средней мощности для частного дома начинается от 500 000 рублей. Этот фактор служит ограничителем спроса на подобные комплексы и способствует развитию самостоятельного изготовления тепловых насосов.

Стоимость установки

Расходы на монтаж теплового насоса во многом зависят от внешнего источника открытый водоем, скважина или грунтовый коллектор. Работы по созданию и установке этих элементов имеют разную специфику и стоимость. Цена зависит от принятых в регионе расценок и тарифов, от расстояния до водоема или скважины и прочих факторов.

  • площадь дома 90–125 кв. м. — от 350 000 рублей
  • при площадь дома от 200 до 280 кв. м — установка теплового насоса обойдется от 500 000 рублей

Например, специалисты утверждают, что пользоваться тепловой энергией воды из водоема, находящегося на расстоянии более 100 м от дома нерентабельно. Тем не менее, при наличии возможности, установка с питанием от открытого водоема является наиболее выгодной и рациональной. Бурение скважины требует получения массы разрешений, использования специальной техники. Устройство коллектора выводит из эксплуатации большую площадь земли. Возможность значительно сэкономить — самостоятельный монтаж системы, выполнение установки своими руками или с помощниками из числа близких людей и друзей.

Подготовительные работы перед эксплуатацией

Приобретение комплекта оборудования еще не означает, что все готово к полноценному функционированию. Понадобится обеспечить подключение оборудования к системе отопления в доме и к наружной системе циркуляции воды. Потребуется выполнить массу различных мероприятий, без которых комплекс работать не будет. Рассмотрим их детальнее.

Выбор оптимального источника воды

Источник воды должен быть расположен поблизости от жилья. Это важно, поскольку в зимнее время транспортировка воды производится по поверхности земли, существует опасность перемерзания трубопроводов. Если организовать рытье траншей и укладку в них труб, то стоимость всего комплекта существенно увеличивается. При большом удалении источника (более 100 м) придется отказываться от использования воды из открытого водоема и пользоваться грунтовыми водами из скважины. Такой вариант имеет недостаток — заранее неизвестно качество воды. Поведение скважины также под вопросом, если ее стенки будут неустойчивы, склонны к обрушению или заиливанию, то вскорости может возникнуть необходимость повторного бурения.

Установка тепловой системы с использованием скважины

Для питания системы понадобится пробурить две скважины. Одна из них — дебетовая (подающая), из нее производится забор воды для комплекса. Вторая скважина — приемная, в нее производится сброс отработанной, прошедшей через испаритель теплового насоса жидкости. Наличие двух скважин делает дороже создание системы обогрева, но обеспечивает точку сброса отработанной воды и позволяет пополнять объемы водоносных горизонтов. Нарушение баланса объемов грунтовых вод — крайне опасное и непредсказуемое мероприятие, поэтому необходимо заботиться о максимальном смягчении возможных последствий.

Устройство дебетовой скважины

Глубина дебетовой скважины не должна превышать 50 м, иначе ее эксплуатация станет нерентабельной. Понадобится использование мощного насоса, стоимость которого высока, а потребление электроэнергии ставит под вопрос целесообразность всей затеи с использованием теплового насоса.

Объем воды, который должна обеспечить дебетовая скважина, рассчитывается по формуле:

  • где — объем воды.
  • Q — теплопроизводительность насоса
  • потребляемая мощность насоса
  • — разница температур на выходе из дебетовой скважины и на входе в приемную

Для проверки способности скважины обеспечить необходимый объем воды производится пробный забор в течение 3 дней Если за это время количество воды не убывает, скважина считается пригодной для эксплуатации.

Особенности приемной скважины

Приемная скважина должна располагаться по пути течения грунтовых вод. Поскольку заранее определить направление потока невозможно, то из двух скважин одну назначают дебетовой, а другую — приемной в случайном порядке. Если за время пробного забора температура воды падает, а объем уменьшается, назначение скважин изменяют, погружной насос переносят во вторую скважину.

Сливной трубопровод нельзя располагать над уровнем воды или слишком плотно опускать ко дну скважины — это вызовет заиливание или заболачивание полости. Трубопровод быстро забьется и потребует постоянной очистки. Для того, чтобы иметь возможность пользования системой, желательно иметь резервные скважины для быстрого переноса слива или питания.

Устройство системы с использованием водоема

Использование водоема делает запуск системы намного более дешевым и простым. Глубина водоема должна быть не менее 3 м (в теплых регионах достаточно 1 м). Необходимо, чтобы уровень воды был стабилен и не подвергался сезонным колебаниям. Оптимальный материал для труб — полиэтилен низкого давления. Необходимо учесть важность утепления и защиты трубопроводов от механического повреждения.

Подготовка дома к установке теплового насоса

Установка системы теплового насоса требует качественной подготовки дома. Необходимо тщательное утепление, устройство системы обогрева (радиаторная система неэффективна, оптимальный вариант — теплый пол). Питание теплового насоса должно быть бесперебойным. Если помимо обогрева систему планируется использовать как источник ГВС, то понадобится организовать прием отработанной воды.

Важно! Понадобятся некоторые меры безопасности. В системе используется фреон, который вреден для организма людей или животных, поэтому понадобится приточно-вытяжная вентиляционная система. Кроме того, необходимо обеспечить прочную и надежную опорную площадку для установки оборудования, обладающую высокой несущей способностью.

Дополнительное оборудование для системы «вода-вода»

Для функционирования системы понадобится наличие дополнительного оборудования. В данном случае термин «дополнительное» обозначает лишь использование вне самого теплового насоса, но никак не возможность отказаться или проигнорировать некоторые устройства. Система сможет работать только в полной комплектации, отсутствие любого элемента автоматически прекращает ее работу. Рассмотрим дополнительные элементы:

Погружной насос для скважин и водоемов

Выбор мощности погружного насоса производится по трем критериям:

  • объемы жидкости, которую придется перекачивать
  • глубина скважины
  • диаметр скважины

Оптимальный вариант — скважины диаметром в 4 дюйма, так как под них создано большинство погружных насосов. Надо учитывать наличие или отсутствие системы ГВС, поскольку под нее понадобится более мощный насос. Выбор конкретной модели производится исходя из объемов жидкости, параметров скважин и прочих обстоятельств. Могут быть использованы как универсальные, так и специализированные скважинные образцы насосов.

Промежуточный теплообменник теплового насоса

Установка промежуточного теплообменника исключает возможность гидроудара в компрессоре, опасность которого возникает при насыщении фреона парами воды. Еще одна функция промежуточного теплообменника — выравнивание температуры хладагента на выходе из конденсатора для организации более устойчивой работы системы. Теплообменники бывают трех типов:

  • открытые. Позволяют удалять пары воды из фреона
  • змеевиковые. Обеспечивают регулирование расхода хладагента
  • кожухотрубные. Рабочая жидкость и хладагент не смешиваются, что позволяет использовать высокое давление при циркуляции пара и воздуха

Выбор устройства обусловлен особенностями системы и финансовыми возможностями. Специалисты рекомендуют предпочитать разборные модели.

Фильтры для теплового насоса

Качество воды, поступающей из скважин или водоемов, соответствует ее естественному состоянию. Помимо механических включений из песка, грязи или иных частиц в воде могут содержаться различные микроэлементы, такие как железо, марганец, аммиак, хлор, сероводород и т. д. Для очистки воды используются специальные фильтры. Механические включения удаляются в гидроциклонах, выводящих твердые взвеси. Микроэлементы выводятся устройствами обратного осмоса, смягчителями или обезжиривателями. Кроме того, необходимо использовать угольные фильтры или УФ-излучатели для обеззараживания жидкости.

Электрогенератор для резервного питания

Внезапное отключение питания прекратит работу системы. Для запуска потребуется дополнительный источник питания, способный обеспечить работу теплового насоса до появления тока в основной сети. Эту функцию выполняет резервный электрогенератор, обладающий достаточной мощностью для поддержания работы комплекса.

Особенности эксплуатации теплового насоса вода-вода

Эксплуатация теплового насоса «вода-вода» требует регулярных проверок состояния всех узлов и элементов системы. Отдельные комплексы нуждаются в сервисном обслуживании, производимом 1-2 раза в год группой специалистов. Подлежат проверке:

  • качество соединений трубопроводов
  • уровень давления в системе
  • целостность корпусов или кожухов, возможность протечек масла
  • состояние проводки

Проверки лучше всего доверить опытным специалистам, способным вовремя обнаружить признаки поломок и принять меры для их устранения.

Полезное видео

Тепловой насос типа вода-вода: схема, монтаж, цена

Использование теплового насоса вода-вода — не самый дешёвый вариант оборудования альтернативной системы отопления частного дома. Эффективное извлечение тепла из грунтовых вод или открытых водоёмов — задача, требующая серьёзных трудовых и финансовых вложений. Но даже низкий тепловой потенциал таких источников — возобновляемых и бесплатных — с течением времени окупает все расходы.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Термодинамический принцип действия теплового насоса аналогичен тем процессам, что лежат в основе работы холодильника или кондиционера. Это поглощение тепла особым веществом — хладагентом — с последующим переходом его в газообразное состояние и способность выделять тепловую энергию при конденсации в жидкость в условиях повышенного давления.

Рабочим веществом служат химические соединения на основе углерода, водорода, фтора или хлора. Для них применяются два названия:

  • Фреон. Введено химиками корпорации «Дженерал Моторс», впервые синтезировавшими подобное вещество в 1928 году.
  • Хладон. Применяется отечественными специалистами.

Низкая температура кипения хладона позволяет использовать для осуществления процесса испарения тепло от самых низкопотенциальных источников окружающей среды. Тепловой насос вода-вода относится к геотермальному типу. В нём для нагрева воды в системе отопления используется тепло, содержащиеся в глубинных слоях почвы или водоёмов, расположенных ниже уровня промерзания. Даже в зимний период температура на такой глубине не опускается ниже +4 ⁰ C. Её достаточно для запуска технологического процесса теплового насоса. Теплоноситель отопительной системы нагревается до +60 ⁰ C, поэтому КПД такого устройства намного выше 100%.

Элементы теплового насоса

Обычно тепловой насос типа вода-вода состоит из следующих компонентов:

  • Наружный циклический контур.
  • Испаритель.
  • Конденсатор.
  • Компрессор.
  • Внутренний контур — трубопровод системы отопления.

В насосе, использующем подземное тепло, наружный контур представляет собой трубу с циркулирующей в ней грунтовой водой. Она может поступать из одной скважины и после прохода по всему контуру сбрасываться в другую. В другом варианте — замкнутый трубопровод, заглублённый ниже уровня промерзания и имеющий змеевидную форму. Для отбора тепла из водоёма в трубах применяют особый рассол, повышающий эффективность системы.

Вода проходит через испаритель, где её тепло способствует превращению жидкого хладагента в газ, который далее поступает в компрессор. Газообразный хладон подвергается сжатию, которое по всем законам гидродинамики сопровождается выделением тепла. Оно передаётся теплоносителю системы отопления в конденсаторе. Он представляет собой змеевик, циркулируя по которому хладагент осаждается в жидкость и по выходе возвращается в испаритель.

Для внутреннего контура водяного теплового насоса обычно не используют привычную систему с радиаторами, требующую более высокой температуры нагрева. Более эффективный обогрев помещений происходит через излучатели большой площади — панели или систему из труб небольшого диаметра, вмонтированную в полы и стены.

Достоинства и недостатки

Основные факторы, препятствующие широкому применению геотермальных тепловых насосов, к которым относятся устройства типа вода-вода — высокая цена готовых комплектов заводского изготовления и большие затраты при монтаже накопительного водяного контура. Дальнейшая эксплуатация такой системы также не является совсем бесплатной: нужна электроэнергия для нагнетания воды и работы компрессора.

К плюсам относятся:

  • Возможность оборудования системы обогрева и приготовления горячей воды при отсутствии газоснабжения, которое считается самым экономичным источником тепловой энергии.
  • Кондиционирование помещений в жару. Некоторые модели имеют режимы охлаждения воздуха летом.
  • Высокая энергоэффективность. Лучшие образцы тепловых насосов вода-вода способны на 1 кВт затраченной энергии выдавать 7–8 кВт тепла.
  • Надёжность и долговечность. Правильно выполненный монтаж системы позволяет её работать без поломок до 30 лет. Такой долгий срок делает любые финансовые вложения выгодными.
  • Полная экологическая безопасность. Сам принцип действия и применяемые материалы делают функционирование водяного насоса полностью безвредным для окружающей среды и человека.
  • Взрыво- и пожаробезопасность. Отсутствие процессов горения и опасного повышения давления исключают любые бытовые катастрофы.
  • Компактность. Накопительный контур скрыт в почве, не нужно место для складирования топлива.
  • Отсутствие вибраций и шума при работе обеспечивают комфорт для обитателей жилища при использовании теплового насоса.

Стоимость у ведущих производителей

Тепловые насосы давно применяются в Европе и Америке, изготовителями накоплен большой опыт по проектированию и производству такого оборудования. Цена зависит от мощности насосов, от степени насыщенности системы приборами контроля и управления.

ПроизводительМодельОсобенностиМощность, кВтЦена, рублей
ТермонасосC А -7Нагрев, компактный моноблок78679 0
CW-42Нагрев и охлаждение, пульт управления режимами42680400
WaterkotteBasic Line Ai1 GeoОтопление, кондиционирование, бак для ГВС, привлекательный дизайн4,8660140
Eco Touch DS 5027 AiИнтеллектуальная система управления19,7944570
DanfossDHP-L Opti ProРассол в накопительном контуре5,8599500
DHP-MПогодозависимое управление211777590

Стоимость установки теплового насоса зависит от площади дома, выбора источника тепла. Для дома площадью 100–150 м2 минимальная цена таких работ — 400000 рублей, для здания в 230–300 м2 – 600000 рублей.

Ссылка на основную публикацию
×
×