Тепловой насос для отопления дома

Что купить — топ-5 лучших насосов

Приобретение теплового насоса — важная и ответственная процедура. Давать какие-либо рекомендации в этой сфере можно только обладая конкретной информацией о размерах дома, материале стен, степени утепленности, конфигурации помещений, типе отопительной системы и т. д. Не обладая этими данными, рассуждать о лучших насосах бессмысленно. Однако, можно рассмотреть наиболее известных производителей, которые поставляют на рынок качественное оборудование и являются лидерами в этой области:

ALTAL GRUP

Компания базируется в Украине, России и Молдове. Производство оборудования ориентировано на условия российских регионов и может использоваться в суровых условиях

NIBE Industrier AB

Шведская фирма, присутствует на рынке с 1949 года и по праву является лидером в своей области. Производство ведется по самым передовым разработкам, используются лучшие материалы и комплектующие

Viessmann Group

Одна из старейших европейских компаний — основание фирмы датируется 1928 годом. Немецкие специалисты наработали огромный опыт и добились высочайшего качества своей продукции

OCHSNER

Австрийская компания, приступившая к серийному изготовлению тепловых насосов одной из первых и получившая признание пользователей благодаря качеству, надежности и долговечности оборудования

Heliotherm

Еще одна австрийская компания, производящая тепловые насосы и другое оборудование. Реализация продукции производится в Европе, отмечается высокое качество, надежность и широкие функциональные возможности отопительных систем

Технология

В задачи гелиоколлектора (его также называют солнечным коллектором) входит получение и преобразование солнечной энергии для ее применения внутри дома. Основным элементом данной системы является абсорбер, размещаемый внутри коллектора. Также в состав гелиоколлектора входят гидравлический контур из трубопроводов, клапаны, фильтры, насос, который обеспечивает движение теплоносителя в системе, и системы регулирования.

Абсорбер поглощает излучение, нагревается и преобразует его в тепловую энергию. От абсорбера теплота передается к теплоносителю (это может быть вода или другая жидкость), который протекает по встроенным в коллектор трубкам. Теплоноситель перетекает по трубопроводу в буферный бак-накопитель, нагревает там запас воды и, охлажденный, возвращается в коллектор.

Варианты

Эффективность работы абсорбера зависит от его вида. Самый простой большую часть энергии отражает. Более полезен так называемый селективный абсорбер, который собирает до 95% попадающей на него энергии.

Не менее важно правильно выбрать и тип самого коллектора. Плоские прямоугольные модели прочны и надежны, но хорошо будут работать только в теплое время года и в ясную погоду

И все же именно эти варианты наиболее популярны, поскольку стоят дешевле и требуют меньше внимания при обслуживании. Цена у трубчатых коллекторов выше, но и полезное действие ощутимо больше. Такие устройства смогут «ловить» солнечное тепло даже зимой и в пасмурные дни. Так что их установка более разумна и в долгосрочной перспективе выгодна.

Монтаж солнечного коллектора

Установку гелиоколлекторов, как и тепловых насосов, следует доверить специалисту. Иногда их располагают на подпорных конструкциях на приусадебном участке, однако в большинстве случаев солнечные коллекторы размещают на крыше здания. А плоские коллекторы нередко встраивают в ее конструкцию, правда, при условии, что скат крыши составляет не менее 25°. Держатели дают возможность укрепить оба типа коллекторов на крыше любой формы и конфигурации.

С 1 м2 площади гелиоколлектора можно получить до 3 кВт*ч тепловой энергии в сутки. Этот показатель увеличивается летом, но снижается в 1,5-2 раза зимой. Имеют значение и региональные различия: на самую высокую отдачу можно рассчитывать в южных областях страны.

Однако польза от применения гелиоколлекторов будет в любой точке страны. Конечно, при условии разумного подхода к выбору их местоположения. Так, наиболее полезны те из них, что «смотрят» в южном направлении. Трубчатые коллекторы можно также направить на юго-запад или юго-восток. При планировании монтажа следует обязательно учитывать расположение деревьев (с учетом их будущего роста) и соседних построек.

Как устроен и работает такой тепловой насос?

Грубо говоря, тепловой насос работает как холодильник, только наоборот. Холодильник выводит часть тепла наружу, чтобы понизить температуру внутри камеры. Поэтому задняя стенка холодильника заметно нагревается. Тепловой же насос «охлаждает» окружающую среду, нагревая теплоноситель, который циркулирует в домовой системе отопления.

Обычно тепловые насосы вода вода состоят из следующего набора устройств:

• наружного контура;
• внутреннего контура;
• испарителя;
• конденсатора;
• компрессора.

Наружный контур представляет собой трубу, по которой циркулирует грунтовая вода. Она поступает в систему из скважины, проходит через наружный контур, отдавая системе тепловую энергию с низким потенциалом, а затем сбрасывается в другую скважину. Иногда внутри наружного контура, погруженного в воду, находится специальная жидкость, именуемая «рассолом». Это тоже вполне эффективный способ собрать находящееся в окружающей среде тепло.

Тепло грунтовой воды поступает в испаритель. Сюда же попадает через капиллярное отверстие находящийся под давлением хладагент. Снижение давления вызывает процесс испарения и тепло с внутренних стенок испарителя передается хладагенту. Газообразный хладагент поступает в компрессор, где происходит процесс его сжатия, после чего он направляется в конденсатор.

Здесь хладагент снова переходит в жидкое состояние, а полученная в результате энергия используется для подогрева теплоносителя, который циркулирует в трубах отопительной системы дома. Таким образом, низкопотенциальная тепловая энергия воды преобразуется в энергию с высоким потенциалом и позволяет даже в сильные морозы обогревать дом вполне эффективно. Наглядно этот процесс представлен на схеме теплового насоса вода вода.

На схеме теплового насоса «вода-вода» показан процесс получения из окружающей среды тепловой энергии с низким потенциалом в высокопотенциальную энергию для обогрева дома и подогрева воды

Качество работы теплового насоса во многом зависит от колебаний температуры воды. Чем стабильнее температура, тем лучше обогрев. В скважине температура воды на протяжении всего года колеблется в пределах 7-12 градусов, что позволяет использовать оборудование очень эффективно. Чтобы автоматизировать работу устройства, используют терморегулятор, который включает и отключает компрессор, поддерживая в температуру в помещениях на определенном уровне.

Технические характеристики устройств

Знание характеристик циркуляционного насоса поможет найти подходящий вариант для домашнего или квартирного отопления. При покупке учитываются такие параметры:

• напор – технический параметр, определяющий поднятие воды на определенный уровень;
• расход и показатель производительности – количество теплоносителя, поданного за определенное время;
• монтажные габариты – размер прибора, позволяющий определить возможность врезки в трубопровод.

На передней части корпуса присутствуют цифровые и числовые маркеры:

• разновидность – циркуляционные нагнетатели обозначаются как UP;
• регулировка скорости – модели с односкоростным режимом не индексируются, S означает ступенчатое переключение, E – плавное частотное;
• диаметр внутреннего патрубка в мм;
• напор – в зависимости от изготовителя маркируется в метрах или дециметрах.

По информации на передней панели можно определить тип корпуса. N говорит о том, что использовалась нержавейка, чугун не индексируется, A – о наличии штуцера для спускника, K – о возможности применения для систем с холодной водой, KU –для холодной, но с пенным наполнителем для статора и клеммной коробки.

Основные элементы конструкции

Тепловые насосы, используемые для отопления, состоят из следующих элементов:

• Компрессора. Это устройство служит для значительного повышения температуры хладагента. В современных теплообменных приборах часто используются спиральные модели нагнетателей.
• Испарителя. Этот элемент представляет собой ёмкость, в которой жидкое рабочее вещество переходит в газообразное, при этом, температура хладагента существенно увеличивается за счёт поглощения тепловой энергии.
• Конденсатора. Это устройство предназначено для передачи тепла от разогретого хладагента отопительному контуру.
• Дроссельный клапан. Механизм, который способен перекрывать доступ хладагента из одной части установки к другой, тем самым, разделяя систему на участки с низким и высоким давлением.

Тепловые насосы комплектуются различными дополнительными устройствами:

• коммуникационное устройство — для управления системой через персональный компьютер или мобильный телефон;
• блок охлаждения — для локальной или центральной системы охлаждения;
• дополнительный насосный блок — для отопления полов;
• циркуляционный насос — для циркуляции горячей воды.

6 Способы подачи теплоносителя

В зависимости от места расположения трубопровода существует два варианта подводки — верхняя и нижняя. В открытых отопительных системах с первым типом разводки не нужно устанавливать дополнительных узлов для отвода воздуха. Его остатки автоматически сбрасываются посредством поверхности расширительного резервуара.

Также при таком варианте монтажа горячий теплоноситель движется по главному стояку, а затем проникает в радиаторы по разводящим трубам. Система идеально подходит для помещений с одним или двумя этажами, а также для небольших частных домов.

Второй вариант, подразумевающий использование нижней разводки, считается более практичным и эффективным. В таком случае подающая труба находится внизу (возле обратки), а циркуляция теплоносителя осуществляется в направлении снизу вверх. После прохождения через радиаторы теплоноситель возвращается в котел по обратной магистрали. На всех батареях имеется специальный кран Маевского, позволяющий удалять воздух из труб.

Отопление при помощи теплового насоса

О геотермальном отоплении задумываются многие владельцы частных домов. О горячих источниках и вулканическом тепле вблизи от дома речь не идет, подобные мнения давно стали архаизмом — современные домовладельцы прекрасно разбираются в новых методах обогрева жилья. Компактные современные электрические тепловые насосы преобразовывают тепловую энергию даже при относительно небольших разницах температур, и вполне применимы для районов с умеренным климатом. Камнем преткновения может стать высокая первоначальная стоимость системы, материалов и монтажа. Простота принципа действия и эффективный обогрев данного метода уже доказан практикой.

Кратко о принципе действия — посредством установленного в жилище теплового насоса используется грунтовое тепло и энергия воды, находящихся ниже, чем уровень промерзания. В пробуренных скважинах и котлованах устанавливают теплообменники, подающие энергию в горячие водные резервуары, находящиеся в подвале дома. От накопителей тепло идет в низкотемпературное нагревательное оборудование, смонтированное под полом, возможно в настенные радиаторы. Таким образом, работа главного элемента обогревающей системы — теплового насоса, проходит одновременно по двум контурам. Один из контуров — внутренний, и является отопительной системой дома, потребление в высокой точке: это радиаторы, соединенные трубопроводами, и система горячего водоснабжения. Возможно и отопление системой теплого плинтуса и теплого водяного пола. Посредством второго контура — внешнего, размещенного в грунте под участком или в близко расположенном водоеме, и осуществляется забор тепла из земли и воды: источник тепла низкого уровня, или грунтовой зонд.

Геотермальные зонды используют электроэнергию, из расчета одного кВт на преобразование тепла недр в тепловую энергию мощностью не менее 4 кВт. По сути тепловой насос — это электрический двигатель, и конструкция предусматривает возможность реверсирования. Результат — возможность не только обогревать дом в холодное время года, но и кондиционировать в жаркие летние месяцы.

Главным минусом данного метода обогрева считают немалую стоимость установки оборудования системы. Первое время окупаются расходы, а экономический эффект заметен не сразу. Но срок службы подобных систем, причем без эксплуатационных затрат на обслуживание — более четверти века. Срок значительный, и этот плюс перевешивает трудности от крупных финансовых вложений при установке системы. По окупаемости системы можно провести аналогию с кондиционированием современный эффективный отопительный кондиционер, имеющий КПД более 97% дает тепловой энергии примерно 0,98 кВт на 1 кВт затраченной электрической энергии. Расчет получается в пользу геотермального метода, эффективность которого выше более, чем в четыре раза.

Принцип действия теплового насоса

Принцип действия тепловых насосов схож с работой холодильных машин, где производиться получение холода путем отбора теплоты из какого-либо объема испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду. В тепловом насосе же процессы происходят в обратном порядке — в этом и заключается основное различие.

Устройство теплового насоса:

Тепловой насос состоит из двух теплообменников — испарителя и конденсатора. В испарителе с помощью испаряющегося хладагента поддерживается температура ниже температуры того тела (грунт, вода или атмосферный воздух), от которого требуется отобрать тепло. В конденсаторе поддерживается температура выше температуры другого тела (система отопления дома), которому тепло передается.

Разные уровни температур в первом и втором теплообменниках обеспечиваются с помощью циркулирующего между ними хладагента, способного изменяться от жидкого к газообразному состоянию и обратно при различных температурах.

Тепловым насосам для работы требуется электроэнергия. Ориентировочно, затратив 1 кВт электроэнергии на работу компрессора и насосов, можно получить 3 — 5 кВт тепловой энергии. В летний период, при наличии реверсивного режима работы, тепловой насос может охлаждать воздух в помещении.

Применение циркуляционных насосов в отоплении дома

Поскольку выше уже были упомянуты некоторые особенности эксплуатации циркуляционных насосов для воды в различных схемах отопления, следует подробнее коснуться главных черт их организации. Стоит отметить, что в любом случае нагнетатель ставится на трубе обратной подачи, если домашнее отопление подразумевает подъем жидкости на второй этаж — там устанавливается еще один экземпляр нагнетателя.

Закрытая система

Самая главная черта закрытой системы отопления — герметизация. Здесь:

• теплоноситель никак не соприкасается с воздухом в помещении;
• внутри герметичной системы трубопроводов давление выше атмосферного;
• расширительный бак построен по схеме гидрокомпенсатора, с мембраной и областью воздуха, создающего обратное давление и компенсирующая расширение теплоносителя при нагревании.

Достоинств у закрытой системы отопления множество. Это и возможность провести обессоливание теплоносителя для нулевого осадка и накипи на теплообменнике котла, и заливка антифриза для предотвращения замерзания, и возможность использовать для передачи тепла широкий ряд составов и веществ, начиная от водно-спиртового раствора, заканчивая машинным маслом.

Схема закрытой системы отопления с насосом однотрубного и двухтрубного типа выглядит следующим образом:

При установке гаек Маевского на радиаторах отопления улучшается настройка контура, не нужна отдельная система выпуска воздуха и предохранители перед циркуляционным насосом.

Открытая система отопления

Внешние характеристики открытой системы похожи на закрытую: те же трубопроводы, радиаторы отопления, расширительный бак. Но есть кардинальные отличия в механике работы.

1. Основная движущая сила теплоносителя — гравитационная. Нагретая вода поднимается вверх по разгонной трубе, для увеличения циркуляции ее рекомендуют делать как можно длиннее.
2. Трубы подачи и обратки располагают под наклоном.
3. Расширительный бак — открытого типа. В нем теплоноситель соприкасается с воздухом.
4. Давление внутри открытой системы отопления равно атмосферному.
5. Циркуляционный насос, установленный на обратке подачи, выполняет роль усилителя циркуляции. Его задача состоит также в компенсации недостатков системы трубопроводов: излишнего гидравлического сопротивления из-за избыточных стыков и поворотом, нарушение углов наклона и прочего.

Открытая система отопления требует обслуживания, в частности, постоянном доливе теплоносителя для компенсации испарения из открытого бака. Также в сети трубопроводов и радиаторов постоянно идут процессы коррозии, из-за чего вода насыщается абразивными частицами, и рекомендуется устанавливать циркуляционный насос с сухим ротором.

Схема открытой системы отопления выглядит следующим образом:

Открытую систему отопления при правильных углах наклона и достаточной высоте разгонной трубы можно эксплуатировать и при отключении электропитания (прекращении работы циркуляционного насоса). Для этого в структуре трубопроводов делают байпас. Схема отопления выглядит так:

При прекращении подачи электричества достаточно открыть кран на обводной петле байпаса, чтобы система продолжила работу на гравитационной схеме циркуляции. Данный блок также делает более простым начальный запуск отопления.

Система теплый пол

В системе теплого пола правильный расчет циркуляционного насоса и выбор надежной модели — гарантия стабильной работы системы. Без принудительного нагнетания воды такая структура просто не может работать. Принцип установки насоса следующий:

• на входной патрубок подается горячая вода из котла, которая через блок смесителя перемешивается с обраткой теплого пола;
• подающий коллектор для теплого пола присоединяется к выходному патрубку насоса.

Распределительно-регулирующий узел теплого пола выглядит следующим образом:

Система работает по следующему принципу.

1. На входе насоса устанавливается основной терморегулятор, управляющий смесительным узлом. Он может получать данные из внешнего источника, например, выносных датчиков в комнате.
2. В подающий коллектор приходит горячая вода установленной температуры и расходится по сети теплого пола.
3. Пришедшая обратка имеет более низкую температуру, чем подача из котла.
4. Терморегулятор с помощью узла смесителя меняет пропорции горячего потока котла и остывшей обратки.
5. Через насос подается вода установленной температуры на входной распределительный коллектор теплого пола.