Отопление частного дома с помощью теплового насоса

Практически все типовые схемы контуров обогрева монтируются на основе оборудования класса «котельное». Модификация отопительного агрегата подбирается в зависимости от того, какое топливо планируется использовать. Но в любом случае необходим источник тепловой энергии, а любое «горючее» имеет свою цену, причем повышающуюся с завидной регулярностью. В разы можно снизить затраты, если обустроить отопление частного дома с помощью теплового насоса. Что он собой представляет, каковы его особенности, виды приборов этой группы, основные критерии их выбора и примерные цены – возникающих вопросов довольно много. Ответы на наиболее значимые из них дает эта статья.

Оглавление:

1. Особенности конструкции
2. Виды насосов
3. Технические параметры и преимущества
4. Обзор популярных марок
5. Критерии выбора
6. Стоимость

Принцип действия

В упрощенной форме его описание можно представить так. Он «переносит» тепло из зоны с более низкой температурой к потребителю, где значение этого параметра должно быть выше. В данном случае оно отбирается извне, там, где аккумулируется, и после некоторых преобразований «переходит» в дом. Именно оно («природное» тепло), а не энергия, выделяющаяся при сгорании традиционного топлива, повышает температуру теплоносителя, проходящего по трубам системы отопления.

Хотя фактически принцип действия насоса значительно сложнее. Поэтому устройства этого класса часто сравнивают с холодильными установками, только работающими «наоборот». Но общий порядок функционирования идентичен, несмотря на то, что есть большая разница как в инженерном решении, так и в назначении основных частей приборов. От традиционной системы отопления схема, собранная на тепловом насосе, отличается количеством контуров и спецификой их работы.

Внешний монтируется вне частного дома. Укладывается там, где накапливается тепло при нагреве поверхностей солнечными лучами или по иной причине. Энергия может забираться, к примеру, из воздуха, грунта, водоема. Даже из скважины, если дом стоит на каменистой почве или есть ограничения по установке труб. Поэтому различают несколько модификаций тепловых насосов, при том, что обогрев организуется по однотипной схеме.

Контур внутренний (не путать с отопительным в доме) территориально расположен в самом агрегате. Охлажденный теплоноситель, циркулирующий во внешнем, частично повышает свою температуру за счет окружающей среды. Проходя через испаритель, передает «отобранную» энергию хладагенту, которым заполнен внутренний контур. Последний, благодаря своему специфическому свойству, закипает и переходит в газообразное состояние. Для этого достаточно низкого давления и температуры более -5°C. То есть жидкая среда превращается в газ.

Далее – в компрессор, где давление искусственно повышается, за счет чего и производится нагрев хладагента. Именно в этом конструктивном элементе, являющимся вторым по счету теплообменником, тепловая энергия передается жидкости (воде или антифризу), проходящей по «обратке» системы отопления дома. Довольно оригинальная, эффективная и рациональная схема обогрева, если учесть, что для работы самого теплового насоса не требуются сторонние источники энергии.

Остается добавить, что во внешнем контуре циркулирует солевой раствор или этиленгликоля, во внутреннем, как правило, фреон. В состав такой схемы отопления включается и ряд дополнительных устройств. Основные из них – клапан-редуктор и сабкулер.

Разновидности насосов

Различия – в той среде, из которой забирается тепловая энергия. Отсюда и общепринятая классификация.

1. Тепловой насос воздух-воздух.

Отопление по такой схеме организуется довольно редко, особенно в домах многоквартирных или частных. Причина – необходимость воздушного контура обогрева. Расчет его параметров, монтаж коробов, проход через стены и ряд других нюансов – процесс сложный, и придется делать заказ под ключ. Тепловые насосы класса воздух-воздух размещаются в основном на габаритных объектах промышленного, административного и иного назначения. Существенный плюс – низкая цена установки и эксплуатации. Но для большинства жилых домов – не вариант.

2. Насосы земля-вода.

Такие установки называют «геотермальными». Первичный контур отопления при использовании теплового насоса монтируется по двум схемам.

• Первая. Отрывается котлован, и на глубине порядка 4,5-5,5 м укладывается система труб (горизонтальное размещение). Недостаток – необходимо «освоить» большую площадь. На каждый кВт, отдаваемый в «обратку» отопления, примерно 45-50 м2. Для частного дома – не лучшее решение, так как сверху, на грунте, высаживать культуры не рекомендуется.
• Вторая. Вертикальная ориентация первичного контура. Трубы монтируются вблизи дома, в наиболее удобном месте. Недостаток такой схемы отопления – в большой глубине скважин. Для нормального функционирования – до нескольких десятков метров. Своими силами этого не сделать, и придется привлекать технику.

3. Установки вода-вода.

Источником энергоресурса для теплового насоса является любой водоем – естественный или искусственный. Озеро, лежащее неподалеку от дома, речка, колодец (в том числе, и сточный). Для первичного контура отопления все равно, откуда брать энергию. По отзывам владельцев загородных участков о «гидротермальном» приборе – довольно удобный в реализации и практичный вариант.

4. Модификация воздух-вода.

Подобные разновидности тепловых насосов имеют максимальное сходство с климатическими системами. Испаритель и кондиционер размещаются вне дома, в выносном блоке. По стоимости монтажа – самый дешевый вариант, даже если не устанавливать своими руками, а заказать под ключ. Но в плане эксплуатации, с учетом нашего климата – не лучшее решение для отопления. Разве что для южных регионов. Иначе придется ставить мощный вентилятор, а это увеличит эн/потребление.

Характерные особенности

1. Высокая эффективность.

Из всех составных частей эл/энергия нужна лишь компрессору. Даже приблизительные расчеты показывают, что для получения 1000 Вт тепла необходимо израсходовать порядка 250 (от сети). То есть КПД системы отопления – около 400 %. Учитывая суммарную цену обогрева любого частного дома за сезон, это кажется невероятным, хотя с учетом особенностей функционирования насоса с технической точки зрения вполне объяснимо.

2. Полная независимость от топлива. Что это дает?

• Во-первых, отопление можно организовать где угодно. Во-вторых, не придется тратить деньги на топливо, так как энергия берется из окружающей среды.
• В-третьих, отпадает необходимость в складировании горючего.
• В-четвертых, приборы этой группы не являются объектом повышенной опасности, в отличие от котлов. Как результат – не нужно придерживаться жестких требований по монтажу оборудования для отопления, что отражается на конечной цене работ – она существенно ниже. Имея проект с расчетами, все технологические операции можно выполнить своими руками.
• В-пятых, отпадает необходимость в организации резервирования по топливу. Нужно лишь иметь в запасе ремкомплект для составных частей теплового насоса и купить небольшой эл/генератор, достаточный для обеспечения минимальных потребностей собственников дома на период устранения неисправности.

3. Универсальность использования.

В отличие от котлов отопления, насос может служить и кондиционером. То есть отпадает надобность в приобретении, монтаже и эксплуатации климатического оборудования. Это также к вопросу о цене. По сути, реальная экономия от теплового насоса гораздо выше. Для частного дома – отличный вариант отопления, если учесть, сколько денег уходит на содержание строения.

4. Полная самостоятельность в выборе схемы.

При монтаже отопления в жилом доме ни с кем и ничего согласовывать не нужно. Существенный плюс для тех, кто уже сталкивался с нашей бюрократией.

Популярная продукция

• Stiebel Eltron.

Эти приборы от известного производителя являются самыми востребованными, если верить статистике продаж. Немецкий концерн выпускает разные модификации. Для небольшого дома – мощностью в пределах 18-30 кВт, для предприятий – более габаритные установки. Модели данной марки отличает надежная автоматика, позволяющая упростить эксплуатацию. Например, разморозка осуществляется без вмешательства пользователя. Еще одно преимущество – применение каскадных схем. Размещение нескольких насосов, работающих на общий отопительный контур, позволяет обогревать большие площади с регулировкой по мощности в значительном диапазоне.

• Danfoss.

Не менее авторитетная датская компания специализируется на выпуске исключительно для частных домов. Потому и максимальная мощность агрегатов – 36 кВт. Отличаются от моделей Stiebel Eltron большей температурой на «подачу» – до 90°C. Кроме того, они несколько экономичнее немецких аналогов. Еще плюс – некоторые из них управляются дистанционно, даже с гаджетов.

• Henk.

Насосы отечественного производства. Следовательно, адаптированы к нашим зимам. Эффективность не снижается и при температуре -60°C. Характеризуются низким эн/потреблением. Изделия для частных домов могут подключаться к сети 220/1ф. Более мощным моделям нужна трехфазная линия.

• Корса.

Еще одна российская разработка. Отличается большим выбором по мощности (кВт) – от 4,5 до 100. Учитывая неприхотливость агрегатов, один из лучших вариантов для жилого дома.

Рекомендации по выбору

Оценка целесообразности приобретения – вопрос сложный. Прежде чем купить, правильнее будет проконсультироваться у специалиста. Далее – лишь основные аспекты.

1. Модификация. Прежде чем определиться с типом, нужно выяснить, какой источник тепла целесообразнее использовать. То есть особенности участка, климат в месте, где стоит дом и тому подобное.

2. Мощность (тепловая) на выходе (кВт). Для большинства домов диапазон параметра определяется от 20 до 60. Многое зависит от материала строения, качества теплоизоляции и иных факторов. Поэтому насос подбирается индивидуально, на основании инженерных расчетов, том числе коэффициента трансформации и КПД.

3. Производитель. Импортные модели не рассчитаны на наши условия. По отзывам владельцев домов, для отопления таким способом тепловые насосы российского производства предпочтительнее. Во-первых, они не столь «капризны». Во-вторых, проще получить консультацию по установке своими руками. В-третьих, нет проблем с запчастями. В-четвертых, отечественные изделия дешевле.

Стоимость

Условные обозначения: В – воздух, Вд – вода, З – земля.