Тепловой насос для отопления дома

Тепловой насос фото

При постоянном росте цен на газ и электричество владельцы загородных домов постоянно ищут пути сокращения трат на отопление помещений. В последние время возрастает популярность альтернативных источников тепла. Вы можете собрать тепловой насос для отопления дома своими руками, но вопрос его эффективности и финансовой выгоды от этого мероприятия остается открытым.

Принцип действия тепловых насосов для отопления дома

Функция теплового насоса для отопления заключается том, чтобы собрать тепловую энергию с низкотемпературных внешних источников и направить ее в помещения через передачу теплоносителю, который циркулирует в отопительных контурах. Простейшим объяснением будет сравнение теплового насоса  отопления с холодильником на вашей кухне – принцип работы у них одинаковый, разница лишь в размерах и направлении теплового потока.

На задней стенке рефрижератора установлен змеевик, внутри которого циркулирует хладагент. Это вещество отдает тепло внешней среде, охлаждается само и охлаждает воздух, поступающий в холодильную камеру. Компрессор откачивает из холодильника воздух, нагретый продуктами, и на этом вся система зацикливается.

Принцип работы теплового насоса фото

Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос отопления дома работает подобным образом, но в обратную сторону. С внешней площади хладагент собирает тепло, поступает в испаритель, где нагревает пар. Нагретый пар поступает в компрессор, который сжимает его, тем самым еще больше увеличивая внутреннюю энергию, а затем переводит в конденсатор. Там нагретый пар отдает свою энергию теплоносителю и возвращается в систему. Затем процесс повторяется, и таким образом происходит отопление.

Виды тепловых насосов для отопления дома

В качестве «топлива» для теплового насоса отопления выступают альтернативные источники энергии – геотермальные потоки тепла, грунтовые и поверхностные воды или просто окружающий воздух. Устройство системы позволяет даже при низких внешних температурах собирать с них тепловую энергию и передавать в дом. Схема внутреннего устройства теплового насоса отопления практически не меняется в зависимости от источника тепла, различны только способы добычи энергии. Все добытое тепло переносится компрессором на теплоноситель, то есть воду в отопительном контуре. Рассмотрим три наиболее популярных варианта:

Земля-вода

В этом случае предполагается извлечение тепловой энергии из почвы и нижележащих слоев грунта на вашем участке. Для этого на глубине ниже слоя сезонного промерзания закладывается система витков из металлических труб, своего рода огромный змеевик. Чем больше петель вы закопаете у себя в саду, тем больше тепла вы сможете извлечь из почвы даже в зимний период. К сожалению, при этом придется отказаться от грядок и клумб на выбранном участке – немногие растения в состоянии пережить значительное охлаждение корневой системы.

Также возможно обустройство геотермальных скважин на глубину порядка 50-100 метров. Это избавляет вас от необходимости перекапывать весь свой газон, но бурение обойдется очень недешево. Впрочем, глубоко залегающие пласты грунта – это гораздо более надежный источник тепла, поскольку они не подвержены сезонным колебаниям температуры и постоянно нагреты геотермальным потоком от земного ядра до 8-10 градусов.

Воздух-вода

В этой системе реализуется принцип работы большинства сплит-систем. Воздух засасывается снаружи через блок на стене здания или через отдельную воздушную шахту на участке, охлаждается и выводится обратно на улицу. Полученное из него тепло передается теплоносителю. Температурное ограничение у такого механизма около -25 градусов. При более низких температурах наружный воздух вас не обогреет.

Для жителей теплых регионов, где зимние температуры не опускаются значительно ниже нуля, вполне подойдет более простая система отопления «воздух-воздух», в которой нагретый компрессором воздух поступает напрямую в помещение без посредничества теплоносителя.

Вода-вода

Схема теплового насоса фото

Принцип работы теплового насоса Вода-земля или Вода-вода

Вода обладает крайне высокой теплоемкостью, поэтому если на вашем участке есть незамерзающий водоем, то наиболее эффективно и выгодно будет использовать именно его. Для этого описанный выше площадной змеевик следует проложить на дне и установить на трубы отягощение для предотвращения всплытия контура.

С целью получения тепловой энергии можно использовать также и грунтовые воды, однако этот источник энергии требует дополнительной установки электрического насоса. В водоносный пласт забуривается две штольни, из верхней по течению вода высасывается для охлаждения и затем сбрасывается в нижнюю скважину. При выборе грунтовых вод в качестве теплового ресурса необходимо помнить, что их уровень сильно подвержен сезонным изменениям.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Главным преимуществом теплового насоса отопления является экономия электроэнергии и возможность отказа от каких-либо других видов топлива. Все необходимое тепло вы получаете от внешних источников, поэтому 1 киловатт электричества, необходимый для работы компрессора, приносит в ваш дом около 5 киловатт тепла. С этой точки зрения система весьма эффективна, однако нужно учитывать также и стоимость монтажа.
Еще одним плюсом теплового насоса выступает его экологичность. В процессе работы он не выделяет никаких вредных веществ и продуктов горения, а единственным неудобством для пользователя может быть только шум и вибрация компрессора.

Изготовление и установка теплового насоса отопления обойдется вам в весьма крупную сумму, особенно если потребуется бурение скважин на участке. Недостатком системы выступает потребность в большом количестве материалов и чрезвычайная сложность монтажа. Кроме того, ориентируясь на геотермальные потоки тепла, вы полностью изменяете грунтовые условия на вашем участке.

Таким образом, тепловой насос подходит для тех, кто постоянно проживает в загородном доме и готов потратить внушительные средства на установку системы отопления. Механизм со скважинами окупится только лет за 20, в случае площадного монтажа – за 10 лет. Само собой, для тех, кто посещает дачный участок только по выходным, эта система не выгодна. В этом случае стоит ограничиться обыкновенным отопительным котлом.

Изготовление теплового насоса своими руками

Для того, чтобы собрать тепловой насос своими руками, вам потребуется изготовить и приобрести следующие детали:

  • металлический бак и медный змеевик для конденсатора;
  • пластиковая бочка и еще один змеевик для испарителя;
  • компрессор средней мощности;
  • контур циркуляции хладагента в воде/почве;
  • подготовить траншеи или скважины в случае использования геотермального потока или грунтовых вод.

Изготовление змеевиков, контуров циркуляции и конденсатора с испарителем возможно из отработанных материалов, которые можно в избытке найти на строительных рынках. Использование б/у деталей несколько снизит затраты на сборку и монтаж системы.

На заключительном этапе монтажа, когда требуется диагностика контура и закачка фреона, настоятельно рекомендуется обратиться к квалифицированному специалисту, так как эти работы могут быть опасны для неопытного конструктора.

Собрав тепловой насос для отопления дома своими руками вы значительно снизите его себестоимость, что положительно скажется на периоде окупаемости прибора. Тем не менее, использование этой системы по эффективности пока уступает традиционным топливным и электрическим котлам.

Тепловой насос воздух-вода из сплит системы своими руками — Видео

Похожие статьи