Принцип работы теплового насоса для обогрева дома

Тепловой насос — это устройство, которое считается хорошей альтернативой стандартному отоплению дома. Прибор неплохо зарекомендовал себя и широко применяется во многих европейских странах. Такое устройство может установить каждый желающий, но для этого нужно знать принципы работы теплового насоса. С его помощью не только уменьшаются затраты на обогрев помещения, но и снижается негативное влияние на окружающую среду.

Описание теплового насоса

Перед началом монтажа необходимо изучить устройство, его преимущества и недостатки. Тепловой насос для отопления дома работает как холодильник или кондиционер. Единственным отличием будет вырабатывание тепла, а не холода. Установка очень экономична и работает при минимальном количестве потерь энергии.

Существует несколько разновидностей таких тепловых приборов. Все они немного отличаются друг от друга, но имеют и много общего. Разные виды подобных приборов состоят из 3 основных компонентов:

• тепловой насос с компрессором;
• накапливающий энергию зонд;
• система отопления помещения с теплообменной камерой.

Последние две составляющие представляют собой набор радиаторов и труб. Зонд имеет форму, напоминающую змеевик.

Все особенности устройства заключаются в насосе. Он состоит из нескольких основных частей:

• компрессор;
• капилляр;
• испаритель;
• хладагент;
• терморегулятор;
• конденсатор.

Принцип работы насоса заключается в получении энергии от природных источников, её преобразование в тепло и подачи в систему, установленную в помещении.

Об устройстве и принципе работы теплового насоса вам расскажут в данном видео:

Разновидности установок

В зависимости от первичного источника тепла выделяется несколько видов устройств. Все они используют для передачи энергии различные стихии, такие как вода, воздух или земля.

По этому признаку их подразделяют на три вида:

1. Геотермальные. В качестве источника применяется грунт. Наиболее часто используемый вариант, который позволяет применять тепло, накопленное за летние месяцы. Существует два способа сбора энергии: горизонтальный и вертикальный. Первый представляет собой трубу с постоянно циркулирующим в ней теплоносителем, а второй — целую систему, погружённую на глубину до 150 метров. Достоинствами геотермальных установок считаются стабильная температура на протяжении всего периода обогрева и относительно невысокая цена.
2. Гидротермальные. В качестве теплового источника применяется вода любого незамерзающего водоёма, канализационная или грунтовая. Первый вариант считается самым эффективным и экономичным. Это достигается благодаря высокой температуре теплоносителя, который постоянно циркулирует в трубах, помещённых на дне ставка или озера. Аналогично можно использовать и канализационные стоки. Для грунтовой гидротермальной установки применяется вода из скважин или колодцев.
3. Аэротермические. Это самая простая и доступная система отопления. Она не требует дополнительного дорогостоящего оборудования и может быть обустроена практически в любом доме. Принцип действия такого насоса заключается в поступлении воздуха из окружающей среды к испарителю. Там его тепло преобразуется и передаётся хладагенту, который отправляет горячую жидкость во внутреннюю систему помещения. Способ отличается высокой производительностью и экономичностью.

Кроме этого, по типу монтажа насосы делятся на открытые и закрытые. Принцип их действия схож и отличается только несколькими нюансами.

Для каждого конкретного случая выбирается тот или иной прибор исходя из возможности установки, рентабельности и невысокой цены. Вне зависимости от вида общий принцип действия теплового насоса не меняется. Это даёт возможность подбирать оптимальный вариант устройства.

Достоинства и недостатки

Каждый вид насоса имеет свои преимущества и недостатки. У одних они очевидны и не вызывают сомнений, у других — менее заметны.

К достоинствам теплового насоса следует отнести такие:

1. Экономичность. Из-за высокого КПД требуется минимальное количество затрачиваемой энергии. В среднем для получения 5 кВт тепла нужно потратить не более 1 кВт электричества. Такие показатели гораздо выше, чем у любых других тепловых установок.
2. Универсальность. В одном приборе есть возможность сочетать не только отопление дома или квартиры, но и охлаждение, а также нагрев воды.
3. Автономность. Система способна работать без постоянной подачи какого-либо топлива.
4. Высокий уровень безопасности. Тепловой насос устроен так, что все его составные части не нагреваются до потенциально опасных температур. Кроме этого, установка не выделяет вредный для человека угарный газ.
5. Надёжность. Весь процесс управления осуществляется за счет работы автоматики, вероятность возникновения каких-либо ошибок или нестандартных ситуаций сведена к минимуму.
6. Долговечность. При правильной эксплуатации прибор способен эффективно работать на протяжении 30−50 лет. Этот показатель намного выше, чем у других систем отопления.
7. Минимальное количество необходимого свободного места. Все основные составляющие устройства находятся под землёй, что позволяет сэкономить пространство.
8. Комфорт. Во время работы теплового насоса не наблюдаются резкие перепады температуры или влажности, что положительно сказывается на самочувствии жильцов дома. Кроме этого, прибор выполняет поставленные задачи практически бесшумно.
9. Экологичность. Это одно из главных преимуществ устройства. Благодаря ему можно не только свести к минимуму выбросы вредных веществ в атмосферу, но и сохранить окружающую природу.
10. Отсутствие необходимости получать разрешения. При установке теплового насоса не нужно согласовывать свои действия с какой-либо инстанцией.

Несмотря на большое количество преимуществ, существуют и некоторые недостатки. Как правило, они связаны с повышенными затратами на оборудование или особыми условиями окружающей среды.

К отрицательным моментам относятся такие:

1. Неэффективность в регионах, где температура редко превышает 0°С.
2. Плохо работает в местах, где часто стоит безветренная погода.
3. Сложность монтажа. В некоторых случаях выполнить установку практически невозможно.
4. Высокая стоимость устройства.

Принцип работы устройства

Принцип работы теплового насоса для отопления дома довольно прост, и в нём может разобраться даже человек, никогда не занимавшийся подобными вопросами.

Весь процесс протекает в несколько этапов:

1. Специальная незамерзающая смесь (соединение обыкновенной воды и гликоля) подаётся в коллектор.
2. Там тепловая энергия поглощается и переносится к насосу.
3. В испарителе она передаётся фреону, благодаря которому нагревается до +8°С.
4. Затем смесь постепенно закипает и превращается в горячий пар, температура которого может колебаться от 60° до 70°С.
5. Установленная в помещении система отопления получает тепло через конденсатор.
6. Там фреон очень быстро охлаждается и снова становится жидкостью. При этом вся выделяемая энергия поступает в квартиру или дом.
7. После этого жидкость возвращается в коллектор.
8. Цикл повторяется.

Лучше всего насос работает, если в доме есть тёплые полы. Так обогрев выполняется более равномерно, что позволяет избежать большой разницы температур. При этом варианте можно сэкономить до 20% энергии в год, что значительно снизит финансовые затраты на отопление.

Изготовление насоса своими руками

Если нет возможности купить дорогостоящее оборудование, то можно постараться сделать его своими руками. Самодельное устройство подходит только для небольших домов и помещений, так как способно обогреть ограниченную жилую площадь.

Чтобы сделать тепловой насос, необходимо выполнить несколько этапов работы:

1. Приобретённый компрессор надёжно закрепляется на стене. Идеальным вариантом будет прибор, предназначенный для кондиционера.
2. Затем изготавливается конденсатор. Для этого из отрезка медной трубы толщиной более 1 мм формируется змеевик.
3. Он фиксируется в пластиковом или металлическом корпусе.
4. После этого две половинки бака свариваются между собой. Обязательно нужно дополнительно укрепить изделие при помощи резьбового соединения.
5. На стене монтируется испаритель.
6. На следующем этапе работы производится окончательный монтаж устройства. Он предусматривает пайку медной трубы и закачку фреона. Все эти операции следует выполнять только при наличии опыта подобной работы. В противном случае необходимо обратиться к квалифицированному специалисту. Такие меры предосторожности помогут избежать поломки теплового насоса и снизят риск получения какой-либо травмы.
7. Готовая конструкция подключается к системе отопления, которая располагается внутри жилого помещения.
8. Затем монтируется наружный контур. Для каждого вида устройства соблюдается определённый порядок действий.
9. Прибор тестируется и подготавливается к работе.

   

Перед его пуском обязательно нужно проверить состояние проводки в доме или квартире. При обнаружении каких-либо проблем необходимо их устранить. Сделать это можно самостоятельно или с помощью опытного электрика.

Читать подробнее: как сделать тепловой насос собственноручно.

Тепловой насос — это очень полезное устройство, которое позволяет не только сэкономить большое количество денежных средств, но и уберечь окружающую среду от негативного воздействия. При правильном подходе к делу и соблюдении всех рекомендаций профессионалов можно максимально быстро выполнить монтаж оборудования и начать пользоваться прибором.