Тепловой насос

Тепловой насос это техническое устройство предназначенное для передачи тепловой энергии от одного объекта к другому обладающими разными температурами. Конденсатор теплового насоса выделяет тепло потребителю энергии, а испаритель поглощает тепло.

Принцип работы

Работа теплового насоса основана на свойствах жидкостей и газов, а также законов термодинамики, в соответствии с которыми при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое, тепло выделяется, при обратном переходе из жидкости в газ – тепло поглощается.

При использовании теплового насоса в системах отопления используется принцип разности потенциалов тепловой энергии.

Теплоноситель двигаясь по наружному контуру получает тепловую энергию от внешних источников тепла, которыми могут быть энергия солнца, окружающего воздуха, геотермальных вод и иных источников. При циркуляции теплоноситель поступает на испаритель теплообменника в котором отдает аккумулированное тепло теплоносителю внутреннего контура.

Далее внутренний теплоноситель поступает на конденсатор теплообменника, где он в свою очередь, отдает полученную тепловую энергию в систему отопления, либо горячего водоснабжения дома.

В состав стандартного теплового насоса входят следующие компоненты:

• Испаритель – теплообменник, где полученная тепловая энергия передается хладагенту;
• Компрессор – осуществляет сжатие хладагента, что в свою очередь приводит к повешении его температуры;
• Конденсатор – теплообменник, где тепловая энергия хладагента передается потребителю;
• Расширительный клапан (дроссель) – служит для снижения давления хладагента перед попаданием его в испаритель.

Для увеличения КПД установок использующих в свей работе тепловые насосы, в наружный контур теплоносителя устанавливают насос или вентилятор, в зависимости от вида теплового насоса, а в контур теплоносителя дома монтируют циркуляционный насос.

Классификация устройств

Тепловые насосы классифицируются по:

• По принципу действия;
• Внешнему источнику энергии;
• Количеству теплоносителей;
• Вторичному источнику энергии;
• Типу теплообменников;
• Принципу взаимодействия рабочих сред;
• Типу хладагента;
• Режиму рабочих температур;
• Назначению;
• Системам функционирования;
• Режиму работы;
• Производительности.

Типы теплообменников

В обозначении типа теплообменника теплового насоса первый показатель определяет способ устройства внешнего контура системы теплоснабжения, а второй – устройство внутреннего контура.

«Вода — вода»

В теплообменниках данного типа забор тепла осуществляется из водных объектов (скважина, река, озеро и т.д.), энергии солнца или иных объектов. В первичном контуре циркулирует теплоноситель – вода, либо иная жидкость. Циркуляция осуществляется путем создания давления посредством установки насоса.

Контур может быть замкнутым или разомкнутым, какой вариант выбрать определяется типом теплоносителя.
В тепловом насосе, во внутреннем контуре, циркулирует фреон, который получая энергию от внешнего контура испаряется, поступает на конденсатор, где отдает полученное тепло теплоносителю потребителя.

«Вода – воздух»

В теплообменниках этого типа энергия собранная в наружном контуре, в котором циркулирует жидкость (вода или иной энергоноситель), поступает в теплообменники теплового насоса, где передается воздуху внутри помещения.

«Воздух – воздух»

В теплообменниках данного типа наружный контур размещается на наружной стороне здания, он является испарителем в этой конструкции насоса. Тепло наружного воздуха нагревает хладагент, который испаряется. Далее, проходя через компрессор сжимается и поступает на внутренний блок – конденсатор, который располагается внутри здания. Конденсатор отдает тепло воздуху внутри помещения в котором находится, хладагент вновь поступает на испаритель.

«Воздух – вода»

В теплообменнике данного типа тепловая энергия забирается из наружного воздуха. Воздух поступает в компрессор, где под действием давления повышается его температура, после чего поступает в теплообменник. В теплообменнике происходит конденсация подаваемого воздуха и передача энергии энергоносителю отопительной системы потребителя.

«Земля – вода»

Теплообменники данного типа основаны на получении энергии земли и передачи ее потребителям. В замкнутом наружном контуре, расположенном ниже уровня промерзания, циркулирует рассол (антифриз). Циркуляция осуществляется посредством установки насоса. Рассол поступает на конденсатор теплового насоса, где передает полученную энергию хладагенту, который в свою очередь передает ее системе отопления потребителя путем конденсации в теплообменнике насоса.

«Земля – воздух»

В теплообменниках этого типа тепловая энергия полученная рассолом, циркулирующим в наружном контуре, который расположен под поверхностью земли, передается в камерах теплообменника воздуху внутри помещения.

Цены за монтаж тепловых насосов «под ключ»

Стоимость работ в различных регионах нашей страны может разительно отличаться. Кроме этого стоимость работы и насоса зависят от его типа и системы теплоснабжения.

Для того, чтобы иметь представление о порядке цифр за данную услугу, рассмотрим несколько предложений из разных регионов без учета стоимости прочего оборудования системы теплоснабжения здания.

• В г. Санкт-Петербурге монтаж теплового насоса, вне зависимости от его типа, обойдется Заказчику в сумму от 35000,00 рублей;
• В г. Москва монтажные организации, вне зависимости от типа теплового насоса, готовы выполнить работы «под ключ» за сумму свыше 45000,00 рублей;
• В г. Краснодар монтаж теплового насоса будет стоить от 40000,00 рублей.
• Если же говорить о монтаже систем отопления с использованием тепловых насосов, то средние цены на комплекс работ с учетом стоимости оборудования выглядят следующим образом:

A) Монтаж геотермальных бытовых тепловых насосов:

• Мощностью — 4-5 кВт (50 – 100 м²) – от 130000,00 до 280000,00 рублей;
• Мощностью — 6-7 кВт (80 – 120 м²) – от 138000,00 до 300000,00 рублей;
• Мощностью — 8-9 кВт (100 – 160 м²) – от 160000,00 до 350000,00 рублей;
• Мощностью — 10-11 кВт (130 – 200 м²) – от 170000,00 до 400000,00 рублей;
• Мощностью — 12-13 кВт (150 – 230 м²) – от 180000,00 до 440000,00 рублей;
• Мощностью — 14-17 кВт (180 – 300 м²) – от 210000,00 до 520000,00 рублей.

B) Стоимость монтажа воздушных тепловых насосов:

• Мощностью до 6,0 кВт (50 – 100 м²) – от 110000,00 до 215000,00 рублей;
• Мощностью до 9,0 кВт (80 – 120 м²) – от 115000,00 до 220000,00 рублей;
• Мощностью до 12,0 кВт (100 – 160 м²) – от 120000,00 до 225000,00 рублей;
• Мощностью до 14,0 кВт (130 – 200 м²) – от 127000,00 до 245000,00 рублей;
• Мощностью до 16,0 кВт (150 – 230 м²) – от 130000,00 до 250000,00 рублей;
• Мощностью до 18,0 кВт (180 – 300 м²) – от 135000,00 до 255000,00 рублей.

Плюсы и минусы тепловых насосов

К плюсам использования систем отопления основанных на использовании тепловых насосов можно отнести следующие:

• Экономичность в процессе эксплуатации;
• Экологическая безопасность установок;
• Пожаробезопасность установок;
• Надежность при эксплуатации;
• Автономность работы.

К недостаткам относятся:

• Высокая стоимость;
• Сложность выполнения всего комплекса работ;
• Необходимость капитального ремонта после истечения срока эксплуатации, сопряженного со значительными материальными вложениями.

Делаем тепловой насос своими руками

В связи с тем, что тепловые насосы различаются по типу теплообменников, то и своими руками можно собрать различные конструкции используя компоненты от оборудования различной направленности.

Рассмотрим изготовление теплового насоса по типу «вода-вода» используя б/у компрессор от кондиционера

Для изготовления понадобятся:

• Компрессор от кондиционера;
• Трубки, предпочтительно из меди – для изготовления конденсатора;
• Металлопластиковые трубы – для изготовления испарителя;
• Терморегулятор (вентиль);
• Изоляционный материал (поролоновая труба);
• Фитинги для труб обоих видов;
• Фреон;
• Материалы для изготовления каркаса (уголок, профиль и т.д.);
• Приборы управления и контроля (датчик температуры и давления, таймер и т.д.).

Из трубок изготавливаются теплообменники, для этого медные трубки вставляются в металлопластиковые, которые в своюочередь помещаются в изоляционные. По шаблону трубки изгибаются в форме змеевика, на концах монтируются фитинги для плотного соединения с системой подачи теплоносителей. Места соединения герметизируются.Изготавливается каркас для крепления компрессора.Устанавливается компрессор и соединяется с теплообменниками. Система заполняется фреоном.

К входу испарителя подключается внешний контур теплоносителя, а к выходу его отвод. Отопительный контур подключается аналогично, с той лишь разницей, что он подключается к конденсатору.

 

Устанавливаем датчики температуры и давления, электрические приборы контроля и защиты – система готова к работе.

Тепловой насос из холодильника

При использовании теплового насоса из холодильника, процесс изготовления аналогичен ранее рассмотренному с использование компрессора кондиционера, с той лишь разницей, что в систему будет установлен компрессор холодильника.

Подводя итог можно отметить, что имея соответствующие навыки, опыт работы с инструментом и начальные познания в электротехнике и работе холодильных систем, можно изготовить тепловой насос своими руками.