Тепловые насосы для отопления дома: устройство, правила подбора и установки

Тепловые насосы для отопления дома: устройство, правила подбора и установки
  1. Характеристики и принцип действия
  2. Плюсы и минусы
  3. Виды
  4. Критерии правильного выбора
  5. Расчет
  6. Как правильно установить?
  7. Как сделать своими руками?
  8. Возможные неисправности

Довольно часто хозяева частных домов, не имеющие центрального отопления, огорчены тем, что комнаты обогревается неравномерно. Чтобы этого избежать, устанавливают циркуляционный насос для отопления. Именно данное оборудование влияет на уровень комфорта проживающих, поэтому к его выбору надо отнестись со всей серьезностью.

Характеристики и принцип действия

В упрощенном виде устройство насоса очень напоминает конструкцию кондиционера, только в большем масштабе. Она не требует наличия топливного котла. Суть работы – насос передает тепло от источника с небольшим зарядом энергии к теплоносителю, который отличается повышенной температурой.

В реальности работает система из полипропилена так:

  • Теплоноситель транспортируется в трубу, спрятанную в почве или в другом месте, и температура его становится выше.
  • Теплоноситель переносится в теплообменник и транспортирует энергию на контур.
  • В наружном корпусе имеется хладагент – это материал с минимальной температурой кипения с маленьким давлением. В испарителе температура хладагента существенно поднимается и он преобразуется в газ.
  • Газ циркулирует в компрессоре, и под влиянием повышенного давления он сжимается и нагревается.
  • Горючий газ переносится в конденсатор, где энергия попадает к теплоносителю внутренней отопительной системы.
  • В результате хладагент, чья температура снижается, попадает вновь внутрь в состоянии жидкости.

Холодильные конструкции работают по подобной схеме, поэтому некоторые типы систем летом можно смело эксплуатировать в роли кондиционеров.

Конструкция энергозависимых отопительных приборов имеет в себе 3 главных комплектующих:

  • Компрессор. Предназначен для поднятия температуры паров и давления, которые образуются из-за кипения хладагента. Сегодня популярны спиральные компрессоры, которые могут эксплуатироваться при морозах. Элементы данного вида тихо работают, они отличаются компактностью и маленьким весом.
  • Испаритель. В нем жидкий хладагент преобразуется в пар, после чего он транспортируется в сторону компрессора.
  • Конденсатор. Применяется для отдачи энергии к контуру отопительного оборудования.

Для функционирования насоса нужно подключение к электросети, но производительность и мощность данного оборудования намного выше, чем электрообогревателя, а расходы электроэнергии меньше. Отопительный коэффициент зависит от типа оборудования.

Насосы отличаются также и мощностью – востребованными являются конструкции в 12 вольт.

Плюсы и минусы

Монтаж насоса и присоединение его к системе отопления отличается рядом достоинств:

  • Автономность – из централизованного элемента стоит выделить только подключение к электросети.
  • Существенная экономия на дорогих энергетических носителях, они используются для отопления и позволяют уменьшить финансовые расходы на коммунальные услуги. Из 1 кВт электроэнергии прибор производит от 3 до 7 кВт тепла – это наивысшие коэффициенты среди котлов, которые функционируют на разных видах топлива.
  • Экологическая безопасность – оборудование не наносит вред ни окружающей среде, ни здоровью жителей.
  • Пожароустойчивость и невоспламеняемость элементов. Такой насос не перегревается, не горит и не выделяет угарный газ.

Соответственно, он безопасен для эксплуатации в домашних условиях, совсем не доставляет дискомфорт.

  • Оборудование может охлаждать или же повышать температуру в комнате, создавая необходимый микроклимат в помещении. Он подходит для эксплуатации как зимой, так и летом.
  • Длительный срок эксплуатации – в среднем, система может прослужить 40-50 лет, а при правильном монтаже и комфортных условиях эксплуатации срок увеличивается еще на несколько лет.
  • Бесшумность во время работы – система управляется в автоматическом режиме, что очень удобно.
  • На монтаж насоса не нужно разрешение, как, например, на установку газового оборудования. Купить и установить любую модель прибора вы можете в любой момент, не ходя по различным инстанциям и не ожидая разрешение.

Но как и все оборудование, такие насосы имеют и минусы:

  • Приобретение и установка устройства обходится довольно-таки дорого, и далеко не каждому это по карману. Окупаемость оборудования зависит от интенсивности его использования. Но даже в лучшем случае покупка окупится минимум через 5 лет.
  • Для монтажа надо обращаться за помощью к специалистам, необходима бурильная и другая техника для обустройства геотермального насоса с вертикальным контуром с глубиной до 200 м. Можно установить самостоятельно, если имеются соответствующие знания и инструменты.
  • В регионах, где температура зимой ниже -15 градусов, надо применять еще один тепловой источник. К примеру, бивалентная система отопления, где прибор обогревает комнату, пока на улице -20 градусов. Когда он не выполняет свои задачи, включается электрический обогреватель или газовый котел.

Циркуляционные насосы востребованы среди владельцев домов и компаний, которые размещаются в малоэтажных зданиях. Данные приборы заслужили только положительные отзывы.

Использование тепловых насосов для отопления дома – это, прежде всего, существенная экономия финансовых средств. Наиболее эффективной считается система отопления на грунтовом тепловом насосе. Каждый месяц расходы на него намного меньше, чем затраты при газовом или пеллетном отоплении. Установив тепловой насос, пользователь получает в одной конструкции и кондиционер, и эффективное отопление дома. Некоторыми моделями можно управлять на расстоянии, например, с помощью смартфона через интернет или же с помощью термостата, который находится в доме. А установив солнечные коллекторы или батареи, можно сделать систему полностью автономной, и повышение тарифов на энергоносители вас совсем не будет волновать.

Виды

В зависимости от функционирования выделяют тепловые насосы абсорбционные и компрессионные. Для работы вторых нужен еще один источник энергии, а первая модель дает возможность полноценно эксплуатировать тепло для выполнения всех поставленных задач.

Первым делом насосная группа разделяется по источнику отбора тепла:

  • геотермальные системы – закрытые и открытого типа;
  • воздушные;
  • от эксплуатации вторичного тепла.

Два первых вида успешно эксплуатируются для отопления помещений с помощью отбора тепла у грунтовых вод или воздуха, а оборудование третьего типа подходит для эксплуатации только в производственных помещениях, где оно зарекомендовало себя с лучшей стороны.

Воздушные
Геотермальные

Для комфорта покупателей тепловые насосы для отопления загородного дома еще разделяют по циркулярным теплоносителям, которые применяются во входном контуре и выходят на обратке. Каждый из нижеперечисленных видов отличается монтажом, эксплуатируется в различных региональных условиях,

Они имеют свои достоинства и недостатки, которые описаны ниже:

  • «Воздух – воздух». Наилучший вариант для покупателей. Суть работы воздушной конструкции – взяв тепло из воздуха, система сразу же пускает его в комнаты. Данный тип эксплуатируется для отопления помещения или же для подогрева воды. Иногда можно его включать для того, чтобы снизить температуру воздуха, такой вариант идеально подходит для жарких летних детей. Функционируют приборы «воздух – воздух» совсем тихо. Они оснащены улучшенной вентиляцией.
  • «Воздух – вода». Суть функционирования очень похожа на систему «воздух – воздух». Отличается легким монтажом, не надо проводить работы в земле и стоит относительно дешево. В отопительном контуре конструкции есть беспрерывно циркулирующая жидкость, подающаяся на обратку, благодаря чему такие насосы уместно применять для работы отопительной системы.
  • «Лед – вода». Модель не востребована, но приспособлена к эксплуатации на территории России. Функционирует по принципу модели «воздух – вода», только при охлаждении применяется замерзшая вода. Получаемой при этом энергии вполне хватает на выполнение поставленных задач
Воздух – воздух
Воздух – вода
  • «Грунт – вода». Высококачественный прибор, который для своего функционирования применяет тепло планеты. Но для качественной работы насоса надо проложить трубопроводы в почве, где будет проходить циркуляционный процесс жидкости. Это нужно для того, чтобы грунт, который отдал тепло, нагрелся, и насос далее функционировал. Такая модель требует больших финансовых затрат.
  • «Вода – воздух». Тепловой насос для отопления частного дома, который для функционирования нуждается в тепле грунтовых и других вод. В данном оборудовании обогрев выполняется с помощью воздуха. Это далеко не лучший выбор для дома.
  • «Вода – вода». Рециркуляционный прибор с наилучшей производительностью, работа которого заключается в применении грунтовых и других вод с постоянной температурой.

Лучше всего, если на участке есть водоем, но можно сделать две скважины – этого будет достаточно для работы водяного насоса.

Вода – вода
Грунт – вода

Каждый из видов оборудования имеет несколько плюсов и минусов. Некоторые модели подходят для конкретных участков, а некоторые отличаются низкой эффективностью в конкретных регионах. Именно поэтому выбор такого оборудования должен выполняться с учетом всех нюансов, условий эксплуатации. Для того чтобы правильно выбрать модель, рекомендуется тщательно изучить все критерии либо же обратиться за помощью к профессионалам.

Критерии правильного выбора

Подбор насоса – серьезный и ответственный процесс. При этой процедуре надо обязательно учитывать среду нагрева теплоносителя в первичном контуре. Также на выбор влияет температура, где будет работать оборудование. Температура теплоносителя должна быть не менее 6 градусов, иначе насос не обеспечит желаемую эффективность.

Огромное влияние на качество работы оборудования оказывает и место его монтажа. Желательно устанавливать систему в сухом отапливаемом помещении. Это позволит избежать дополнительных затрат тепла.

Чтобы безошибочно выбрать отопительное устройство, надо учесть такие нюансы:

  • нужная для функционирования мощность оборудования;
  • коэффициент эффективности тепла.

Чтобы безошибочно подобрать оборудование, рекомендуется использовать такую схему:

  • Если территория не больше, чем 15 соток, а постройка не больше 100 м2, для обогрева рекомендуется выбрать насос «воздух-вода» или «воздух-воздух».
  • Если территория около 20 соток, а площадь дома до 250 м2 и комнаты в нем большие, лучше установить устройство «воздух-вода». Но такое оборудование подойдет для домашнего пользования, только если пол утеплен или же к системе присоединен радиатор с высокой мощностью.
  • Если площадь дома больше 250 м2, то в данной ситуации уместно использование для помещений геотермального насоса с большим теплообменником.

Его лучше устанавливать в нескольких скважинах с глубиной минимум 80 м.

Эффективность и производительность оборудования зависит от его комплектации. Новые виды насосов дополняются всевозможными функциями и приспособлениями, такими как опция подсушивания.

Если подбор теплового насоса для циркуляции воды выполнен с учетом всех требований и особенностей участка, то в доме всегда будет комфортная атмосфера, независимо от погоды. Помимо этого, можно сэкономить свой бюджет. Учтите, если покупка системы обошлась дорого, спустя пару лет интенсивной эксплуатации оборудование окупит себя.

При выборе оборудования также стоит учитывать отзывы пользователей – система с наивысшим рейтингом будет радовать вас своей работой.

Расчет

Разобравшись в работе циркуляционного насоса, надо правильно рассчитать его мощность. Данный процесс не такой простой, как кажется на первый взгляд. Лучше доверить его профессионалам, но можно и выполнить самостоятельно. Мощность насоса напрямую зависит от площади помещения, которое он будет отапливать. Например, если здание площадью 200 м2, то для его отопления понадобится 20 кВт мощности. Чтобы обеспечить в помещении оптимальную температуру, надо придерживаться следующего соотношения – 1 кВт тепловой энергии на 10 м2.

Затем надо обязательно высчитать разницу температур на подаче и обратке. Лучше всего выбирать показатель 10 градусов.

Расчет насоса также выполняют по объему нужного тепла, расходу электроэнергии и предельного уровня температуры.

Как правильно установить?

Тепловые циркуляционные насосы обходятся недешево, к тому же высокая цена устанавливается на монтаж оборудования. Сэкономить финансы можно, занявшись монтажом насоса самостоятельно. Но всегда помните, что если какой-то этап установки сделать неправильно или допустить ошибку, это может привести к потере КПД конструкции.

Во время самостоятельной установки надо помнить о следующих нюансах:

  • Весь насос – это единая система, в которой каждая комплектующая очень важна для работы оборудования. Не бывает лишних деталей.
  • Составляя проект устройства, обязательно учитывайте его технические особенности.
  • Глубина скважин должны быть выбрана согласно мощности оборудования. Необходимо провести тампонаж.
  • Геотермальные зонды, которые используются для функционирования в суровом климате, лучше делать в каждой скважине.
  • Батареи, конвекторы, система теплого пола должны работать совместно с насосом для обеспечения качественного отопления помещения.
  • Подземные коллекторы могут навредить растениям, растущим в саду, про этот нюанс ни в коем случае нельзя забывать при монтаже.
  • Оборудование можно устанавливать не только в подвале, установка двух насосов или же дополнительного насоса может быть спланирована в ванной или на кухне. Но не забывайте, что даже минимальный шум во время работы конструкции имеется.
  • Раз в неделю коллектор надо прогревать до 60 градусов, чтобы не допускать размножение бактерий в системе.

Схема по монтажу насоса и монтаж в конце контура выглядит следующим образом:

  • Первым делом надо подготовить все элементы конструкции, оборудование и материалы. Надо взять набор ключей, а герметизировать соединения резьбы рекомендуется паклей или пастой.
  • Соберите и запакуйте на паклю 3 узла – два для монтажа насосной «петли» и один – это кран, на одном боку которого установлен патрубок для обратки, а на другой– сгон.
  • Соберите «петлю» насоса, гайки «американок» с прокладками надо сильно прокрутить, но не затягивать.
  • Срезанные окончания трубы обратки надо выставить точно по одной оси, в некоторых случаях надо делать упоры или подставки. После этого надо отметить участки, где будут крепиться патрубки на теле трубы обратки. Затем можно приступать к сварке всех соединений.
  • Выполняется сборка нижней части – состыковка и запаковка сгон. После чего зафиксируйте насос на отведенном участке, настройте ось его ротора по горизонтали и надежно затяните накидные гайки «американок» с прокладками.

В конце монтажа обязательно убедитесь, что само оборудование установлено без ошибок. Стрелка направления потока должна соответствовать действительному потоку теплоносителя в насосе. Остается только подключить к электросети оборудование и проверить его работоспособность.

Как сделать своими руками?

Разбираясь в схеме и особенностях действия теплового насоса, можно с легкостью собрать его и установить самостоятельно. Прежде чем приступать к самостоятельной сборке оборудования, надо тщательно рассчитать главные его параметры. Для данной процедуры можно использовать программное обеспечение для оптимизации систем охлаждения.

Проще всего сделать насос типа «воздух-вода». Работы предстоят совсем несложные, и даже человек без специальных знаний и умений сможет самостоятельно сделать данную модель. Для установки необходимо всего два канала – по одному из них будет циркулировать воздух, а со второго будет выводиться отработка.

Необходимо будет приобрести вентилятор и компрессор подходящей мощности. Можно использовать компрессор, предназначенный для сплит-систем. Совсем необязательно покупать новую деталь. Если имеется старое оборудование, можно снять компрессор оттуда, например, из холодильника. Специалисты советуют использовать спиральный тип, который отличается эффективностью и повышенным давлением.

Для сборки конденсатора необходимо приготовить емкость и медную трубу, из которой надо будет сделать змеевик. Для его производства применяется цилиндр оптимального диаметра, намотав который на трубу можно получить змеевик. Готовая комплектующая деталь устанавливается в заранее разрезанную на две ровные части емкость, для производства которой надо применять материалы, устойчивые к образованию коррозии.

После того как змеевик вмонтирован в отведенный участок, половинки бака надо сварить.

Чтобы узнать площадь змеевика, надо коэффициент теплопроводности (0,8) умножить на разницу температур жидкости, после чего мощность энергии разделить на полученный показатель. При выборе трубки для змеевика обязательно учитывайте толщину стен. Она не должна быть меньше 1 мм. Если же выбрать меньшую толщину, то при обматывании труба потеряет свою форму. Труба, по которой входит хладагент, устанавливается сверху емкости.

Испаритель оборудования можно произвести в форме емкости со змеевиком и в форме трубы в трубе. Из-за того, что температура в испарителе не набирает слишком высокую температуру, емкость можно изготовить из пластика. В нее же надо установить контур из трубы из меди. Важно, чтобы спираль змеевика была подобрана согласно толщине и высоте емкости. Если же испаритель вы делаете по методу «труба в трубе», надо чтобы трубка хладагента была установлена в большой трубе из пластика, по ней и будет перемещаться жидкость. На длину трубы влияет мощность прибора, и в среднем ее размеры бывают от 25 до 40 м. Ей придают форму спирали.

Терморегулирующий клапан является частью трубопроводной арматуры. Запорной деталью является игла, на ее позицию влияет температура в испарителе. Конструкция данной комплектующей довольно-таки сложная. Все комплектующие детали могут стать неисправными из-за повышенных температур. Именно поэтому клапан надо отгородить от негативного воздействия асбестовой тканью.

После того как все детали изготовлены по отдельности, необходимо заняться сборкой всех комплектующих в единое целое. Самой серьезной процедурой является закачивание хладагента или теплоносителя в конструкцию. Данную работу выполнять самостоятельно невозможно, так как необходимо специальное оборудование. А неправильное выполнение процесса может привести к выходу из строя системы или даже к травмам.

Лучше сразу обратиться за помощью к специалистам. Они не только выполнят указанную работу, но еще и проверят работу оборудования.

Огромное внимание надо уделить выбору хладагента – это основное вещество, которое транспортирует полезную тепловую энергию. Востребованным является фреон. Именно данный вид хладагента рекомендуют выбирать специалисты.

Если все вышеперечисленные работы будут выполнены правильно, у вас получится устройство с замкнутым контуром, где будет происходить циркуляция хладагента, отбирая и транспортируя тепловую энергию от испарителя к конденсатору.

При присоединении оборудования к системе теплоснабжения помните, что температура жидкости на выходе максимум 60 градусов.

Благодаря тому, что температура энергии невысокая, потребителем тепла могут быть разные отопительные приборы – теплый пол, алюминиевые радиаторы. Насосы, сделанные самостоятельно, станут отличным дополнительным оборудованием, которое будет улучшать работу главного источника тепла.

Ежегодно рынок предлагает модернизированные тепловые насосы, производительность которых постоянно улучшается. Более того, современные модели не вредят природе и здоровью человека. Открытого пламени в насосах нет, поэтому работа их не представляет собой ничего опасного. Как при установке, так и при эксплуатации с системой не должно возникнуть проблем.

Возможные неисправности

Тепловой насос оснащен простой конструкцией, поэтому если он вдруг перестал работать либо производительность его ослабла, можно попробовать отремонтировать его самостоятельно, без привлечения специалистов. К серьезным неисправностям оборудования относится износ колеса турбины, повреждение комплектующих или же поломка электросхемы.

Чтобы посмотреть, что же не так в работе системы, нужно:

  • отключить насос из электросети;
  • если насос вмонтирован в байпас или же есть краны с двух боков – остановите подачу жидкости, достаньте оборудование из места монтажа;
  • если ремонт займет много времени, специалисты рекомендуют подключить дополнительный насос.

Если в отопительной системе нельзя остановить транспортировку жидкости в участке, где стоит насос, мастера советуют слить теплоноситель перед началом ремонтных работ. Данная процедура дает возможность оперативно выполнить пусконаладочные работы по традиционной схеме.

Среди самых распространенных неисправностей теплового насоса выделяют:

  • Оборудование гудит, но теплоноситель не циркулирует. Так бывает, если прибор долго стоит без работы. Чтобы привести насос в рабочее состояние, надо его разобрать, снять корпус и электропривод. С помощью отвертки проверните ротор и добейтесь, чтобы он свободно вращался. Выполните монтаж насоса и включите его, проверьте работоспособность.
  • Шумит при функционировании – причиной этому может быть засорение вала электродвигателя и блока турбинного колеса. Устранить данную неисправность проще простого – надо разобрать и убрать весь мусор из конструкции. Чтобы не допустить в будущем засорение устройства, надо выполнить монтаж фильтров на входе насоса, а если насос стоит не включенный, то хотя бы раз в месяц его надо запускать на полчаса, чтобы прогнать теплоноситель по системе.
  • Прибор не включается. Это может быть вызвано несколькими причинами. Чаще всего это сбой электропитания, в данной ситуации надо проверить, не поврежден ли питающий кабель. Еще одной причиной поломки может быть включение защитного режима. Для устранения неисправности надо заменить плавкие предохранители или другие детали. Перед включением насоса оцените состояние и параметры питания сети.
  • Насос включается, но через некоторое время сам выключается. Скорее всего, причиной этому является несоблюдение максимальной нагрузки. На мокром роторе со временем появляется накипь, которая и ухудшает функционирование прибора. Чтобы возобновить работу оборудования, надо его разобрать и убрать все отложения. Соберите конструкцию в единое целое и проверьте ее работоспособность.
  • Во время работы прибор сильно шумит, щелкает и вибрирует. Это свидетельствует о том, что внутри накапливается воздух. Данная неисправность появляется из-за того, что пусконаладочные работы выполнены неправильно либо же уровень кавитации преувеличен. Восстановить функционирование насоса можно, настроив параметры системы отопления.

Из труб надо устранить все воздушные пробки, такую же процедуру надо выполнить клапаном сверху корпуса системы.

  • Устройство сильно вибрирует – это может быть связано с износом подшипников. Даже при отличных параметрах теплоносителя подшипники рано или поздно изнашиваются. Для конкретной модели есть определенный срок службы, который можно узнать из паспорта детали. Учтите, что доставать подшипник, который находится в оборудовании, надо только специальным съемником. А заново выполнять монтаж надо с помощью деревянной киянки. Новый подшипник устанавливается на соответствующий участок и забивается легкими ударами.
  • Низкое давление – иногда такая неисправность связана с тем, что установлена неправильная скорость вращения, что часто встречается при повышенной вязкости или большой длине трубопровода. Исправить поломку можно, заново отрегулировав устройство либо же заменив модель, если она была выбрана неправильно. Трехфазные насосы могут давать низкое давление, если они подключены неправильно.

Поэтому первым делом при обнаружении неисправности надо проверить фазировку, состояние нулевого провода и напряжение сети.

Помните, что устройство самостоятельно починить вполне возможно, поэтому каждому владельцу рекомендуется знать, как разобрать и почистить конструкцию. Также неплохо было бы иметь знания обо всех комплектующих деталях оборудования, их принципах работы и, конечно, их предназначении. Но учтите, что если указанные выше методы не помогают восстановить работу системы, надо обращаться за помощью к специалистам. Они обладают не только необходимыми знаниями и умениями, но еще и соответствующими инструментами. Обращение к мастерам позволяет избежать ухудшения ситуации в функционировании прибора, поэтому если вы не уверены в своих силах, не стоит рисковать. В противном случае вам придется потратить намного больше денег.

Тепловой насос стоит недешево, а окупится данное оборудование минимум через 5 лет. Но важно помнить, что данное оборудование отличается длительным сроком эксплуатации, надежностью и удобством, поэтому покупка системы является выгодным капиталовложением.

Тепловой насос способен отапливать дом любой площади, даже если в нем нет газовых и электрических сетей.

Данное устройство обладает высокой производительностью, пожаробезопасное и работает автоматически, оно не наносит вреда ни природе, ни жителям дома. Также системы можно успешно эксплуатировать в бивалентных системах. Дополнительно можно смонтировать солнечный коллектор, который будет давать насосу электроэнергию в летнее время года, а он, в свою очередь, будет охлаждать помещение. А для зимней эксплуатации насоса можно еще использовать теплогенератор, который будет повышать температуру жидкости для высокотемпературных радиаторов.

Многолетний опыт эксплуатации тепловых насосов доказывает, что такой способ отопления домов является наиболее эффективным, экономным и надежным. Один раз установив оборудование, вы сможете наслаждаться его работой и зимой, и летом, и убедитесь, что вы не ошиблись с выбором.

О том, как устроен тепловой насос и каков принцип его работы, смотрите в видео ниже.

Комментарии
Автор комментария
Информация предоставлена в справочных целях. По вопросам строительства всегда консультируйтесь со специалистом.