Получайте новости о скидках и акциях от компании на ваш email:

Теплоаккумулятор (по-другому буферная емкость) часто используется в системе с твердотопливным котлом и тепловым насосом. Он значительно расширяет возможности системы, позволяя экономить гораздо больше денег на топливе. Но чтобы он правильно функционировал и работал по максимуму, нужно верно рассчитать объем теплоаккумулятора. Давайте сейчас этим и займемся.

Этапы сборки теплового насоса

Для удобства разобьем процесс изготовления теплового насоса на отдельные этапы:

Этапы сборки теплового насоса

Из вышесказанного следует, что тепловой насос вполне реально собрать самостоятельно, затратив в 7-10 раз меньше средств, чем при покупке готового агрегата. Стоимость земляных и пусковых работ в обоих случаях будет приблизительно одинакова.

Единственной сложностью при самостоятельном изготовлении теплового насоса является произведение правильного расчета мощности системы. Если не учесть теплопотери дома и другие важные характеристики, можно получить недостаточно мощную систему, которая не справится с обогревом дома, или, напротив, сделать ее избыточно мощной и затратной. При возможности такие расчеты лучше поручить квалифицированному инженеру-проектировщику.

Этапы сборки теплового насоса

Схемы подключения тепловых насосов

Схемы подключения тепловых насосов к системе отопления не зависят от типа теплового насоса. Отличия могут быть только в обустройстве внешнего коллектора для водяного теплового насоса или места установки наружного блока воздушного теплового насоса.

В общем случае, типовая схема подключения теплового насоса выглядит так же, как для электрического котла.

Таким образом, можно взять любую типовую схему отопления, которая подходит для вашей системы отопления и использовать ее для подключения теплового насоса.

Как подобрать теплоаккумулятор для теплонасоса?

Правильный подбор буферной емкости обеспечит длительный срок эксплуатации и предотвратит тактование компрессора. В первую очередь следует обращать внимание на объем. Инженеры рекомендуют брать из соотношения 40 литров буферной емкости на 1 кВт теплогенератора. Например, на 10 кВт следует брать 400 литров объема.

Тепловую мощность, которую способен накопить теплоаккумулятор (измеряется в ваттах), рассчитывают по достаточно простой формуле: Q = m * cp * (T2 — T1), где:

  • Q – тепловая мощность (Вт);
  • m – масса вещества в буферной емкости (кг);
  • cp – удельная теплоемкость вещества в теплоносителе (Дж/кг*С);
  • T2 – конечная средняя температура носителя (°C);
  • T1 – начальная средняя температура носителя (°C).

Если вам интересно, на какое количество времени будет хватать тепла от буферной емкости, рекомендуем воспользоваться следующей формулой: t = Q/теплопотери. Q берется из расчета в предыдущей формуле, а теплопотери зависят от количества потребляемого тепла в вашем доме.

На примере все будет гораздо проще. Допустим, m = 1000 кг, T2 = 70 °C, T1 = 35 °C. В качестве вещества мы будем использовать воду, а значит, cp = 4200 Дж/кг*С. Тогда Q = 1000 * 4200 * (70 — 35) = 147 МДж. Если перевести это значение в кВт, получится 40,8 кВт.

Теперь давайте посчитаем, на сколько времени хватит накопленного тепла. Допустим, площадь отапливаемой территории составляет 200 м2. Тогда в среднем буферная емкость будет терять 10 кВт*ч (это примерная цифра). Тогда t = 40,8/10 = 4 часа и примерно 5–6 минут.

Теперь просто вам нужно методом подбора рассчитать необходимый объем теплоаккумулятора. Сразу хотелось бы указать, что если вместо воды вы используете антифриз, то cp = 3800 Дж/кг*С. Эти формулы достаточно просты, но если возникли трудности, можете позвонить нам, менеджер ответит на все вопросы и поможет вам.

Принцип действия теплового насоса

Теплоноситель нагревается от источника низкопотенциального  (5…10 °С) тепла. Насос сжимает хладагент, температура которого при этом повышается (50…60 °С) и нагревает теплоноситель системы отопления или ГВС.

В процессе работы ТН задействованы три тепловых контура:

  • наружный (система с теплоносителем и циркуляционным насосом);
  • промежуточный (теплообменник, компрессор, конденсатор, испаритель, дроссельный клапан);
  • контур потребителя (циркуляционный насос, тёплый пол, радиаторы; у ГВС – бак, точки водоразбора).

Сам процесс выглядит следующим образом:

Контур съёма тепловой энергии

  1. Грунт нагревает солевой раствор.
  2. Циркуляционный насос поднимает рассол в теплообменник.
  3. Раствор охлаждается хладагентом (фреоном) и возвращается в грунт.

Теплообменник

  1. Жидкий фреон, испаряясь, забирает тепловую энергию у рассола.
  2. Компрессор сжимает хладагент, его температура резко повышается.
  3. В конденсаторе фреон через испаритель отдаёт энергию теплоносителю отопительного контура и снова становится жидким.
  4. Остывший хладагент, через дроссельный клапан уходит к первому теплообменнику.
Читайте также:  Выбираем печь для бани с теплообменником для воды и отопления

Отопительный контур

  1. Подогретый теплоноситель отопительной системы подтягивается циркуляционным насосом к рассеивающим элементам.
  2. Отдаёт тепловую энергию воздушной массе помещения.
  3. Остывший теплоноситель по обратной трубе возвращается к промежуточному теплообменнику.

Видео с подробным описанием процесса:

Топ-лучших насосов

Приобретение готового комплекта — дорогостоящее мероприятие. Стоимость теплового насоса относительно невысокой мощности начинается от 8000 долларов, а для крупных систем, сочетающих обогрев и ГВС, цена поднимется гораздо выше.

Подбор конкретной модели производится исходя из потребностей дома и возможностей владельца, поэтому рекомендовать какое-либо устройство нет смысла. Однако, обладая информацией о наиболее известных производителях, можно определиться в своих предпочтениях и ограничить выбор самыми лучшими фирмами.

Рассмотрим их подробнее:

FHP (США)

Надежное и экономичное оборудование от лидера среди производителей тепловых насосов.

MECMASTER ENERGI AB (Швеция)

Компания, создающая тепловое оборудование с 60-х годов прошлого века и имеющая собственные традиции, разработки и изобретения в этой сфере.

Avenir Energie (Франция)

Фирма, лидирующая среди подобных компаний и создающая широкий модельный ряд тепловых насосов.

Steinmann (Швейцария)

Традиционное европейское качество, полная сертификация всего оборудования и методик обогрева.

Viessmann (ЕС, Китай) 

Компания, делающая серьезные заявки на лидерство среди основных производителей тепловых насосов.

Перечисленные производители являются самыми заметными среди большого количества продавцов теплонасосов, полный перечень изготовителей подобного оборудования привести попросту невозможно.

Принципиальная схема

Сама схема теплового насоса несложная: испаритель — компрессор — конденсатор — дроссель — испаритель.

«Сердце» схемы — это компрессор. Можно купить новый, но дешевле подыскать б/у. Естественно, речь идет не о маломощных компрессорах бытовых холодильников, а о моделях, устанавливаемых в сплит-системах. Ориентироваться надо не на потребляемую мощность, а на мощность в режиме обогрева (которая выше чем в режиме охлаждения на 5–20%).

Выбирают модель компрессора по соотношению 1 кВт на 10 кв. метров отапливаемой площади.

Внимание! Может указываться мощность не только в кВт, но и в BTU (английская единица измерения тепловой энергии, принятая для климатической техники). Пересчет сделать просто — значение в BTU разделить на 3,4.

При расчете параметров теплонасоса, в том числе теплообменников, используют программное обеспечение, предназначенное для моделирования, расчетов и оптимизации систем охлаждения, например, CoolPack

Уже на стадии расчетов (а точнее, при задании «вводных») можно оптимизировать систему, выбрав оптимальные тепловые режимы.

Использование теплового насоса эффективно для низкотемпературных систем отопления, например, для теплых полов с температурой не выше 35–40 °C. Кстати, эта же температура рекомендована по медицинским требованиям для системы ГВС.

Для каждого типа фреона есть оптимальные температуры «входа» и «выхода», точнее, кипения и конденсации, но разница у всех них не более 45–50 °C.

Казалось бы, увеличение температуры на выходе теплового насоса даст положительный эффект, но это не так. Будет расти и разница температур, что приведет к снижению COP (коэффициента преобразования, или КПД тепловой машины). Кроме того, для этого потребуется использование более мощного компрессора и дополнительный расход электроэнергии.

Идеального COP достичь не получится (потери в компрессоре, расход электроэнергии, потери тепла при транспортировке внутри системы и т. п.), поэтому реальные значения обычно лежат в пределах от 3 до 5.

Есть еще один способ повышения эффективности — использование бивалентной схемы отопления.

В реальности работа системы отопления в полную мощность нужна лишь на протяжении 15–20% всего сезона. На это время можно использовать дополнительные отопительные устройства (например, керамический обогреватель или конвектор). Уменьшение расчетной тепловой мощности до 80% позволит сэкономить на компрессоре, уменьшить глубину скважины или длину труб горизонтальной схемы, снизить расход электроэнергии на обслуживание самого теплового насоса.

От заданной номинальной мощности теплового насоса и COP зависит расчет горизонтального или вертикального грунтового теплообменника. В среднем с каждого метра «горизонта» снимают 20 Вт (при шаге укладки труб не менее 0,7 м), а с «вертикали» — 50 Вт. Но конкретные значения зависят от вида породы и ее влажности. Лучшие значения у грунтовых вод.

Интересно! Есть и другие грунтовые теплообменники — «спираль» или «корзина». По сути, это вертикальный зонд из трубы в виде спирали, что позволяет снизить глубину бурения.

После определения длины горизонтального контура или глубины вертикального зонда рассчитывают размеры испарителя и конденсатора. Насосы для отопления или тепловые насосы

У традиционных источников энергии есть один недостаток — большие финансовые затраты, кроме этого, они почти истощены. Человечеству ничего не остается, как заниматься поиском альтернативных источников энергии. Одними из таких источников на сегодняшний день являются насосы для отопления или тепловые насосы. Тепловой насос является экологически чистым и экономичным способом, обустроить отопление в доме.

Читайте также:  Выбираем лучший котел на дровах длительного горения

Так как чистота окружающей среды в последнее время выходит на первый план ,тепловые насосы становятся все более популярными по всей планете. Приблизительные подсчеты показывают, что в мире существует 100 млн. насосов для отопления. Тепловыми насосами наиболее активно пользуются люди в таких странах как США, Япония и в европейских государствах.

Эти государства обладают даже специальными строительными нормами, по которым в новых домах тепловые насосы должны быть установлены в обязательном порядке.

Некоторые страны, к примеру, Швеция, могут похвастаться процентным соотношением тепловых насосов к другим отопительным системам 70 на 30. Все тепловые насосы делятся на такие подвиды:

Правила расчёта

Для выполнения системы отопления на площади 10 квадратных оптимальным вариантом будет:

  • использование 16 мм труб с длиной в 65 метров;
  • показатели расхода используемого в системе насоса не могут быть меньше двух литров в минуту;
  • контуры должны обладать равноценной длиной с разницей не более 20%;
  • оптимальный показатель расстояния между трубами составляет 15 сантиметров.

Следует учитывать, что разница между температурой поверхности и теплоносителя может составлять порядка 15 °C.

Правила расчёта

Оптимальный способ при укладке трубной системы представлен «улиткой». Именно такой вариант монтажа способствует максимально равномерному распределению тепла по всей поверхности и позволяет минимизировать гидравлические потери, что обусловлено плавными поворотами. При укладке труб в зоне наружных стен оптимальный шаг составляет десять сантиметров. Для выполнения качественного и грамотного крепления целесообразно проводить предварительную разметку.

Таблица теплопотребления различных частей здания

Можно ли дешево отопить загородный дом зимой тепловым насосом «воздух-вода»

Bavares36Пользователь FORUMHOUSE

Прежде, чем рассказать об эксплуатационных затратах Bavares36 и выгоде использования теплового насоса, опишем, а это важно знать, конструктив дома:

  • Отапливаемая площадь двухэтажной «коробки» 130 кв. м.
  • «Пирог» стен — панели из арболита толщиной 3.5 см, монолитный сердечник цемент + опилки — 25 см, несъёмная опалубка — пенопласт толщиной 9 см, отделка — декоративная штукатурка 0.5 см. Итого: общая толщина стены – 38 см.
  • Перекрытие второго этажа деревянное.
  • Крыша утеплена пенопластом толщиной 14 см.
  • В доме, на первом и втором этаже, установлены большие окна в пол.

Инженерка дома:

  1. Отопление.
  • На первом этаже дома смонтировано 8 контуров низкотемпературной системы отопления — тёплый пол (6 контуров) и теплые стены (2 контура).
  • На втором этаже 6 отопительных контуров. Два контура теплых стен. Теплый пол в ванной и три контура в комнатах.
  1. Система ГВС.
  • В доме два санузла. Водопотребители — ванная, душ + мойка на кухне.
  • В системе ГВС стоит циркуляционный насос.
  • Дополнительно в доме, в санузлах, установлены полотенцесушители.

Для теплоснабжения дома используется тепловой насос «воздух-вода». Оборудование смонтировано и запущено 5 октября 2017 года. Важный нюанс! У ТН «воздух-вода» основная цена приходится на внутренний блок, т.к. в нём находятся: ТЭНы для нагрева воды для ГВС и для дополнительного нагрева теплоносителя в сильные морозы, теплоаккумулятор и прочее оборудование.

Переходим к цифрам. За шесть месяцев отопительного сезона Bavares36 потребил, по данным выделенного на ТН электросчётчика, электроэнергии:

  • октябрь — 1000 кВт*ч;
  • ноябрь -1000 кВт*ч;
  • декабрь — 1000 кВт*ч;
  • январь — 1700 кВт*ч;
  • февраль — 1900 кВт*ч;
  • март — 1900 кВт*ч.

Bavares36Пользователь FORUMHOUSE

Можно ли дешево отопить загородный дом зимой тепловым насосом «воздух-вода»

Для полноты картины приведём наблюдения пользователей портала, также эксплуатирующих тепловые насосы «воздух-вода».

VovanadmПользователь FORUMHOUSE

У меня дом площадью 250 кв. м построенный из газобетона. Толщина газосиликатных блоков – 300 мм. Стены снаружи утеплены каменной ватой толщиной 10 см и оштукатурены. На первом этаже смонтированы теплые полы. Установленная температура +23 °C. На втором этаже радиаторы. Температуру выставил +24 °C.

antxaПользователь FORUMHOUSE

У меня дом под Минском. Площадь коттеджа 230 кв. м. Стены сложены из керамзитобетонных блоков. Утепление 10 см пенопласта. Снаружи декоративная штукатурка. Вентиляции пока нет, т.к. дом еще доделывается. Стеклопакеты двухкамерные с i-стеклом. Теплый пол на первом и втором этаже. Поставил тепловой насос «воздух-вода» со счетчиком тепловой энергии. Привожу свои наблюдения.

На момент запуска ТН, на , показания теплосчетчика составили 80,546 ГДж (22374 кВт*ч). Электричества — 6394 кВт*ч. Температура в доме +11 °C. На улице было +14 — +15 градусов тепла. Потом температура упала до +1 — +2 градуса. Сильных морозов не было.

На Показания теплосчетчика составили 99,34 ГДж (27595 кВт*ч). Потреблённое электричество — 7464 кВт*ч. В доме никто не живёт, поддерживается +18 °C. Т.е., за потраченные 1070 кВт*ч электричества, antxa получил 5221 киловатт-часов тепла, а СОР теплового насоса 5221/1070 =

Читайте также:  Бойлер косвенного нагрева своими руками: как сделать и подключить

Дальнейшие наблюдения показали, что, с по (17 суток), ТН «воздух-вода» выработал 2281 киловатт-часов тепловой энергии, затратив на это 701 кВт*ч электроэнергии. СОР за этот период составил Для наглядности, прилагаем график температуры воздуха в Минске за январь 2021 года. В районе дома пользователя обычно холоднее на 1-2 градуса.

Температура воздуха опускалась до -16 °C.

С по (26 суток) ТН «воздух-вода» выработал 2934 киловатт-часов тепловой энергии, затратив на это 826 кВт*ч электроэнергии. СОР за этот период составил Погода в Минске в феврале 2021 года.

Температура воздуха опускалась до -20 °C.

Всего, с начала отопительного сезона (130 суток), тепловым насосом выработано 12930 киловатт-часов тепловой энергии, на что затрачено 3155 кВт*ч электроэнергии.

Все вышеперечисленные дома были хорошо утеплены.

Как выполнить расчет оборудования?

При расчете мощности теплового насоса в первую очередь необходимо ориентироваться на уровень теплопотерь в своем жилище. Естественно, перед тем как устраивать в жилище такую систему отопления, необходимо провести работы по теплоизоляции дома. Утеплить следует не только стены и пол, но и крышу и окна.

  • Если помещение не утеплено, что особенно характерно для старых строений, то при расчете мощности нужно исходить и следующей нормы: 75 ватт на 1 квадратный метр.
  • Для новых построек, которые уже имеют в конструкциях теплоизоляционный слой, нужно ориентироваться на следующую норму: 50 ватт на один квадратный метр.
  • Для сооружений, которые были возведены с применением специальных технологий, норма составляет 30 ватт на один квадратный метр.

Оптимально, если такая система отопления закладывается еще на стадии проектирования здания. Это позволит создать систему отопления, которая обеспечивает наиболее эффективный обогрев помещений строения в зимний период.

Практический опыт показывает, что лучший вариант отопительной системы на основе теплового насоса — водяной теплый пол. При его устройстве во внимание необходимо принимать тип напольного покрытия. Керамическая плитка является идеальным материалом для оформления напольного пола. А вот ковры, ламинат и паркет обладают низкой теплопроводностью, Поэтому при использовании подобной системы температура воды должна быть выше 8 градусов.

Плюсы и минусы самодельного оборудования

Тепловой насос представляет собой устройство, которое не производит тепло, а перемещает его с одного места в другое, повышая при этом температуру за счет компрессии. Этот процесс протекает по принципу цикла Карно, который заключается в движении рабочего тела (хладагента) по замкнутой системе. При смене его состояние с жидкого на газообразное и наоборот происходит выделение или поглощение большого количества энергии. Этот принцип используют в конструкциях холодильников, но механизм действия теплового насоса заключается в поглощении тепла снаружи и передаче его помещению.

Этапы цикла Карно:

  • жидкий фреон по трубке поступает в испаритель;
  • взаимодействуя с теплоносителем, которым выступают вода, воздух или грунт, хладагент испаряется, принимая газообразное состояние;
  • рабочее тело проходит через компрессор, сжимается под давлением, что способствует повышению его температуры
  • далее поступает в конденсатор, который выступает теплообменником;
  • отдает полученное тепло теплоносителю и вновь принимает форму жидкости;
  • в таком виде фреон поступает в расширительный клапан, где при низком давлении вновь движется к испарителю.

Устройство промышленного производства дорогое, срок окупаемости составляет в среднем 5-7 лет. Популярность теплового насоса из старого холодильника обусловлена минимальными материальными вложениями на изготовление агрегата и возможностью экономии энергозатрат при его работе.

Внимание! Для получения 3-4 кВт тепловой энергии расходуется в среднем 1 кВт электричества.

Дополнительно выделяют следующие плюсы использования самодельного оборудования:

  • отсутствие шума, посторонних запахов;
  • не требуется установка вспомогательных конструкций, дымохода;
  • работа оборудования не наносит вред окружающей среде, так как не предполагает выброс в атмосферу продуктов сгорания;
  • возможность установки системы в удобном месте;
  • многофункциональность. Зимой устройство используют как обогреватель, а летом в качестве кондиционера;
  • безопасность. Эксплуатация не предполагает использование топлива, а максимальная температура узлов агрегата не превышает 90 0С;
  • долговечность, надежность. Срок службы агрегата при использовании качественных комплектующих составляет 30 и более лет.

Основным минусом самодельных устройств является их малая производительность, поэтому их чаще используют как дополнительный вариант отопления отдельных комнат в доме. Собирать подобную систему рекомендуют в помещениях с хорошей теплоизоляцией и уровнем теплопотерь не более 100 Вт/м2.