Тепловые насосы
Самое универсальное альтернативное отопление частного дома – установка тепловых насосов. Они работают по известному всем принципу холодильника, отбирая тепло у более холодного тела и отдавая в отопительной системе.
Состоит сложная на первый взгляд схема из трех устройств: испаритель, теплообменник и компрессор. Вариантов реализации тепловых насосов огромное множество, но наиболее востребованными считаются:
Самый дешевый вариант реализации – «воздух-воздух». По сути он напоминает классическую сплит-систему, однако электроэнергия затрачивается лишь на перекачивание тепла с улицы в дом, а не на обогрев воздушных масс. Это способствует экономии средств, при этом прекрасно обогревая дом на протяжении всего года.
КПД систем очень высок. На 1 кВт электроэнергии можно получить до 6-7 кВт тепла. Современные инверторы прекрасно работают даже при температурах -25 градусов и ниже.
«Воздух-вода» – одна из распространенных реализаций теплового насоса, у которой роль теплообменника играет змеевик большой площади, установленный на открытой местности. Дополнительно он может обдуваться вентилятором, заставляя остывать воду внутри.
Такие установки характеризуются более демократичной стоимостью и простым монтажом. Но они способны работать с высоким КПД исключительно при температурах от +7 до +15 градусов. Когда столбик опускается до отрицательной отметки, эффективность падает.
Самой универсальной реализацией теплового насоса является «грунт-вода». Она не зависит от климатической зоны, так как непромерзающий на протяжении всего года слой почвы имеется повсюду.
В данной схеме трубы погружаются в землю на глубину, где на протяжении всего года температура удерживается на уровне 7-10 градусов. Коллекторы могут располагаться вертикально и горизонтально. В 1-ом случае предстоит бурить несколько очень глубоких скважин, во втором – укладывать змеевик на определенной глубине.
Недостаток очевиден. сложные монтажные работы, которые потребуют высоких финансовых вложений. Прежде чем решаться на подобный шаг, следует посчитать экономическую выгоду. В районах с непродолжительными теплыми зимами стоит подумать и других вариантах альтернативного отопления частных домов. Еще одно ограничение – необходимо большая свободная площадь – до нескольких десятков кв. м.
Реализация теплового насоса «вода-вода» практически ничем не отличается от предшествующей, однако трубы коллектора прокладываются в грунтовых водах, незамерзающих на протяжении года, или близлежащем водоеме. Она обходится дешевле за счет следующих преимуществ:
- Максимальная глубина бурения скважины – 15 м
- Можно обойтись 1-2 погружными насосами
Котлы, работающие на биологическом топливе
Если нет желания и возможности обустраивать сложную систему, состоящую из труб в земле, солнечных модулей на крыше, можно заменить классический котел моделью, которая работает на биологическом топливе. Для них необходимы:
Подобные установки рекомендуется устанавливать совместно с рассмотренными ранее альтернативными источниками. В ситуациях, когда один из отопительных приборов не работает, можно будет воспользоваться вторым.
Принимая решение об установке и последующей эксплуатации альтернативных источников получения тепловой энергии, необходимо ответить на вопрос: как быстро они окупятся? Безусловно, рассмотренные системы обладают преимуществами, среди которых:
- Стоимость получаемой энергии меньше, чем при использовании традиционных источников
- Высокий КПД
Однако следует помнить о высоких первоначальных материальных затратах, которые могут достигать десятка тысяч долларов. Монтаж подобных установок назвать простым нельзя, поэтому проведение работ доверяется исключительно профессиональной бригаде, которая способна предоставить гарантию на результат.
Востребованность приобретает альтернативное отопление частного дома, которое становится более выгодным на фоне дорожающих традиционных источников тепловой энергии. Однако прежде чем начинать переоборудовать текущую отопительную систему, необходимо все рассчитать, рассмотрев каждый из предлагаемых вариантов.
Отказываться от традиционного котла также не рекомендуется. Его необходимо оставить и в определенных ситуациях, когда альтернативное отопление не выполняет своих функций, останется возможность согреть свой дом и не замерзнуть
Утепление коттеджа
Самое главное, что следует уяснить владельцам — энергосберегающее отопление загородного дома во многом зависит от качества утепления. Если ваш дом утеплен очень хорошо и надежно, то экономия будет весьма приличной, даже независимо от используемого отопительного оборудования. Как вариант, можно утеплить свой дом после завершения его строительства. В любом случае это достаточно выгодно, ведь отопительной системе придется в такой ситуации работать немного менее интенсивно и, соответственно, расходовать меньшее количество энергии и топлива.
Чтобы обладать экономичным отоплением дома, можно заложить фундамент этого еще в самом начале, в процессе строительства. К примеру, в строительстве необходимо использовать специальные прогрессивные технологии и теплоизоляционные материалы, как строительные блоки и пенополистирол. Вообще, именно пенополистирол признан одним из самых качественных материалов, отличающихся низкой степенью теплопроводности. Поэтому ведущие специалисты рекомендуют использовать именно его для утепления частного дома.
Плюсы электрообогревателей
Газовое отопление дома – самый экономный способ. Второй по экономичности является система с использованием твердотопливного котла. На последнем месте находится электрическое отопление. Однако этот способ обогрева дома имеет существенные преимущества перед водяными системами и печным отоплением. Дело в том, что расходы на устройство сети и ее обслуживание в случае с электроприборами намного меньше, чем в первых двух случаях.
Отопление коттеджа или небольшого дома электроприборами дает следующие преимущества владельцам:
- Все электрообогреватели работают совершенно бесшумно. В них не нужно загружать топливо, транспортировать и складировать его.
- В ходе работы агрегаты не выделяют вредные продукты горения и не загрязняют атмосферу.
- Электрообогреватель просто подключается к электросети. Не нужно выделять отдельное помещение с дымоходом и вентиляцией для установки прибора, как в случае с газовым котлом.
- Преимущество электрообогревателей перед твердотопливными котлами в том, что их не нужно регулярно чистить от золы и сажи. Также не понадобится выделять место для складирования дров.
- Если для устройства водяного отопления нужны существенные финансовые вложения на начальном этапе (для устройства разводки), то электроприборы в этом не нуждаются. Более того обогреватели можно докупать по мере необходимости или при появлении средств.
- Электрическое экономичное отопление получается при использовании солнечных батарей, а также при установке двухтарифных счетчиков.
- Чтобы подключить электрообогреватель, не понадобится помощь специалистов.
Тепловая энергия из альтернативных источников
Могут ли природные источники тепловой энергии составить альтернативу газовому отоплению в частном доме? Несмотря на развитие данного направления энергетики, от сжигания ископаемого и биологического топлива человечество откажется нескоро. Альтернативное отопление сегодня применяется лишь в качестве вспомогательного варианта.
Использование теплового насоса
Принцип работы теплового насоса заключается в том, что оборудование помогает извлечь тепловую энергию из природного источника и переместить ее внутрь помещения для его обогрева
Решая, как обогреть дом при помощи теплового насоса, обратите внимание на особенности имеющихся вариантов :
- «Воздух-воздух» — оборудование функционирует как сплит-система в режиме обогрева.
- «Воздух-вода» — принцип работы тот же, что и в первом варианте, но тепловая энергия наружного воздуха поступает в водяной контур и обогревающее оборудование.
- «Вода-вода» — тепловая энергия извлекается из водоема или грунтовых вод и используется на нагрев теплоносителя;
- «Земля-вода» — для извлечения тепловой энергии из грунта и нагрева теплоносителя монтируется геотермальный контур из труб.
Чтобы сделать дом теплым при помощи указанных технологий, потребуется использовать электричество. Для получения 3-4 кВт теплоты расходуется 1 кВт электроэнергии. В условиях лимитированного электропотребления, тепловой насос способен справиться с теплоснабжением дома площадью до 150 м2 при условии, что для климата не характерны затяжные морозы.
Монтаж теплового насоса для автономной отопительной системы обойдется в серьезную сумму, и сложно рассчитывать на то, что эти затраты окупятся в ближайшие годы эксплуатации.
Использование солнечного коллектора
Группы стеклянных трубок, по которым циркулирует теплоноситель, рассчитаны на нагрев солнечными лучами, точнее, излучением инфракрасного спектра. Отопление дачи без газа при помощи только солнечных коллекторов невозможно:
- эффективный нагрев возможен только в ясную солнечную погоду в теплое время года — зимой и в хмурые дни солнца недостаточно для полноценного функционирования отопительной системы;
- до и после захода солнца коллектор не получает тепловую энергию;
- конструкция энергозависимая — чтобы теплоноситель хорошо циркулировал, необходим электродвигатель.
Среди лучших решений по использованию альтернативной энергетики — установка теплоаккумулятора для накопления тепловой энергии, переданной коллектором. Это поможет экономить энергоноситель, который используется основным источником тепла (обычно это твердотопливный котел).
Общие сведения
Плюсы и минусы
Как раз для тех домов, вблизи которых отсутствуют газовые магистрали, электрическое отопление станет грамотным и выгодным решением. Такое альтернативное отопление дома имеет очевидные плюсы:
- + для получения тепла не нужно ничего сжигать
- + не нужно регулярно пополнять запасы топлива
- + не нужно носить ничего тяжёлого и закладывать это в топку
- + топливо само течёт по проводам
Электрическая система отопления частного дома имеет и минусы:
- — значительный расход электроэнергии
- — постоянный рост тарифов ЖКХ
- — риск отключения электричества без предупреждения
- — необходимость приобретения автономного генератора на случай аварийного отключения системы
Какое электрическое отопление лучше?
Понятие электрического отопления включает в себя большой класс технических средств и способов.
На сегодняшний день система обогрева жилища может быть двух типов:
- С прямой теплоотдачей
- С промежуточным теплоносителем
Первый вариант предусматривает использование для отопления таких приборов как: электроконвектор, спиральный, инфракрасный или кварцевый обогреватель, теплоэлектровентилятор. Подобная бытовая техника при всём своём удобстве и простоте в эксплуатации, имеет существенный недостаток — очень большой расход электричества.
Сюда не относится система тёплого пола, о которой стоит рассказать отдельно. Она действительно поможет создать комфортную температуру в доме или на даче без лишних затрат.
Второй вариант — это система, в «сердце» которой устанавливается электрический отопительный котёл. Он нагревает теплоноситель до необходимой температуры и распространяет тепло по трубам. Реальные отзывы об использовании подобных систем отопления поможет найти любой строительный форум.
Если рассматривать в сравнении твердотопливный, жидкотопливный или пеллетный котёл против электрического, то последний значительно выигрывает. Главный «козырь» последнего — высокий коэффициент полезного действия. За счёт установки автоматических терморегуляторов на батареях, экономический эффект становится ещё выше. Кроме этого, грамотно организованное электрическое отопление частного дома отличается долговечностью, простотой в ежедневной эксплуатации и бесшумностью. Весьма привлекателен тот факт, что организация электроотопления не требует получения каких-либо разрешительных документов на установку.
Принцип действия тепловых насосов
Принцип работы устройства для обогрева дома основан на том, что вещество (холодильный агент) может отдавать тепловую энергию либо забирать ее в процессе смены состояния. Эта идея заложена в основу функционирования холодильника (из-за этого задняя стенка прибора горячая).
Термонасос для отопления функционирует следующим образом:
- Поступающий агент охлаждается на 5 градусов в испарительном отделе на основании энергии от носителя тепла.
- Охлажденный агент поступает в компрессор, который в результате работы сжимает и нагревает его.
- Уже горячий газ попадает в отсек для теплообмена, в котором он отдает собственное тепло отопительной системе.
- Сконденсированный хладагент возвращается к старту цикла.
Устройство
Тепловой насос для отопления дома состоит из нескольких основных контурных элементов:
- контур с теплоносителем, который перемещает энергию от теплоисточника;
- контур с фреоном, который периодически испаряется, забирая тепловую энергию с первого контура, и снова оседает конденсатом, передавая тепло третьему;
- контур, где циркулирует жидкость, являющаяся переносчиком тепла для отопления.
Эксплуатация термо насоса для отопления дома является выгодной с финансовой точки зрения. Причина этого в том, что устройство не требует высокой мощности (соответственно, расход электричества не больше, чем у стандартного бытового прибора), однако при этом производится в 4 раза больше тепла по сравнению с потребляемой электроэнергии.
Также не требуется создавать отдельную линию проводки для подключения насоса.
Плюсы и минусы
Перед принятием решения, использовать тепловой насос или нет, следует ознакомиться с достоинствами и недостатками его работы. К главным плюсам теплового насоса относится:
- небольшой расход электричества на отопление дома;
- отсутствие необходимости регулярного осмотра и технического обслуживания, что делает затраты на эксплуатацию теплового насоса для отопления минимальными;
- допускается монтаж в любой местности. Насос может работать с такими источниками тепловой энергии, как воздух, почва и вода. Поэтому появляется возможность его установки практически в любое место, где планируется строительство дома. А в условиях отдаленности от газовой магистрали, устройство является самым подходящим методом обогрева. Даже если отсутствует электричество, функционирование компрессора можно обеспечить при помощи привода на основе бензина или дизеля;
- отопление дома осуществляется в автоматическом режиме. Не требуется добавлять топливо или проводить иные манипуляции, как, например, в случае с котельным оборудованием;
- отсутствие загрязнения окружающей среды вредными газами и веществами. Все применяемые холодильные агенты полностью безопасны и экологически пригодны;
- пожаробезопасность. Жителям дома никогда не будет угрожать взрыв или повреждение вследствие перегрева теплового насоса;
- возможность эксплуатации даже при условиях холодной зимы (до -15 градусов);
- качественный тепловой насос для отопления дома может служить до 50 лет. Замена компрессора требуется лишь раз в 20 лет.
Тепловой Насос ВЫГОДЕН или НЕТ?.. Кому не Стоит Покупать Тепловой Насос? (РАЗБОР)
Плюсы и минусы
Как и любое устройство, тепловые насосы имеют определенные недостатки:
- Если температура окружающей среды опускается ниже 15 градусов, то насос работать не сможет. В таком случае потребуется монтаж второго теплоисточника. При очень низких температурных значениях включается котел, генератор или электрический обогреватель;
- Высокая стоимость оборудования. Оно будет стоить примерно 350 000-700 000 рублей, еще такую же сумму придется потратить на создание геотермальной станции и установку устройства. Дополнительные монтажные работы не требуются только для теплового насоса, использующего воздух в качестве теплового источника;
- Лучше всего устанавливать тепловой насос в сочетании с теплым полом или вентиляторными конвекторами, однако в старых зданиях потребуется перепланировка и возможно даже капитальный ремонт, что повлечет дополнительные затраты времени и средств. Если частный дом строится с нуля, такая проблема отсутствует;
- При работе теплового насоса температура грунта, расположенного вокруг трубопровода с теплоносителем, снижается. Это становится причиной гибели некоторых микроорганизмов, участвующих в функционировании окружающей среды. Таким образом, некоторый ущерб экологии все же наносится, однако он существенно меньше урона от газо- или нефтедобычи.
Тепловые насосы для отопления небольших помещений или под ГВС
Предназначение – экономичное отопление жилых и вспомогательных помещений, обслуживание системы горячего водоснабжения. Самым низким потреблением (до 2 кВт) выделяются однофазные модели. Для защиты от скачков напряжения в сети им нужен стабилизатор. Надёжность трёхфазных, объясняется особенностями сети (нагрузка распределяется равномерно) и присутствием собственных защитных цепей, предотвращающих повреждение устройства при перепадах напряжения. Оборудование этой категории не всегда справляется с одновременным обслуживанием системы отопления и контура горячего водоснабжения.
1. Huch EnTEC VARIO КНР S2-E (Германия) – от 184 493 руб.
Huch EnTEC VARIO самостоятельно не эксплуатируется. Только в связке с накопительным баком системы горячего водоснабжения. ТН подогревает воду для санитарных нужд, охлаждая воздух в помещении.
Из преимуществ – небольшое энергопотребление прибора, приемлемая температура воды в контуре ГВС и функция очистки системы (периодическим кратковременным нагреванием до 60 °С) от патогенных бактерий, развивающихся во влажной среде.
Минусы в том, что прокладки, фланцы и манжету, надо докупать отдельно. Обязательно оригинальные, иначе будут потёки.
При расчёте необходимо помнить, что устройство прокачивает 500 м³ воздуха в час, поэтому минимальная площадь помещения, в котором установлен Huch EnTEC VARIO, должна быть не менее 20 м², при высоте потолка в 3 и более метра.
| Характеристикиа | Значение |
|---|---|
| Схема работы | Воздух — вода |
| Тепловая мощность, кВт | 3.2 |
| Потребляемая электроэнергия, кВт/ч (сеть) | 1.9 (220) |
| Температура теплоносителя на выходе, °С | 55 |
| Диапазон рабочей температуры первичного контура, °С | +7…+35 |
| Хладагент, тип | R134А |
| Вес, кг | 31 |
2. NIBE F1155-6 EXP (Швеция) – от 355 161 руб.
Модель заявлена, как «интеллектуальное» оборудование, с автоматической настройкой под потребности объекта. Внедрена инверторная схема питания компрессора – появилась возможность настраивать выходную мощность.
Присутствие такой функции при малом числе потребителей (точки водоразбора, радиаторы отопления), делает отопление небольшого дома более выгодным, чем в случае с обычным, неинверторным ТН (у которых нет плавного пуска компрессора и выходная мощность не регулируется). Потому что у NIBE, при малых значениях мощности, тэны включаются редко, а собственное максимальное потребление теплового насоса – не более 2 кВт.
В условиях небольшого объекта шум (47 ДБ) не приемлем. Оптимальный вариант установки – отдельное помещение. Обвязку размещать на стенах не примыкающим к комнатам для отдыха.
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Схема работы | Рассол — вода |
| Тепловая мощность, кВт | 4-16 |
| Потребляемая электроэнергия (сеть, V/насосы, компрессор/тэны), кВт/ч | 380 / 1.9 / 9 |
| Температура теплоносителя на выходе, °С | 65 |
| Диапазон рабочей температуры первичного контура, °С | 0… +35 |
| Хладагент, тип | R 407C |
| Вес, кг | 185 |
3. Fujitsu WSYA100DD6 (Япония) – от 524 640 руб.
«Из коробки» работает только на нагрев в одном контуре. Опционально предлагается комплект для подключения второго контура, с возможностью независимой настройки для каждого. Но сам тепловой насос рассчитан на систему отопления помещения до 100 м², с высотой потолка не более 3 метров.
В списке преимуществ – небольшие габариты, работа от бытовой электросети, регулировка температуры на выходе 8…55 °С, что по замыслу производителя должно было как-то повлиять на комфорт и точность управления подключенными системами.
Но всё перечеркнула низкая мощность. В нашем климате, отапливая заявленные 100 м², устройство будет работать на износ. Что подтверждают частые переходы устройства в «аварийный» режим, с отключением помпы и ошибками на дисплее. Случай не гарантийный. Исправляется перезапуском оборудования.
«Аварии» влияют на расход электроэнергии. Потому что когда умолкает компрессор, в работу включается тэн. Поэтому совместное подключение контуров СО и тёплого пола (или ГВС) допустимо на объекте площадью не более 70 м².
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Схема работы | Воздух — вода |
| Тепловая мощность, кВт | 6 |
| Потребляемая электроэнергия, кВт/ч (сеть) | 2.04 (220) |
| Температура теплоносителя на выходе, °С | 60 |
| Диапазон рабочей температуры первичного контура, °С | -20… +35 |
| Хладагент, тип | R410A |
| Вес, кг | 42 |
Неподходящие варианты
Есть несколько типов электрооборудования, предназначенного для обогрева помещений, но не рекомендованного к использованию в качестве основного источника тепла:
- Тепловые вентиляторы. Эти приборы имеют самое простое устройство и представляют собой большой фен, состоящий из накаливаемой спирали и вентилятора, прогоняющего через нее поток воздуха. Их применение точно не обойдется дешево – воздух крайне быстро остывает, и удерживать комфортную температуру длительное время не получится. Не забывайте также о нагрузках на электрическую сеть и вреде – чересчур сухой воздух вреден для домашних растений и людей.
- Масляные радиаторы – самое, наверное, распространенное устройство, которым пользуются жители жильцы многоквартирных домов, когда мощности центрального отопления не хватает. Удивительно, что это еще наименее эффективный способ обогрева. И даже если нагреть помещение до комфортной температуры удастся, это выйдет совсем не дешево.
Почему же данное оборудование так распространено, если оно неэффективно. Дело в том, что все это – вспомогательные приборы, призванные выручить во внештатных ситуациях или когда основное отопление не справляется со своими задачами. Для гаража, например, не всегда нужен постоянный обогрев. На время ремонтных работ его можно обогревать с помощью тепловой пушки (тепловентилятора), работающей от электричества или газа. Но в доме, где необходимо постоянно удерживать температуру на определенном уровне, гораздо эффективнее инфракрасные панели.
Устройство и функционирование
Тепловой насос имеет в составе трубки, которые наполнены фреоном, а также несколько камер, а именно теплообменник, дроссельную камеру и компрессор. Работать данное устройство будет по аналогии с холодильником. Принцип функционирования при этом основан на жидком фреоне, который проходит по трубкам, опущенным в землю или водоем. Там в зимний период температура не опускается ниже плюс 8 градусов. Фреон при таких условиях начинает кипеть, для этого ему необходимо всего лишь 3 градуса тепла.
Поднимаясь вверх, вещество, которое становится газообразным, заходит в камеру компрессора, где значительно сжимается. Как известно, если сжать какое бы то ни было вещество на ограниченном пространстве, то это приводит к повышению его температуры, поэтому фреон нагревается до 80 градусов.
Отдавая образованное тепло сквозь теплообменник системы отопления, масса проходит в дроссельную камеру, где температура и давление понижаются, тем самым фреон превращается в жидкость. На следующем этапе он отправляется в глубину, чтобы согреться и повторить цикл снова.
Все еще не знаете, как дешево отапливать дом без газа? Можете применить данную довольно эффективную технологию, для реализации которой, несомненно, понадобится электричество. Однако расходоваться оно будет в несоизмеримо меньшем количестве по сравнению с прямым нагревом теплоносителя.
