Типы
Существуют разные модификации настенных котлов Buderus.
По количеству контуров:
- Одноконтурные. Обеспечивают только нагрев теплоносителя для отопительного контура.
- Двухконтурные. Одновременно способны выполнять подготовку ГВС и нагрев теплоносителя для системы отопления.
По типу камеры сгорания:
- Атмосферная (открытая). Воздух, необходимый для процесса горения, берется непосредственно из помещения, в котором установлен котел. Удаление дыма и других продуктов горения происходит с помощью естественной тяги печного типа.
- Турбированная (закрытая). Воздух забирается снаружи и поступает в котел по внешнему трубопроводу коаксиального дымохода. Для этого использован вентилятор турбонаддува, который одновременно обеспечивает удаление дыма.
Для жилых помещений удобнее использовать турбированные модели, так как естественная тяга неустойчива и может быть направлена в обратную сторону сильным порывом ветра или сквозняком в помещении.
По типу передачи тепловой энергии:
- Конвекционные. Использована традиционная схема нагрева теплоносителя в пламени горелки без дополнительных процедур.
- Конденсационные. Методика, которая появилась сравнительно недавно. Применяется предварительный нагрев жидкости с помощью тепловой энергии, полученной при конденсации водяного пара из выводимого дыма. Подготовленный теплоноситель не требует интенсивного нагрева, что позволяет снизить расход газа и смягчить режим работы грелки и теплообменника. В сумме это дает высокий КПД (до 108 %, хотя такой способ подсчета не является верным и представляет собой обычный маркетинговый ход), экономию газа и увеличение срока службы теплообменника.
ВАЖНО!
Конденсационные модели способны полноценно работать только на низкотемпературных системах. Если условия работы не позволяют применять такие режимы, приобретение конденсационного котла станет нецелесообразным.
Преимущества тепловых насосов
У тепловых насосов есть ряд существенных преимуществ:
- В первую очередь стоит отметить долговечность таких систем. Тепловые насосы могут работать 20-25 лет, после чего компрессор насоса может быть заменен и система продолжит свою работу.
- Кроме того, системы тепловых насосов безопасны, поскольку отсутствуют топливо, открытый огонь и опасные газы.
- Следующий положительный фак — экологическая чистота системы, которая в процессе функционирования не образует вредные окислы, а применяемые в них фреоны не содержат хлороуглеродов.
Основным недостатком системы является высокая стоимость. В связи с этим, выбирая тепловой насос, не стоит заказывать оборудование максимальной мощности. Это неоправданно дорого и не имеет смысла, так как фактическое количество холодных дней обычно не превышает двух-трех недель за год. Оптимальный тепловой насос должен иметь мощность, равную 60 — 80% от максимальной. А для покрытия пиковых нагрузок можно установить резервный котел с традиционным видом топлива либо использовать встроенные в тепловые насосы ТЭНы.
Самодельные установки
Агрегат, добывающий тепло из окружающей среды, можно создать самому, если взять за основу бытовой холодильник или кондиционер. Рассмотрим подробнее, как смонтировать тепловой насос своими руками. Подходящей альтернативой отоплению загородного дома послужит такая система, поскольку она не требует дорогостоящего подключения к газовой сети или постоянной заботы о покупке и доставке топлива.
Теплонасос из холодильника
Использование холодильника в качестве базиса для изготовления теплового насоса напрашивается по очевидной причине — конструкция агрегата включает такой ключевой элемент как компрессор.
На первом этапе работ следует изготовить конденсатор в виде емкости с теплообменным контуром в виде змеевика. Самодельный контур для циркуляции теплообменника лучше всего выполнить из тонкой медной трубки, предназначенной для монтажа инженерных сетей. Толщина стенки должна составлять не менее 1 мм. Трубку наматывают ровными витками на цилиндрический предмет подходящего диаметра. Затем готовый змеевик снимают с цилиндра. Для жесткости поверх витков змеевика можно установить перфорированные алюминиевые уголки, чтобы с равным шагом фиксировать витки к их отверстиям.
Тепловой насос из холодильника
Самодельный конденсатор представляет собой емкость из прочного материала, устойчивого к высоким температурам. Лучше всего выбрать бак из нержавеющей стали емкостью порядка 100 литров. Чтобы в ходе монтажа змеевик не деформировался, рекомендуется разрезать резервуар, установить туда контур, и сварить разрезанную емкость обратно. При этом в баке следует прорезать выходные отверстия для концов змеевика — сверху и снизу. В отверстия ввариваются резьбовые патрубки.
На следующем этапе необходимо установить компрессор от старого бытового холодильника. Предварительно проверьте его исправность. Компрессор монтируют на стену помещения при помощи кронштейнов, и рядом с ним устанавливают остальное оборудование.
Трубы внутреннего контура заводят в испаритель — пластиковую емкость, объем которой должен соответствовать объему конденсаторного бака. Внутрь испарителя ставят змеевик из трубы, диаметр которой составляет ¾ дюйма. Для монтажа водяного контура применяются трубы ПВХ. На заключительном этапе систему заправляют фреоном — это должен сделать специалист, располагающий соответствующим оборудованием.
Тепловой насос из холодильника способен обогревать небольшое помещение или постройку — гараж, мастерскую.
Теплонасос из кондиционера
Самодельный тепловой насос из кондиционера изготавливается несколькими способами. К особенностям кондиционера можно отнести схожесть принципов его работы с функционированием теплового насоса. Но есть и ряд отличий, в том числе касающийся температурного режима работы — сплит-системы не приспособлены для функционирования при низких температурах. Чтобы из кондиционера выполнить тепловой насос, требуется самостоятельно модифицировать имеющуюся конструкцию.
Работа теплонасоса из кондиционера
Способ 1. Наружный блок кондиционера меняют местами с внутренним, в котором расположен испаритель. Функция испарителя в тепловом насосе — передавать низкопотенциальное тепло. Во внешнем блоке находится конденсатор, передающий тепловую энергию. Теплоносителем в системе служит вода или воздух. Если выбрана вода, конденсатор требуется смонтировать внутри резервуара, где будет передаваться тепло.
Способ 2. Климатическая техника полностью разбирается, а ее детали идут на сборку классической схемы, в которой задействованы испаритель, компрессор и конденсатор.
Цены и производители
Примерная средне рыночная стоимость оборудования и его установки составляет:
Горизонтальный коллектор:
- Насос – 4500$;
- монтаж — 2500$;
- стоимость эксплуатации — 350$ в год.
Геотермальный зонд:
- Насос – 4500$;
- монтаж — 4500$;
- стоимость эксплуатации — 320$ в год.
Воздушный — для дома:
- Насос – 6500$;
- монтаж — 400$;
- стоимость эксплуатации — 480$ в год.
Насос для дома «вода-вода»:
- Тепловой насос – 4500$;
- монтаж — 3500$;
- стоимость эксплуатации — 280$ в год.
Приведенные цены не окончательны. Конечная стоимость будет зависеть от страны и компании-производителя устройства, типа местности, климатических особенностей, цены бурения, строительных условий и т.д. Например, цена воздушного насоса от российского производителя составит около 7000$, а от зарубежного – 13000$.
Также не нужно забывать о стоимости электроэнергии. Несмотря на то, что оборудование не потребляет много электричества, эти расходы непременно следует учитывать при составлении общей сметы и планировании бюджета.
Тепловой насос из кондиционера
Современные сплит-системы, особенно инверторного типа, успешно выполняют функции того же теплового насоса воздух – воздух. Их проблема в том, что эффективность работы падает вместе с наружной температурой, не спасает даже так называемый зимний комплект.
Домашние умельцы подошли к вопросу иначе: собрали самодельный тепловой насос из кондиционера, отбирающий теплоту проточной воды из скважины. По сути, от кондиционера тут используется только компрессор, иногда – внутренний блок, играющий роль фанкойла.
По большому счету, компрессор можно приобрести отдельно. К нему потребуется сделать теплообменник для нагрева воды (конденсатор). Медная трубка с толщиной стенки 1—1.2 мм длиной 35 м наматывается для придания формы змеевика на трубу диаметром 350—400 мм или баллон. После чего витки фиксируются перфорированным уголком, а затем вся конструкция помещается в стальную емкость с патрубками для воды.
Компрессор из сплит-системы присоединяется к нижнему вводу в конденсатор, а к верхнему подключается регулирующий клапан. Таким же образом изготавливается испаритель, для него сгодится обычная пластиковая бочка. Кстати, вместо самодельных емкостных теплообменников можно использовать заводские пластинчатые, но это обойдется недешево.
Сама по себе сборка насоса не слишком сложна, но здесь важно уметь правильно и качественно пропаивать соединения медных трубок. Также для заправки системы фреоном потребуются услуги мастера, не станете же вы специально покупать дополнительное оборудование. Дальше – этап наладки и пуска теплового насоса, который далеко не всегда проходит удачно
Возможно, придется немало повозиться, чтобы добиться результата
Дальше – этап наладки и пуска теплового насоса, который далеко не всегда проходит удачно. Возможно, придется немало повозиться, чтобы добиться результата.
Как работают тепловые насосы воздух вода
Схема работы воздушного теплового насоса скопирована с холодильника или кондиционера, а именно:
- Низкокалорийный энергоноситель (воздух), кипятит хладагент, залитый в циклический контур, который соединяет испаритель (улавливатель тепла) с конденсатором (тепловым излучателем).
- В конденсаторе пары хладагента переходят в иное агрегатное состояние (жидкость) и отдают энергию отопительной системе.
- После этого жидкий хладагент вновь уходит к испарителю, где превращается в пар. И все начинается сначала.
То есть, в работе используется все тот же обратный принцип Карно, но главной частью установки является не испаритель, аккумулирующий тепло из окружающего пространства, а конденсатор, отдающий накопленные калории потребителю.
Принцип действия теплового насоса воздух-вода
При этом цикличность работы установки обеспечивает особый компрессор, который не только прокачивает хладагент по контуру, но и сжимает его, увеличивая тем самым теплоотдачу на конденсаторе. Впрочем, это не единственный силовой агрегат установки – тепловой насос оборудован достаточно мощным вентилятором, который обдувает испаритель.
Ну а в качестве потребителя тепла выступает либо конвектор, разогревающий воздух внутри комнаты, либо система «теплый пол» или иные радиаторы с большой площадью.
Причем конвектор с конденсатором монтируют в помещении, а испаритель с вентилятором – либо снаружи, на фасаде, либо во внутренней части вытяжной ветви вентиляционной системы.
Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода
Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:
- Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления. Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
- Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
- Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.
Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ
Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода
Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:
- Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
- Умножают полученную сумму на 0,7.
- Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.
Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.
Производители тепловых насосов отопления воздух-вода
Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.
Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:
- Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
- Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
- Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
- Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.
Стоимость установки ТН воздух-вода
Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.
Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.
Советы по выбору
Купить тепловой насос Френетта советуют чаще для крупных промышленных организаций — так как там нужна большая мощность. Ее обеспечивают высокие температуры, а значит — с установкой работать нужно аккуратно.
Подобная установка для частного дома является решением достаточно редким — в продаже установку найти непросто, ввиду ее конструктивной сложности.
К сожалению, несмотря на столь внушительную эффективность, в качестве бытового отопительного прибора данная установка не прижилась — так что просто пойти в любой магазин климатического оборудования и купить такой обогреватель — нельзя.
И все-таки для дома некоторые умудряются изготавливать тепловые насосы Френетта своими руками.
Сделать это несложно и выгодно – затраты на топливо и элементы будут намного ниже, чем оценочная стоимость выработанной энергии таким устройством.
Некоторые умельцы изготавливают тепловой насос Френетта, отзывы о чем затем нередко выкладывают, делясь собственным мнением:
Евгений, 43 года, Москва:
Сергей, 39 лет, Екатеринбург:
Хотя, казалось бы, все сделали правильно и по чертежу, да и народ у нас грамотный — странно даже, что не сработало.
Коллега как-то показал схему и описание насоса Френетта, ну и я загорелся — времени свободного хватает, небольшая дача имеется — там, собственно, и экспериментировал.
Что сказать — толковую информацию искал неожиданно долго — несмотря на то, что в Интернете предостаточно чертежей и видео по теме, но некоторые тонкости все-таки упускаются, внимание уделяется только основной сути. В результате собрать установку с горем пополам у меня получилось, и работает она очень даже эффективно
Только вот сомневаюсь, что с такой задачей справится обычный человек, не имеющий специфических познаний
Только вот сомневаюсь, что с такой задачей справится обычный человек, не имеющий специфических познаний
В результате собрать установку с горем пополам у меня получилось, и работает она очень даже эффективно. Только вот сомневаюсь, что с такой задачей справится обычный человек, не имеющий специфических познаний.
Как собрать?
На практике проще всего изготовить тепловой насос Френетта своими руками без вентилятора и малого цилиндра. Остается масло в качестве теплоносителя.
Внутрь большого цилиндра помещают десяток дисков из металла. Именно они будут вращаться, заменяя малый цилиндр.
К устройству присоединяют радиатор — именно в него и будет поступать масло, охлаждаться, отдавая тепло, и возвращаться в насос. Таким образом, нам понадобятся:
- Цилиндр;
- Диски из металла;
- Закрепительные элементы (гайки);
- Стержень;
- Трубы и радиатор;
- Масло — может быть любое техническое (рапсовое, хлопковое) или минеральное;
- Моторчик (электрический), вал которого должен быть удлинен.
Так же, как и в оригинальной модели, необходимо обеспечить зазор между большим цилиндром и дисками — для этого заранее вычисляется их диаметр.
Сверху и снизу проделывают отверстие для трубы, которая выходит на радиатор.
Разогретое в корпусе масло будет выходить через верхнее отверстие, отдавать тепло через радиатор и возвращаться через нижнее для последующего нагрева.
При монтаже стержня нужно установить подшипник в основание — для легкого вращения дисков и снижения силы трения. В противном случае устройство будет работать хуже, а вдобавок — в разы быстрее придет в негодность.
Двигатель подойдет любой необходимой мощности для конкретной установки. Если мы делаем насос Френетта сами, то под рукой может оказаться мотор от старого вентилятора, к примеру — он хорошо впишется в конструкцию.
Для удобства к системе можно добавить термодатчики, которые будут включать/выключать двигатель. Это позволит сделать насос еще более экономным и рациональным в использовании, тем самым автоматизировав управление установкой.
После завершения работ по сборке самой конструкции, следует заполнить установку маслом, после чего подключить рабочий стержень к приводу, а входные и выходные линии по маслу — с линиями, ведущими к радиатору отопления.
Выполнив завершающую проверку правильности сборки — можно пробовать включать установку в работу.
Установка подобного типа может одинаково эффективно применяться как для прогрева здания, так и для отдельной комнаты. На практике выявлено, что целесообразнее всего использовать его, совмещая с системами теплых полов.
Подобное решение позволит получить достаточно эффективный отопительный контур, позволяющий справляться с низкой температурой внутри помещения.
Функциональность теплового насоса вода-вода: откуда нагрев
Казалось бы, соединив вместе трубы, компрессор, испаритель и другие детали, можно получить функциональный прибор. Но на самом деле задача сложнее. Чтобы насос правильно работал, нагревал теплоноситель, рассчитывают теплообменник вода-вода. Далее определяют мощность компрессора, подбирают пусковое устройство, герметизируют систему. Дом утепляют, сводя к минимуму потери энергии. Самодельные устройства для отопления подключают:
- к теплому полу;
- к трубкам, разложенным в стене;
- к современным радиаторам с большой площадью.
Это позволяет рационально использовать выработанную энергию. Иногда в целях экономии тепловые насосы вода-вода включают вместе с котлами, работающими от газа, электричества или другого топлива.
Особенности тепловой системы воздух-вода
Тепловой насос, которому посвящена эта статья, в отличие от других модификаций подобного устройства (в частности, вода-вода и грунт-вода), обладает рядом достоинств:
- экономит электричество;
- для установки не потребуются масштабные земельные работы, бурение скважин, получение специальных разрешений;
- если подключить систему к солнечным батареям, то можно обеспечить полную ее автономность.
Веское преимущество тепловой системы, извлекающей энергию ветра и передающей ее воде, заключается в стопроцентной экологической безопасности.
Перед тем, как приступать к конструированию насоса, необходимо выяснить, в каких случаях система проявляет себя максимально эффективно, а когда ее использование нецелесообразно.
Тепловая насосная система, извлекающая энергию из воздушной массы, может использоваться для подогрева всех видов теплоносителей, применяющихся на территории СНГ: воды, воздуха, пара
Специфика применения и работы
Тепловой насос продуктивно работает исключительно в температурном диапазоне от -5 до +7 градусов. При температуре воздуха от +7 система будет вырабатывать больше тепла, чем необходимо, а при показателе ниже -5 – недостаточно для обогрева. Это связано с тем, что концентрированный фреон, находящийся в конструкции, закипает при температуре -55 градусов.
Теоретически система может вырабатывать тепло и в 30-градусный мороз, но его будет недостаточно для обогрева, ведь теплопроизводительность напрямую зависит от разности температуры кипения хладагента и температуры воздуха.
Поэтому жителям Северных регионов, где холода наступают раньше, эта система не подойдет, а в домах Южных областей она сможет эффективно прослужить несколько холодных месяцев.
Если в помещении установлены стандартные батареи, то тепловой насос будет работать менее эффективно. Лучше всего устройство воздух-вода сочетается с конвекторами и иными радиаторами с большой площадью, а также с системами «теплый пол», «теплые стены» водного типа.
Также само помещение должно быть хорошо утеплено снаружи, обладать встроенными многокамерными окнами, обеспечивающими лучшую теплоизоляцию, чем обычные деревянные или пластиковые.
Тепловой насос лучше всего взаимодействует с водяной системой «теплый пол», не требующей нагрева теплоносителя свыше 40 – 45º С
Самодельный тепловой насос сможет эффективно обогревать дома площадью до 100 кв. м и гарантировано выдавать мощность в 5 кВт. Следует понимать, что фреон невозможно залить достаточно качественно в конструкцию, созданную в бытовых условиях, поэтому следует рассчитывать на температуру его кипения до -22 градусов.
Устройство домашней сборки идеально подойдет для снабжения теплом гаража, теплицы, подсобных помещений, небольшого частного бассейна и др. Система обычно используется в качестве дополнительного обогрева.
Электрокотел или иное традиционное оборудование для отопительного сезона потребуется в любом случае. Во время сильных морозов (-15-30 градусов) тепловой насос рекомендуется выключать, чтобы избежать растрат электроэнергии, ведь в этот период его эффективность составляет не больше 10%.
Тепловые насосы поставляют достаточное количество энергии для обогрева воды в крытых частных бассейнах (+)
Принцип действия системы
Рабочее вещество в конструкции – воздух. Через наружный блок, устанавливающийся на улице, кислород по трубам поступает в испаритель, где взаимодействует с хладагентом.
Фреон под действием температуры становится газообразным (поскольку закипает при -55 градусах) и в нагретом виде под давлением поступает в компрессор. Устройство сжимает газ, тем самым увеличивая его температуру.
Горячий фреон поступает в контур накопительного бака (конденсатора), где происходит отдача тепла воде, которую впоследствии можно использовать для организации отопления и ГСВ. В конденсаторе фреон лишается только части своего тепла, и все еще находится в газообразном состоянии.
Проходя через дроссель, хладагент распрыскивается, в результате чего его температура понижается. Фреон становится жидким и в таком виде переходит в испаритель. Цикл повторяется.
На рисунке схематически показана реализация принципа элементарного теплового насоса, разделенного компрессором и расширителем на два контура – высокого и низкого давления
Желающим самостоятельно соорудить тепловой насос из бросовых материалов и отслужившей техники, к примеру, из старого холодильника, поможет информация, изложенная в рекомендуемой нами статье.
