Тепловые насосы для отопления дома своими руками

Технология монтажа

Сборка оборудования этого типа производится в несколько этапов:


  • составляется проект;
  • собираются коллекторные коммуникации;
  • в систему устанавливается тепловой насос;
  • монтируется оборудование внутри дома;
  • производится заливка теплоносителя.

Далее рассмотрим, как установить тепловой насос под ключ своими руками пошагово.

Как составить проект

Прежде чем приступать к сборке коммуникаций этого типа, конечно же, следует произвести все необходимые расчеты. Работа внешней части системы должна быть полностью согласована с работой внутренней. Расчеты производятся в зависимости от выбранного типа оборудования. Для горизонтальных коллекторов они выполняются так:

  • Определяется количество необходимого антифриза. При этом используется формула Vs = Qo·3600 / (1,05·3,7·t), где Qo — тепловая мощность источника, t — разность температур между подающей и обратной линией. Параметр Qo рассчитывается как разница между мощностью насоса и электромощностью, затрачиваемой на нагрев хладагента.
  • Определяется необходимая длина коллектора. Формула расчета в этом случае выглядит так: L = Qo/q, где q — удельный теплосъем. Величина последнего показателя зависит от типа грунта на участке. Для глины, она, к примеру, составляет 20 Вт на п. м., для песка — 10 Вт и т. д.
  • Определяется необходимая под укладку коллектора площадь участка. В данном случае расчет ведется по формуле A = L·da, где da — шаг укладки труб.

Мощность теплового насоса определяется приблизительно из расчета 70 Вт тепла на 1 м2 при высоте потолков в 2.7 м. Трубы коллектора обычно прокладывают на расстоянии 0.8 м друг от друга или чуть больше.

Как собрать тепловой насос

Стоит оборудование этого типа довольно-таки дорого. Конструкция же теплового насоса относительно проста. Поэтому сделать его можно попробовать и самостоятельно. Выполняется эта процедура примерно так:

  • Приобретается компрессор (подойдет оборудование от кондиционера).
  • Изготавливается корпус конденсатора. Для этого бачок из нержавейки на 100 л разрезается напополам.
  • Изготавливается змеевик. Газовый или кислородный баллон обматывается медной трубкой от холодильника. Последнюю можно зафиксировать с помощью алюминиевых перфорированных уголков.
  • Змеевик устанавливается в корпус, после чего последний запаивается.
  • Из пластмассовой емкости 80 л изготавливается испаритель. В него монтируется змеевик из трубы ¾ дюйма.
  • К испарителю подключаются водопроводные трубы для доставки и слива воды.
  • Система заполняется хладагентом. Эту операцию стоит доверить специалисту. При неумелых действиях можно не только испортить собранное оборудование, но и получить травму.

Монтаж коллекторных коммуникаций

Технология установки внешнего контура системы отопления также зависит от ее разновидности. Для вертикального коллектора пробуриваются скважины глубиной 20-100 м. Под горизонтальный прорываются траншеи глубиной в 1.5 м. На следующем этапе производится укладка труб. Рядом с горизонтальным коллектором не должно расти деревьев, так как их корни могут повредить магистрали. Для сборки последних можно использовать полиэтиленовые трубы низкого давления.

Установка оборудования

Производится эта операция обычным образом. То есть в помещениях устанавливаются радиаторы отопления, проводятся магистрали и производится их подключение к котлу. На обратной трубе монтируются расширительный бак, фильтр и циркуляционный насос на байпасе. Можно также собрать и подключить к тепловому насосу систему «теплый пол». На заключительном этапе во внешний и внутренний контур заливается выбранный тип теплоносителя.

Как видите, смонтировать тепловой насос и коллектор можно и самостоятельно. Технологически процедура это не особенно сложная. Однако в отличие от других видов подобного оборудования, сборка такой системы даже горизонтального типа — операция физически довольно-таки трудоемкая. Скважины же для вертикальной пробурить самостоятельно без специального оборудования и вообще практически нереально. Поэтому, возможно, для выполнения расчетов и работ по сборке системы стоит все же нанять специалистов. Сегодня на рынке существуют компании, устанавливающие такое оборудование, как тепловой насос, под ключ.

Что такое тепловой насос для отопления дома: принцип работы

Работа теплонасоса заключается в передаче тепла от основного источника к теплоносителю, который обладает более высокой температурой.

Как показывает практика, такой процесс состоит из 6ти этапов:

  • Теплоноситель поступает в трубопровод, который расположен, например, в земле, далее прогревается на несколько градусов;
  • Дальше этот теплоноситель попадает в испаритель или теплообменник и собранную тепловую энергию передает на внутренний контур;
  • Вещество, которое находится под воздействием давления, обладает низкой температурой кипения, называется хладагент, находится во внешнем контуре нагревателя, он начинает нагреваться в испарителе и превращается в газ;
  • Далее происходит процесс попадания газа хладагента в сам компрессор насоса, там он сжимается и в процессе сжатия набирает температуру еще выше, чем до поступления;
  • Газ в прогретом состоянии направляется в конденсатор, и там отдает свою тепловую энергию внутренней системе отопления помещения;
  • После передачи газ, который потерял свое тепло, направляется назад в систему, но в жидком виде.

Так как работа холодильных устройств заключается в такой же системе и имеет такой же принцип работы, как и определенные типы насосов, поэтому их возможно использовать в качестве кондиционера, но это в летнее время.

Принцип действия, по которому работает теплонасос, как воздушный, так и грунтовой, идеально подходит для частного жилого дома. Для квартиры же, это будет не столь уместно, хотя и здесь нагрев возможен. Сделать самодельный циркуляционный насос, это альтернативная вариация. Главное знать, как он устроен, для чего нужна земля и откуда берется его энергетика. Ответить на эти вопросы вам сможет конструкция, которая может располагаться на фото.

Тепловой насос из кондиционера своими руками

Поскольку принцип работы кондиционера такой же, как и у теплового насоса, то в такой схожести и заключается его особенности, но имеются некоторые отличия. Одним из отличий является: температурный режим техники с климатическими режимами. Системы типа сплит не рекомендуется использовать при низких показателях температуры.

Для того чтобы создать насос из кондиционера, нужно провести ряд переплавок и модификаций таким образом:

  1. Первый вариант сборки теплового насоса заключается в переделке кондиционера. В таком способе необходимо поменять внутренний и наружный блок местами. Во внутреннем блоке присутствует испаритель, который необходим для того чтобы переедать тепло низкого потенциала. Во внешнем блоке имеется конденсатор, он занимается передачей тепловой энергии. И как носитель тепла может использоваться вода и воздух. В другом варианте конденсатор устанавливают в специальный резервуар, в котором будет создаваться обмен теплом.
  2. Второй вариант заключается монтаже в систему четырех ходового переключающегося клапана. Выполнение таких работ проводится только специалистами. В особенности это касается теплового зонта.
  3. Третий способ заключается в разборке кондиционера на детали. С помощью этих деталей будет производиться сборка теплового насоса по обычной его схеме испаритель, компрессор, конденсатор.

К выполнению работ необходимо подойти очень внимательно, а лучше вызвать специалиста. От того как будет собран тепловой насос зависит его продуктивная выработка тепла. Так же перед тем как приступать к выполнению сборки теплового насоса необходимо задумается над утеплением дома. В случае если дом не имеет отличные показатели по теплоизоляции, то продуктивность обогрева помещения тепловым насосом значительно снижается и не только его, а и других обогревателей, если такие имеются. Насосы такого типа использовать лучше в системах отопления с низкими температурами. Отличным использованием будет подключение к тепловому насосу теплого пола. Если учесть все особенности сборки, то вполне реально изготовить такой насос самостоятельно.

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.

  • При устройстве теплового насоса воздух вода на фасаде дома появится небольшой по размерам аккуратный прибор.
  • Как и любой тепловой насос, система воздух-вода состоит из двух взаимосвязанных частей: внешней и внутренней.
  • Расположенный внутри дома блок оборудования перерабатывает заимствованную у воздуха энергию, нагревая воду для контуров отопления и ГВС.
  • При необходимости увеличить производительность системы внешний комплекс дополняется необходим количеством модулей.
  • Тепловые насосы воздух-вода отлично справляются с нагревом воды, задействованной в системах отопления.
  • Тепловые установки воздух вода обеспечат теплой водой санузлы и кухни частных домов с автономными инженерными системами.
  • Один из самых распространенных потребителей энергии тепловых насосов воздух-вода — водяной теплый пол.
  • К тепловому насосу как к источнику энергии подключают низкотемпературные контуры.

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.

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

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 (+)

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:

  1. Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
  2. Умножают полученную сумму на 0,7.
  3. 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.

Тепловой насос вода-вода: устройство, принцип действия

Принцип действия устройства основан на обратном цикле Карно. Говоря простыми словами, тепловой насос работает как холодильник (только с обратным результатом). Например, для снижения температуры в камере охлаждения холодильник часть тепла выводит наружу, а тепловой насос, наоборот, охлаждает воздух снаружи, нагревая при этом теплоноситель, циркулирующий в домашней отопительной системе.

Тепловой насос системы вода-вода чаще всего состоит из следующих конструктивных элементов:

  • Внешний контур. Это труба, по которой осуществляется циркуляция грунтовых вод, поступающих в нее из скважины. При этом вода отдает системе тепловую энергию с низким потенциалом, после чего перебрасывается в другую скважину. Довольно часто в наружном контуре, погруженном в воду, находится особая жидкость, которую в строительной среде называют «рассол».
  • Внутренний контур.
  • Испаритель. Грунтовая вода отдает тепло испарителю, в который также поступает хладагент (под давлением) по специальным капиллярным отверстиям. При снижении давления начинается испарение, и хладагент начинает «забирать» тепло.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

  • Компрессор. Будучи в газообразном состоянии, «нагретый» хладагент поступает в компрессор. Это устройство осуществляет процесс сжатия газообразного хладагента и направляет его в конденсатор.
  • Конденсатор. В этой части отопительной системы хладагент становится жидким и отдает системе тепло, используемое для нагрева теплоносителя, осуществляющего дальнейшее движение во всей отопительной системе.

Как мы видим, изначально низкопотенциальная энергия воды становится энергией с высоким потенциалом, а это, в свою очередь, означает, что она вполне может не только обогреть средних размеров дом, но и нагреть воду в его трубопроводе (даже при «крепких» морозах).

Подобная конструкция теплового насоса считается одной из самых эффективных, поскольку она позволяет использовать устройство на максимум. А все по одной простой причине: насос вода-вода зависит лишь от температурных колебаний воды, а они в скважине обычно минимальны.

Из опыта эксплуатации сделанного своими руками теплового насоса

Как показала практика использования, производительность представленного варианта невелика: 2,6-2,8 кВт. Говорить о высокой эффективности данного теплового насоса не приходится: на площади 60 м2 при -5 oC на улице, сам он поддерживает +17oC. Но система считалась и монтировалась под котел — радиаторы, при входящей температуры +45oC, больше выдать просто не могут. Система в доме работала старая и количество радиаторов не увеличено, но пока в холода догревались печкой.

Если в конструкцию добавить регенеративный теплообменник, это повысит эффективность на 10-15%. Учитывая то, что затраты невелики, можно делать. Понадобиться две медные трубки по 1,5 метра. Одна диаметром 22 мм, вторая — 10 мм. На более тонкую для увеличения площади теплообмена, наматывается 4-х жильный проводник (длина 3-4 метра, диаметр 4 мм), концы его припаиваются к трубке, чтобы не разматывались. Трубка с намотанной проволокой аккуратно вставляется в трубку большего диаметра. Ее нужно установить между компрессором и испарителем. Доработка незначительная, но довольно ощутимо повышает эффективность. Правда, при определенных условиях небезопасная: в компрессор может попасть теплый фреон, что приведет к выходу его из строя.

Доработка схемы: можно добавить регенеративный теплообменник, что поднимет производительность примерно на 15-20%

Второй вариант повышения эффективности, более безопасный и не менее эффективный — встроить дополнительный теплообменник для подогрева воды или гликоля.

На что обратить внимание, если вы решили делать тепловой насос своими руками. Есть несколько вещей, о которых узнать можно только на опыте:

    • Пусковые токи конкретно этой установки были очень даже приличными. Не всегда ресурсов сети хватало для запуска установки. Потому, если делать серьезную установку, лучше брать трехфазный компрессор, и подводить, соответственно, трехфазный ввод. Да, недешево, но для стабильного старта однофазного компрессора требуется электронный стабилизатор приличной мощности, что тоже дешевым не назовешь.
    • Тепловой насос на готовой радиаторной системе не даст нормальной температуры в помещении. Они рассчитаны на другую температуру теплоносителей, которую эти установки, тем более самодельные, дать в состоянии крайне редко. Потому или модернизируйте систему (добавив как минимум столько же секций радиаторов), или устанавливайте водяные полы.
    • Если в колодце есть три кольца воды, это не значит, что дебет у него большой. Нужно знать, сколько он в состоянии давать воды при постоянном ее отборе.

Базовый принцип функционирования

Тепловой насос извлекает низкотемпературную энергию тепла из окружающей среды и преобразует ее в высокотемпературную, которая идет на нагрев жидкости в контуре отопительной системы или напрямую греет воздух в помещении. Функционирование теплонасоса базируется на физических и химических законах, давно открытых наукой.

Чтобы разобраться, как работает тепловой насос для отопления дома, нужно вспомнить принцип работы обычного холодильника. Отличие заключается в том, что процессы идут в обратной последовательности. В случае с холодильником рабочее вещество испаряется, за счет чего продуцирует холод. А в тепловом насосе рабочее вещество конденсируется и отдает при этом тепло.

Конструкция холодильника включает испаритель (морозильную камеру) — это источник холода в системе. Излишки тепла попадают на конденсаторную решетку (она расположена с тыльной стороны корпуса) и выбрасываются в воздух.

Теплонасос также нуждается в испарителе, который должен контактировать с природным источником низкотемпературной энергии. К ним относятся:

  • воздушные массы снаружи дома;
  • глубинная часть незамерзающих водоемов;
  • земная кора ниже точки промерзания грунта.

В системе присутствует конденсатор — устройство, которое обеспечивает теплообмен. По сути, тепловой насос напоминает холодильник, в котором тепло целенаправленно уходит на прямой или косвенный обогрев помещения, а не выбрасывается в атмосферу за ненужностью.

Тепловой насос — система, которая работает циклически, ее рабочее вещество, как и в холодильнике — хладагент. В состав теплонасоса входит три контура:

  • внешнего сбора — проложен во внешней среде, по нему перемещается теплоноситель с подходящими характеристиками, обычно это антифриз;
  • коллектора — в его состав входит коллектор, теплообменники, клапаны и т.д.;
  • внутреннего снабжения — для отопления помещений или поставки горячей воды в систему ГВС.

Принцип работы тепловых насосов для отопления дома достаточно прост. Пока теплоноситель движется по рабочему контуру (он может находиться на воздухе, в воде, в грунте), он получает низкую энергию тепла. Далее теплоноситель поступает в первый теплообменник — это испарительная камера, где он отдает аккумулированное тепло хладагенту, который циркулирует по внутреннему контуру системы.


Хладагент в жидком виде перемещается в испарительную камеру, где под воздействием низкого давления и температуры +5°С переходит в газообразное состояние. Газ поступает в компрессор, и в результате сжатия его температура скачкообразно возрастает. Газ движется дальше, в конденсатор, и отдает эту тепловую энергию системе отопления. Избавившись от излишков тепла, газ переходит в жидкое состояние, и цикл начинается заново.

Типы теплонасосов для отопления дома

Различают компрессионные и абсорбционные теплонасосы. Установки первого типа наиболее распространены, и именно такой тепловой насос можно собрать из холодильника или старого кондиционера, использовав готовый компрессор.

Также потребуются расширитель, испаритель, конденсатор. Для работы абсорбционных установок необходим абсорбент-хладон.

По виду источника тепла установки бывают воздушными, геотермальными, а также использующими вторичное тепло (например, сточных вод и т.п.). Во входном и выходном контурах используют один или два разных теплоносителя, и в зависимости от этого выделяют такие типы оборудования:

  • «воздух-воздух»;
  • «вода-вода»;
  • «вода-воздух»;
  • «воздух-вода»;
  • «грунт-вода»;
  • «лед-вода».

Система может быть эффективной только в том случае, если потребляет меньше энергии, чем отдает. Эту разницу называют коэффициентом преобразования. Он зависит от многих факторов, но наиболее значимый – температура теплоносителя входного и выходного контуров. Чем больше разница, тем лучше работает система.

Галерея изображений Фото из

Оборудование предназначено для обогрева зданий за счет водяных ресурсов. Его устанавливают на участках, расположенных поблизости от естественных водоемов. Горизонтальные теплонасосы этого типа забирают энергию от придонных слоев воды, а вертикальные рассчитаны на извлечение тепла из подземных и грунтовых вод

Профессиональный монтаж геотермального насоса – дорогостоящая услуга, но затраты окупаются за счет низких эксплуатационных расходов. Установки отличаются повышенной надежностью и безопасностью. Они погодозависимы и рассчитаны на подключение к низкотемпературным отопительным системам, к которым относят теплые полы

Установки генерируют тепло, одновременно замораживая воду. При превращении в лед 100-200 л воды можно получить достаточно энергии для 1 часа отопления дома средней площади. Для функционирования системы нужны солнечные коллекторы и резервуар с большим количеством чистой воды

Тепловой насос «воздух-вода»

Блок-схема для нескольких теплонасосов

Геотермальный теплонасос для дома

Тепловой насос «лед-вода»

Надежных формул расчета производительности теплонасосов нет, т.к. их работа зависит от многих факторов.

При самостоятельной сборке тепловой установки нельзя ожидать, что она будет настолько же эффективной, как оборудование промышленного производства, но ее вполне хватит для создания экономичной дополнительной системы отопления.


С этим читают