схемы и особенности монтажа водяного отопления дома своими руками
Качественная отопительная система — один из самых важных факторов комфортного жизнеобеспечения в домах. Сложно представить себе жильё, в котором отсутствуют обогревательные приборы. Ещё не так давно большинство жителей нашей страны использовали для обогрева домов дровяные печи. Естественно, что в наше время постоянного прогресса такая система стала неактуальной и её всё чаще заменяют более современным водяным отоплением, работающим на газе.
Водяное отопление в частном доме основано на принципе циркуляции теплоносителя по трубопроводу и отопительным радиаторам. При этом движение воды происходит от основного обогревательного элемента — котла по всем узлам системы, после чего остывший теплоноситель возвращается обратно в отопительный прибор для повторного нагрева. При этом схема обвязки отопления не так уж и сложна и поэтому под силу для самостоятельного воплощения. Но перед этим нужно ознакомиться с особенностями проведения монтажных работ.
Особенности монтажа водяной системы отопления
В первую очередь нужно понимать, что водяное отопление основано на законах физики — горячий теплоноситель поднимается, а остывшая вода стекает вниз. Проще говоря, теплоноситель будет циркулировать с большей интенсивностью при большей разнице температур жидкости, вытекающей из котла и водой, возвращающейся в прибор по трубам обратки. Оптимальным показателем является разница температуры 25° C. При этом для усиления такого эффекта используют определённые приёмы:
- котёл должен размещаться в нижней точке отопительной системы приблизительно на 2-м ниже труб и радиаторов;
- стояк, по которому циркулирует теплоноситель должен быть качественно утеплён;
- длина труб водяного отопления дома с естественным способом циркуляции не должна превышать 30-м;
- в одноэтажном доме схема отопления с естественной циркуляцией подразумевает размещение труб обратки под определённым углом;
- исходя из общей протяжности труб отопительной системы, подбирается их диаметр: чем длиннее трубопровод, тем больше его диаметр.
Если рассматривать двухэтажные постройки, то схема водяной системы отопления дома подразумевает установку наноса. В противном случае качественно обогреть верхний этаж, не получиться.
Выбор отопительного устройства
Систему водяного отопления можно воплотить с помощью газового котла, электрического аналога или твердотопливного устройства. При этом газовое оборудование считается самым практичным и удобным в эксплуатации. Если возможности провести газ в дом нет, то хорошей альтернативой будет электрический котёл или его твердотопливный аналог.
Если рассматривать котёл, работающий на твёрдом топливе, то его эксплуатация обходится намного дешевле, чем электрического аналога, так как он работает на дешёвых ресурсах – дровах, угле или пеллетах. Электрическое отопление оптимально подойдёт для дачного домика, где нет необходимости обогревать помещение ежедневно.
Водяная система теплоснабжения в небольших частных постройках не всегда выгодная, так как зачастую достаточно повесить несколько электрических обогревателей. В свою очередь, для больших домов понадобится очень мощный электрический котёл для нагрева воды, а это может сказываться на качестве работы других электрических приборов. В такой ситуации лучше использовать газовое или твердотопливное оборудование.
Схема однотрубного водяного отопления
Однотрубную отопительную систему можно по праву назвать самой простой и малозатратной и поэтому она подходит для монтажа своими руками. Здесь всё предельно понятно — трубопровод, по которому будет перемещаться вода, последовательно соединяет все радиаторы отопления в доме. После того как теплоноситель пройдёт полный круг он снова возвращается в котёл и цикл повторяется.
Такая схема, достаточно практичная, но всё-таки и в ней существуют некоторые нюансы. Батареи отопления, которые находятся на максимальном отдалении от котла, будут слегка тёплыми, в свою очередь, близлежащие радиаторы горячими. Проще говоря, температура в дальних помещениях будет прохладнее, чем в комнате, где установлен котёл. Естественно, в этом есть, и свой плюс, особенно когда в доме живут люди, которые не переносят жару.
Схема двухтрубной отопительной системы
Двухтрубную отопительную систему сложно назвать лёгкой, особенно для самостоятельного воплощения. Такая схема отопления предусматривает отвод от котла сразу двух труб
. При этом одна труба предназначена для подачи горячего теплоносителя к батареям, а другая для возврата остывшей воды назад в котёл. С виду это очень похоже на однотрубное отопление, но только радиаторы могут располагаться не последовательно, а в удобном для домовладельца порядке.Согласно схеме от котла отходит одна труба, по которой горячий теплоноситель по законам физики будет подниматься. Такую трубу очень часто проводят по чердаку, где удобно выполнить скрытую разводку. Проще говоря, к каждому радиатору подводится отдельная труба. Это позволяет поддерживать одинаковую температуру в каждой батарее.
Также двухтрубная схема разводки предполагает установку отводящего трубопровода от каждого радиатора. Именно по этой трубе остывшая вода будет назад поступать в котёл. Обратка прокладывается в каждом помещении, где установлена батарея. Обычно обратную трубу отопления прячут в подполье.
Для увеличения качества работы двухтрубного водяного отопления специалисты рекомендуют устанавливать распределительный коллектор — специальное устройство, регулирующее, подачу воды к каждой батарее. Конструктивно такое приспособление напоминает трубку с несколькими боковыми отводами, которые на конце оснащаются запорными устройствами, после которых идут трубы, соединяющие, котёл с батареями. Благодаря такой системе появляется возможность контролировать и регулировать параметры температуры в каждом, отдельно взятом помещении дома.
Особенности водяной отопительной системы
При выполнении монтажа водяной системы отопления своими руками в первую очередь нужно определиться с её видом. На сегодня специалисты рассматривают отопительную систему с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя.
При этом одна от другой отличается наличием либо отсутствием циркуляционного насоса. Но для начала рассмотрим достоинства обогрева с естественной циркуляцией воды по трубам и радиаторам:- естественный вариант отопления самый дешёвый;
- такое оборудование не требует подключения к сети переменного тока;
- в такой системе может использоваться любой отопительный котёл.
Если рассматривать её недостатки, то хочется выделить следующие проблемы:
- низкий уровень КПД;
- теплоноситель по батареям распределяется неравномерно;
- в такой системе обязательно устанавливается расширительный бачок;
- обязательное использование металлического трубопровода.
У многих может возникнуть вопрос, а почему именно трубы из металла? Всё очень просто, теплоноситель в такой отопительной системе циркулирует с очень высокой температурой, в особенности возле котла. Поэтому не все пластиковые трубы смогут выдержать такие тепловые нагрузки.
При наличии циркуляционного насоса всё происходит немного по-другому. Такой способ более эффективно распределяет теплоноситель по радиаторам. Также к положительным качествам принудительной циркуляции воды можно отнести использование трубопровода с небольшим диаметром. Так, если сравнить такие системы отопления, то диаметр труб при естественной циркуляции теплоносителя почти вполовину больше чем при использовании циркуляционного насоса.
Установка водяного отопления частного дома
На первом этапе выполняется установка отопительного котла. Он должен располагаться на подставке, отлитой из цементно-песочной смеси. После этого подсоединяют трубу отвода отработанных газов котла к центральному дымоходу. Место стыка обязательно заделывают жаростойкой мастикой или глиной, которая не растрескивается под воздействием высокой температуры.
На следующем этапе выполняют установку отопительных батарей. Их размещение должно быть строго под подоконниками, что позволяет создать тепловой барьер, предотвращающий, проникновение холодного воздуха через оконные щели. Сама установка радиатора достаточно проста и выполнима своими руками. Батарея навешивается на специальные кронштейны, закреплённые в стене при помощи дюбелей. Но, несмотря на всю кажущуюся простоту, существуют нюансы, которые нужно учитывать:
- Перед началом установки радиаторов выполняется разметка стен. Все радиаторы в частном доме должны располагаться на одном уровне и в горизонтальном положении, чтобы теплоноситель циркулировал беспрепятственно.
- Батарею при установке лучше не распаковывать, чтобы не повредить в процессе крепления.
- От нижней части батареи до напольной поверхности должен оставаться промежуток не менее 70 мм, но не более 150 мм.
- Отопительный радиатор должен, находится на 20 мм расстоянии от стены.
После завершения монтажа батарей переходят к разводке труб и установке сопутствующих узлов.
- Сливной патрубок с краном на конце, для удаления из системы воды. Его установка должна происходить в самой нижней точке системы обогрева частного дома.
- Расширительный бачок монтаж, которого выполняется в высшей точке системы отопления, но не меньше чем на высоте 3 м от котла.
- В случае с принудительной системой отопления монтируется циркуляционный насос. Специалисты, рекомендует сделать обводной участок трубопровода, который в случае поломки насоса возьмёт нагрузку на себя.
- При помощи кранов желательно оградить каждый самостоятельный элемент системы отопления. Это позволит в случае необходимости выполнить ремонт любого узла без полного слива теплоносителя.
Если схема отопления предусматривает наличие нескольких стояков, то в местах разводки трубопровода обязательно устанавливается балансировочный вентиль. В первую очередь — это необходимо для уравнивания разницы гидравлического сопротивления в различных ответвлениях отопительной системы.
Что нужно учитывать при самостоятельном монтаже
Помимо котла, труб и радиаторов при проведении самостоятельной разводки водяного отопления в частном доме нужно подготовить сопутствующие расходные материалы: крепёжные кронштейны, переходники, резиновые прокладки и другие мелочи, которые всегда нужны при монтажных работах связанных с отоплением. Плюс, ко всему, выполняя работы своими руками, нужно придерживаться следующих правил:
- отопительные батареи желательно располагать под подоконниками;
- промежуток между напольной поверхностью и батареей не должен быть меньше 10 см;
- все радиаторы во всех комнатах должны располагаться на одном уровне;
- рёбра батарей всегда должны иметь вертикальное размещение;
- в отопительной системе в самой нижней её точке всегда монтируется сливной кран для удаления теплоносителя.
После того как все монтажные работы завершены, система отопления заполняется водой и проводится пробный запуск. Когда радиаторы прогреются, и в системе появится максимальное давление проводиться проверка соединений труб с батареями и другими элементами водяного отопления на наличие течи. При обнаружении любого дефекта отопление выключается, сливается вода, и поломка устраняется.
Ознакомившись со всеми тонкостями и особенностями устройства водяной системы отопления, каждый желающий сможет своими руками сделать её монтаж в частном доме. Главное, чтобы подключение всех составных частей выполнялось в соответствии со всеми требованиями безопасности. Если устанавливается газовое оборудование, то первый запуск котла должен проводить только специалист, так как газ — взрывоопасное топливо и любые ошибки могут привести к серьёзным последствиям.
- Автор: Андрей Витальевич Васильев
- Распечатать
Оцените статью:
(4 голоса, среднее: 5 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Монтаж системы отопления частного дома своими руками: схема
ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ
Отопить свой дом не так уж и сложно. Вот то, что потребуется для сооружения системы отопления частного дома своими руками: схема монтажа оборудования и коммуникаций, необходимое количество материалов, знания и полезные советы, предлагаемые далее.
Котельная в частном доме
Содержание
- 1 Как устроить отопление частного дома своими руками: схемы различных вариантов
- 1.1 Твердотопливные источники тепла
- 1.2 Точечные газовые и электроприборы
- 1.3 Полноценные жидкостные системы
- 2 Инструкция по организации системы отопления частного дома своими руками: схема устройства
- 2.1 Система отопления частного дома своими руками (видео)
Как устроить отопление частного дома своими руками: схемы различных вариантов
Уже на этапе проектирования, будущие владельцы должны определиться с выбором типа системы отопления для загородного дома, призванной согревать теплом домочадцев на протяжении многих лет. Он зависит от многих важных обстоятельств. Главными из них являются: наличие инженерных коммуникаций, подведенных к строительной площадке, стоимости того или иного ресурса в конкретной местности. По типу расположения источников тепла в помещении, все варианты можно разделить на:
- точечные: печи, калориферы, газовые и электрические нагреватели;
- распределенные: жидкостные радиаторы, связанные трубами.
Пример отопительной системы в двухэтажном доме
При наличии определенных знаний и умений можно создать любое из перечисленных отопление частного дома своими руками. Схемы с описанием можно без труда найти в сети, а с основными моментами монтажа необходимо ознакомиться заранее.
Твердотопливные источники тепла
По источнику энергии все обогревательные приборы можно поделить на: твердотопливные, на жидком топливе, газовые и электрические. К твердотопливным относят классические дровяные печи из металла или кирпича. Во многих местах они до сих пор исправно функционируют. Сегодня еще большое количество населенных мест не имеет газоснабжения, поэтому жители вынуждены делать выбор между обычной печью и электрическим котлом. Пока еще дрова стоят дешевле электроэнергии в пересчете на м² отапливаемого объема. К недостаткам такого варианта можно отнести наличие мусора в доме от дров, и необходимость дважды в день топить печи в зимний период.
Подключение одно- и двухтрубной системы отопления
Полезный совет! При невозможности устроить в доме более современное отопление, можно оптимизировать и использование печей. Для этого рекомендуется приобрести печь длительного горения и использовать ее как энергетический центр для питания жидкостной радиаторной системы отопления.
Отопление в доме с помощью теплых полов
Точечные газовые и электроприборы
Кроме прочего, можно устроить систему отопления частного дома своими руками, схема которой предусматривает только установку нескольких нагревательных приборов в разных комнатах. Имеются ввиду различные электрические или газовые нагреватели. Они могут быть конвекционного типа или инфракрасные. Первые предполагают распространение непосредственно тепла от нагретых элементов приборов посредством конвекции, а вторые излучают инфракрасные, невидимые человеческим глазом электромагнитные волны, которые способны вызывать ускорение движения молекул в окружающих предметах, чем способствуют выделению ими тепла. Эти приборы потребляют на 30% меньше электроэнергии.
Горячее водоснабжение и отопление частного дома
Проще всего создать такого типа отопление частного дома своими руками. Схемы, видео и инструкции к нагревательным приборам сможет понять каждый. Монтаж приборов такого типа не сложен. Прибор ставят в нужное место и включают в сеть. Сложность может возникнуть только с подключением газового нагревателя. Однако этот прибор не пользуется большой популярностью, так как не обладает достаточной мобильностью и стоит только в точке, куда выведен газопровод. Кроме того, в нем присутствует открытый огонь, что небезопасно для использования в жилых помещениях.
Схема отопления с использованием газового котла
Полезный совет! Калориферы, в отличии от обычных электронагревателей, подают горячий воздух от нагревательных элементов с помощью вентилятора, поэтому помещение нагревается значительно быстрее. При этом они, к сожалению, используют большое количество электроэнергии. Такие приборы рекомендуется использовать на дачах для быстрого нагрева в зимний период при нечастых посещениях.
Отопление дома с использованием твердого топлива
Точечные источники тепла не принято применять в роли основного отопления частного дома. Своими руками схему этой конструкции повторить не сложно, но она не отвечает всем предъявляемым к отоплению домов средних широт требованиям.
Полноценные жидкостные системы
Это самый популярный способ обеспечения теплом различных помещений, в том числе и жилых домов. Если в городских квартирах жидкий теплоноситель нагревается в центральных котельных и насосами перекачивается по всем квартирам, то в частном доме его нагревать нужно самостоятельно. Это можно делать с помощью любой энергии: электрической или выработанной за счет сгорания какого-либо топлива. Зачастую не имеет значения, какое топливо горит. Это могут быть дрова, сухие брикеты, газ или мазут. Для каждого из них существуют свои печи и котлы, некоторые из которых нормально функционируют на различных видах топлива.
Двухтрубная схема с принудительной циркуляцией и теплыми полами
Безусловно, можно построить такую систему отопления частного дома своими руками. Схема ее монтажа всегда примерно одинаковая:
- печь или котел, установленные в специальном помещении или в санузле. Котлы могут быть электрическими или газовыми. Некоторые современные модели имеют два контура и автоматическую систему управления. Газовые варианты снабжены трубой для выхода из них продуктов сгорания. Они бывают с естественной тягой или с принудительным выхлопом. Все котлы различаются по мощности, от которой зависит способность обогрева той или иной площади. Внутри всех котлов имеются так называемые колосники или контуры из тонких трубок, по которым циркулирует жидкий теплоноситель. Им может быть вода, антифриз или техническое масло. Каждый контур имеет вход и выход;
Элементы и комплектующие отопительной системы частного дома
- система радиаторов, имеющих соединения между собой с помощью труб последовательно или параллельно. Она подключена к контуру котла. Так как жидкость подвержена термическому расширению в значительной степени, то в системе всегда присутствует расширительный бачок, который может быть отдельным элементом или являться частью котла;
Схема обустройства отопления с помощью электрического котла
- при отоплении больших площадей или домов с двумя и более этажами в систему монтируют центробежный насос, который заставляет жидкость интенсивно циркулировать по трубам и радиаторам, более эффективно осуществляя теплообмен с окружающим воздухом.
Зная основные принципы, можно приступить к созданию системы отопления частного дома своими руками. Схема ее была изложена выше, а с порядком монтажа можно ознакомиться далее.
Схема комбинированной отопительной системы
Инструкция по организации системы отопления частного дома своими руками: схема устройства
Перед тем как приступить собственно к монтажу, необходимо рассчитать потребность в материалах. Сделать это можно только, если знать необходимую мощность котла и нормы распределения килокалорий от радиаторов. Чтобы рассчитать количество секций в радиаторах частного дома, необходимо знать, что на 1 м² необходимо 150 Вт мощности. Зная, что средняя мощность стандартной секции батареи составляет 15 Вт, можно посчитать количество секций для любой комнаты. Мощность самого котла должна превышать на 10% требуемую для отопления всего дома. Например, для нормальной работы котла по отоплению дома, площадью 100 м², необходимо, чтобы он имел мощность более 15 кВт.
Примеры однотрубных систем отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя
Продолжим инструкцию по сооружению отопления частного дома своими руками. Схемы, видео и нюансы различных вариантов этого процесса можно почитать здесь. В общих же чертах можно следовать следующему алгоритму:
- Местом для установки котла должно быть отдельное помещение, особенно если он газовый.
- В нужные места устанавливаем батареи с необходимым количеством секций.
- Соединяем их между собой одной или двумя трубами, в зависимости от выбранного варианта разводки. При этом следим за уровнем относительно горизонта.
- В обратную трубу устанавливаем расширительный бак, а в подачу центробежный насос если их нет в самой конструкции котла.
- Входящую и выходящую трубы приворачиваем к соответствующим патрубкам котла.
- Заполняем систему водой через расширитель или непосредственно из водопровода, если такая возможность предусмотрена в конструкции и запускаем котел.
Подключение радиаторов через распределительный коллектор
Полезный совет! В верхней части батарей должны присутствовать сливные краны для стравливания воздуха. В противном случае заполнить систему полностью не удастся.
Существует много видов организации отопления в частном доме и способов его монтажа. Какой выбрать, каждый хозяин решает сам в соответствии с предпочтениями и экономическими соображениями.
Система отопления частного дома своими руками (видео)
REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ
Закрыть
ОПРОСЫ
ЕЩЕ ОПРОСЫ
Что бы вы обустроили на свободном месте участка?
- Бассейн
- Теплицу
- Детскую игровую площадку
- Беседку с барбекю
- Баню
Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.
ТЕСТЫ
ЕЩЕ ТЕСТЫ
Насколько вы осведомлены в назначении и классификации минеральных вяжущих веществ? Тест
ПРОЙТИ ТЕСТ
Устройство, принцип действия, схемы
Первые варианты тепловых насосов могли лишь частично удовлетворить потребность в тепловой энергии. Современные разновидности более эффективны и могут применяться для систем отопления. Именно поэтому многие домовладельцы пытаются смонтировать тепловой насос своими руками.
Мы расскажем, как подобрать оптимальный вариант теплового насоса с учетом геоданных участка, на котором его планируется установить. В предлагаемой к рассмотрению статье подробно описан принцип использования систем «зеленой энергии», перечислены отличия. Основываясь на наших советах, вы без сомнения остановитесь на эффективном типе.
Для самостоятельных мастеров представляем технологию сборки теплового насоса. Представленная к рассмотрению информация дополнена наглядными схемами, фотоподборками и подробным видеообучением в двух частях.
Содержание статьи:
- Что такое тепловой насос и как он работает?
- Основные конструктивные элементы тепловых насосов
- Выбор типа теплового насоса
- Сборка теплового насоса своими руками
- Выводы и полезное видео по теме
Что такое тепловой насос и как он работает?
Термин «тепловой насос» относится к набору специального оборудования. Основная функция этого оборудования – сбор тепловой энергии и ее транспортировка к потребителю. Источником такой энергии может быть любое тело или среда с температурой +1º и более градусов.
Источников низкотемпературного тепла в окружающей среде более чем достаточно. Это промышленные отходы предприятий, тепловых и атомных электростанций, сточные воды и т. д. Для работы тепловых насосов в сфере отопления жилищ необходимы три самостоятельно восстанавливаемых природных источника — воздух, вода и земля.
Тепловые насосы «черпают» энергию из процессов, регулярно происходящих в окружающей среде. Процесс никогда не останавливается, потому что источники признаны неисчерпаемыми по человеческим критериям
Три перечисленных потенциальных поставщика энергии имеют прямое отношение к энергии солнца, которое, нагреваясь, перемещает воздух ветром и передает тепловую энергию земле . Именно выбор источника является основным критерием, по которому классифицируют теплонасосные системы.
Принцип работы тепловых насосов основан на способности тел или сред передавать тепловую энергию другому телу или среде. Получатели и поставщики энергии в тепловых насосных системах обычно работают парами.
Итак различают следующие типы тепловых насосов:
- Воздух это вода.
- Земля – это вода.
- Вода — это воздух.
- Вода есть вода.
- Земля это воздух.
- Вода — Вода
- Воздух есть воздух.
В данном случае первое слово определяет тип среды, в которой система отводит низкотемпературное тепло. Второй указывает тип носителя, которому передается эта тепловая энергия. Так, в тепловых насосах вода – вода, теплота берется из водной среды, а в качестве теплоносителя используется жидкость.
Тепловые насосы конструктивно представляют собой парокомпрессионные агрегаты. Они извлекают тепло из природных источников, перерабатывают и транспортируют его потребителям (+)
Современные тепловые насосы используют три основных . Это почва, вода и воздух. Самый простой из этих вариантов. Популярность таких систем связана с их достаточно простой конструкцией и легкостью монтажа.
Галерея изображений
Фото
Тепловой насос состоит из внутреннего и наружного блоков. Внешняя часть предназначена для поступления природной энергии, внутренняя для ее переработки
Внешний блок тепловых насосов серии воздух-воздух аналогичен внешней части кондиционера, в его принципах используются аналогичные принципы
Если вы хотите увеличить производительность тепловой системы воздух-воздух , увеличить площадь своего испарителя
Гораздо более сложными и дорогими по устройству являются тепловые системы, использующие тепло недр земли. Среди них вертикальные выработки — колодцы
Для сооружения горизонтального испарителя систем, отводящих тепло грунта, необходимы большие площади, свободные от застройки
Трубы испарителя можно прокладывать в виде многочисленных петель в траншеях. Главное зарыть в землю необходимый счетчик энергоприемника
Скважина для использования энергии подземных вод строится по принципам, аналогичным правилам устройства испарителя систем с отбором энергии
К построить вертикальный испаритель теплового насоса, использующий энергию воды, вам нужен поблизости пруд достаточной площади
Стандартный принцип теплового насоса
Наружный блок теплового насоса «воздух-воздух»
Разнообразие нагревателей «воздух-воздух»
Испаритель горизонтальный «земля-вода»
Теплоприемное устройство насоса «земля-воздух»
Испаритель в траншеях, грунтовые
Колодец водяной для теплового насоса вода-вода
Горизонтальные водяные энергоприемники
Однако, несмотря на такую популярность, данные разновидности имеют довольно низкую продуктивность. Кроме того, эффективность нестабильна и зависит от сезонных колебаний температуры.
При понижении температуры их производительность значительно падает. Такие варианты тепловых насосов можно рассматривать как дополнение к существующему основному источнику тепловой энергии.
Варианты использования снаряжения считаются более эффективными. Почва получает и накапливает тепловую энергию не только от Солнца, она постоянно нагревается энергией земного ядра.
То есть грунт — это своеобразная тепловая батарея, мощность которой практически не ограничена. При этом температура почвы, особенно на определенной глубине, постоянна и изменяется незначительно.
Область применения тепловых насосов:
Галерея изображений
Фото
Тепловые насосы в системах отопления и горячего водоснабжения
Применение в контурах воздушного отопления
Подготовка теплоносителя для систем теплого пола
Тепловая установка в воде подогрев в бассейне
Постоянство температуры источника является важным фактором стабильной и эффективной работы данного вида энергетического оборудования. Подобными характеристиками обладают системы, в которых водная среда является основным источником тепловой энергии. Коллектор таких насосов находится либо в скважине, где он находится в водоносном горизонте, либо в резервуаре.
Среднегодовая температура таких источников, как почва и вода, колеблется от +7º до +12ºС. Такой температуры вполне достаточно для обеспечения эффективной работы системы.
Наиболее эффективными являются тепловые насосы, извлекающие тепловую энергию из источников со стабильными температурными показателями, т.е. из воды и грунта
Основные конструктивные элементы тепловых насосов тепловой насос, в его конструкции должны присутствовать 4 основных блока, это:
- Компрессор.
- Испаритель.
- Конденсатор.
- Дроссельный клапан.
Важным элементом конструкции теплового насоса является компрессор. Его основная функция заключается в повышении давления и температуры паров, образующихся при кипении хладагента. В частности, для климатической техники и тепловых насосов используются современные спиральные компрессоры.
В качестве рабочего тела, осуществляющего прямую передачу тепловой энергии, применяют жидкости с низкой температурой кипения. Как правило, используют аммиак и фреоны (+)
Такие компрессоры предназначены для работы при отрицательных температурах. В отличие от других разновидностей, спиральные компрессоры производят мало шума и работают как при низких температурах кипения газа, так и при высоких температурах конденсации. Несомненным преимуществом являются их компактные размеры и небольшой удельный вес.
Почти вся энергия теплового насоса расходуется на транспортировку тепловой энергии снаружи внутрь помещения. Так около 1 единицы энергии расходуется на работу систем при производстве 4-6 единиц (+)
Испаритель как конструктивный элемент представляет собой емкость, в которой жидкий хладагент преобразуется в пар. Хладагент, циркулируя по замкнутому контуру, проходит через испаритель. В нем хладагент нагревается и превращается в пар. Пар низкого давления направляется в сторону компрессора.
В компрессоре пары хладагента подвергаются воздействию давления, и их температура повышается. Компрессор нагнетает нагретый пар под высоким давлением в конденсатор.
Компрессор сжимает циркулирующую по контуру среду, в результате чего ее температура и давление повышаются. Затем сжатая среда поступает в теплообменник (конденсатор), где охлаждается, передавая тепло воде или воздуху
Следующим конструктивным элементом системы является конденсатор. Его функция заключается в передаче тепловой энергии во внутренний контур системы отопления.
Серийные образцы, выпускаемые промышленными предприятиями, оснащены пластинчатыми теплообменниками. Основным материалом для таких конденсаторов является легированная сталь или медь.
Для самодельного теплообменника подойдет медная трубка диаметром полдюйма. Толщина стенок труб, используемых для изготовления теплообменника, должна быть не менее 1 мм
В начале той части гидравлического контура, где циркулирует среда высокого давления, устанавливается термостатический или иначе дросселирующий клапан. переводится в среду низкого давления. Точнее, дроссель в паре с компрессором делят контур теплового насоса на две части: одна с высокими параметрами давления, другая с низкими.
При прохождении через расширительный дроссельный клапан жидкость, циркулирующая в замкнутом контуре, частично испаряется, в результате чего с температурой снижается давление. Затем он поступает в теплообменник, сообщаясь с окружающей средой. Там он улавливает энергию среды и передает ее обратно в систему.
Дроссельный клапан регулирует поток хладагента к испарителю. При выборе клапана необходимо учитывать параметры системы. Клапан должен соответствовать этим параметрам.
При прохождении через тепловой регулирующий клапан жидкий теплоноситель частично испаряется, а температура подачи снижается (+)
Выбор типа теплового насоса
Основным показателем данной системы отопления является мощность. В первую очередь от мощности будут зависеть финансовые затраты на приобретение оборудования и выбор того или иного источника низкотемпературного тепла. Чем выше мощность системы теплового насоса, тем выше стоимость комплектующих.
В первую очередь это относится к мощности компрессора, глубине скважины для геотермальных зондов или площади для размещения горизонтального коллектора. Правильные термодинамические расчеты являются своего рода гарантией того, что система будет работать эффективно.
Если рядом с вашим приусадебным участком есть пруд, то наиболее экономичным и производительным выбором будет водоводяной тепловой насос
Для начала следует изучить территорию, которая планируется под установку насоса. Идеальным условием будет наличие на этом участке водоема. Использование значительно сокращает объем земляных работ.
Использование тепла земли, наоборот, предполагает большое количество работ, связанных с земляными работами. Наиболее эффективными считаются системы, использующие водную среду в качестве низкопотенциального тепла.
Устройство теплового насоса, извлекающего тепловую энергию из почвы, предполагает внушительный объем земляных работ. Коллектор прокладывается ниже уровня сезонного промерзания
Существует два способа использования тепловой энергии грунта. Первый предполагает бурение скважин диаметром 100-168 мм. Глубина таких скважин в зависимости от параметров системы может достигать 100 м и более.
В эти лунки помещаются специальные зонды. Во втором способе используется трубный коллектор. Такой коллектор располагается под землей в горизонтальной плоскости. Для этого варианта требуется достаточно большая площадь.
Для прокладки коллектора идеальными считаются участки с влажной почвой. Естественно, бурение скважин обойдется дороже, чем горизонтальное расположение пласта. Однако не на каждом участке есть свободное место. Для одного кВт мощности теплового насоса необходимо от 30 до 50 м² площади.
Сооружение для сбора тепловой энергии с одним глубоким колодцем может обойтись несколько дешевле, чем рытье котлована. Но существенным плюсом является существенная экономия места, что немаловажно для владельцев небольших участков
В случае наличия высокозалегающего горизонта грунтовых вод теплообменники могут быть устроены в двух колодцах, расположенных на расстоянии около 15 м друг от друга.
Отбор тепловой энергии в таких системах за счет откачки подземных вод по замкнутому контуру, часть которого находится в колодцах. Такая система требует установки фильтра и периодической очистки теплообменника.
Самая простая и дешевая схема теплового насоса основана на извлечении тепловой энергии из воздуха. Когда-то она стала основой для установки холодильников, позже по ее принципам были разработаны кондиционеры.
Простейшая тепловая насосная система получает энергию от воздушной массы. Летом она участвует в отоплении, зимой в кондиционировании. Недостатком системы является то, что в самостоятельном исполнении блок имеет недостаточную мощность
Эффективность различных видов оборудования не одинакова. Самые низкие показатели имеют насосы, использующие воздух. Кроме того, эти показатели находятся в прямой зависимости от погодных условий.
Грунтовые разновидности тепловых насосов имеют стабильную работу. Коэффициент полезного действия этих систем колеблется в пределах 2,8 -3,3. Системы вода-вода наиболее эффективны. В первую очередь это связано со стабильностью температуры источника.
Следует отметить, что чем глубже в резервуаре расположен коллектор насоса, тем стабильнее будет температура. Для получения системы мощностью 10 кВт необходимо около 300 метров трубопровода.
Основным параметром, характеризующим эффективность теплового насоса, является его коэффициент преобразования. Чем выше коэффициент преобразования, тем эффективнее тепловой насос.
Коэффициент преобразования теплового насоса выражается через отношение теплового потока и электрической мощности, затраченной на компрессор
Сборка теплового насоса своими руками
Зная схему действия и устройство теплового насоса, собрать и установить своими руками вполне возможно. Перед началом работы необходимо рассчитать все основные параметры будущей системы. Для расчета параметров будущего насоса можно использовать программное обеспечение, предназначенное для оптимизации систем охлаждения.
Самый простой вариант сборки — . Не требует сложных работ по устройству внешнего контура, что присуще водяным и грунтовым разновидностям тепловых насосов. Для монтажа понадобится всего два канала, один из которых будет подавать воздух, а второй будет отводить отработанную массу.
Проще всего сделать своими руками тепловой насос с забором тепла из воздушной массы. Наружный вентилятор нагнетает воздух на испаритель
Кроме вентилятора необходимо приобрести компрессор необходимой мощности. Для такого агрегата вполне подойдет компрессор, которым оснащена обычная техника. Нет необходимости покупать новый блок.
Можно снять со старого оборудования или использовать. Желательно использовать спиральную разновидность. Эти варианты компрессора, помимо достаточной эффективности, создают высокое давление, повышающее температуру.
Чтобы построить конденсатор, вам понадобится емкость и медная трубка. Змеевик сделан из трубы. Для его изготовления используется любой цилиндрический корпус нужного диаметра. Намотав на него медную трубу, можно легко и быстро изготовить этот элемент конструкции.
Готовый змеевик монтируется в контейнер, предварительно разрезанный пополам. Для изготовления емкостей лучше использовать материалы, устойчивые к коррозионным процессам. После размещения в нем змеевика свариваются половинки бака.
Площадь змеевика рассчитывается по следующей формуле:
MT / 0,8 RT,
Где:
- MT — мощность тепловой энергии, которую производит система.
- 0,8 — коэффициент теплопроводности при взаимодействии воды с материалом змеевика.
- РТ — разница температур воды на входе и выходе.
Выбирая медную трубу для самостоятельного изготовления змеевика, нужно обратить внимание на толщину стенки. Он должен быть не менее 1 мм. В противном случае при намотке труба будет деформироваться. Трубка, через которую осуществляется вход хладагента, расположена в верхней части бака.
Теплообменник из медных труб изготавливается путем намотки медной трубы на цилиндрический объект. Чем больше площадь поверхности змеевика, тем выше производительность насоса
Испаритель теплового насоса может быть выполнен в двух вариантах — в виде емкости с расположенным в ней змеевиком и в виде трубы в трубка. Так как температура жидкости в испарителе небольшая, емкость можно сделать из пластиковой бочки. В этой емкости помещается контур, выполненный из медной трубы.
В отличие от конденсатора, змеевик змеевика испарителя должен соответствовать диаметру и высоте выбранного резервуара. Второй вариант испарителя: труба в трубе. В этом варианте труба хладагента помещена в пластиковую трубу большего диаметра, по которой циркулирует вода.
Длина такой трубы зависит от планируемой производительности насоса. Она может быть от 25 до 40 метров. Такая труба скручивается.
Клапан термостатический относится к запорно-регулирующей трубопроводной арматуре. В качестве запирающего элемента в расширительном клапане используется игла. Положение запорного элемента клапана определяется температурой в испарителе.
Этот важный элемент системы имеет довольно сложную конструкцию. В него входят:
- Термопара.
- Мембрана.
- Капиллярная трубка.
- Термошар.
Эти элементы могут прийти в негодность при высоких температурах. Поэтому при паяльных работах вентиль следует изолировать асбестовой тканью. Регулирующий клапан должен соответствовать производительности испарителя.
После проведения работ по изготовлению основных деталей конструкции наступает ответственный момент сборки всей конструкции в единое целое. Самым ответственным этапом является залив охлаждающей жидкости в систему.
Самостоятельное проведение такой операции вряд ли будет по карману простому обывателю. Здесь вам придется обратиться к профессионалам, которые занимаются ремонтом и обслуживанием климатического оборудования.
Работники этой сферы, как правило, имеют необходимое оборудование. Помимо заправки хладагентом, они могут протестировать систему. Самозалив хладагента может привести не только к поломке конструкции, но и к серьезным травмам. Кроме того, для запуска системы также необходимо специальное оборудование.
При запуске системы возникает пиковая пусковая нагрузка, которая обычно составляет около 40 А. Поэтому запуск системы без пускового реле невозможен. После первого запуска необходимо отрегулировать клапан и давление хладагента.
К выбору хладагента следует отнестись серьезно. Ведь именно это вещество по сути считается основным «носителем» полезной тепловой энергии. Из существующих современных хладагентов наибольшей популярностью пользуются фреоны. Это производные углеводородных соединений, в которых часть атомов углерода заменена другими элементами.
В результате сборки отдельных элементов теплового насоса должен получиться замкнутый контур, по которому циркулирует рабочее тело
В результате этих работ получена замкнутая система. В нем будет циркулировать хладагент, обеспечивая отбор и передачу тепловой энергии от испарителя к конденсатору. При подключении тепловых насосов к системе теплоснабжения дома следует учитывать, чтобы температура воды на выходе из конденсатора не превышала 50-60 градусов.
В связи с низкой температурой тепловой энергии, вырабатываемой тепловым насосом, в качестве потребителя тепла следует выбирать специализированные отопительные приборы. Это может быть теплый пол или объемные малоинерционные радиаторы из алюминия или стали с большой площадью излучения.
Самодельные варианты тепловых насосов целесообразнее рассматривать как вспомогательное оборудование, поддерживающее и дополняющее работу основного источника.
С каждым годом совершенствуются конструкции тепловых насосов. В промышленных конструкциях, предназначенных для бытового использования, используются более эффективные поверхности теплопередачи. В результате производительность системы постоянно растет.
Важным фактором, стимулирующим развитие такой технологии получения тепловой энергии, является экологическая составляющая. Такие системы, кроме того, что они достаточно эффективны, не загрязняют окружающую среду. Отсутствие открытого пламени делает его эксплуатацию абсолютно безопасной.
Выводы и полезное видео по теме
Видео №1. Как сделать простейший самодельный тепловой насос с теплообменником из труб PEX:
Видео №2. Продолжение инструктажа:
В качестве альтернативных систем отопления уже давно используются тепловые насосы. Эти системы отличаются надежностью, длительным сроком службы и, что немаловажно, экологичны. Их всерьез начинают рассматривать как следующий шаг к созданию эффективных и безопасных систем отопления.
Хотите задать вопрос или рассказать об интересном способе сборки теплового насоса, не упомянутом в статье? Пожалуйста, пишите комментарии в блоке ниже.
Стоит ли использовать геотермальное отопление для дома? Что идет не так?
Экодом Обновлено: 28 июля 2021 г.
Майк Рейнольдс
Геотермальные системы отопления для домов
Домашние системы Геотермальные системы отопления могут быть отличным способом обогреть дом , заменить печь и отмечены как средства для экономии денег. Вопрос в том, стоят ли они такой шумихи? Вот краткий обзор того, как они работают.
Начиная с глубины от 6 до 10 метров, температура земли больше не зависит от колебаний температуры поверхности и остается относительно постоянной на уровне от 8 до 10 C. Таким образом, основной принцип геотермального нагрева и охлаждения заключается в использовании эта постоянная внутренняя температура земли уравновешивает сильно различающиеся температуры поверхности Северной Америки и Канады.
С помощью тепловых насосов геотермальные системы отопления и охлаждения извлекают тепловую энергию и передают ее в здания, экономя приблизительно от 50 до 60% затрат на отопление и охлаждение, в зависимости от сравниваемого топлива.
В летние месяцы геотермальное охлаждение работает аналогично стандартному кондиционированию воздуха, только тепло не просто выбрасывается наружу, а накапливается глубоко в земле для будущего использования. Результатом является кондиционирование воздуха без вины, потому что тепло, извлекаемое в летние месяцы, фактически используется для обогрева земли глубоко под землей, тепло, которое повысит эффективность теплового насоса, использующего грунт, в зимние месяцы.
Геотермальные системы домашнего отопления:
Вертикальные замкнутые геотермальные системы имеют герметичную U-образную трубу из полиэтилена высокой плотности, по которой проходит теплоноситель (обычно смесь воды и метанола) в непрерывно циркулирующем контуре, обеспечивающем обмен теплопроводности. Когда жидкость возвращается на поверхность, нагреваясь или охлаждаясь в зависимости от сезона, дополнительное или уменьшенное количество тепла в воде используется для кондиционирования дома. Требуемая глубина для этой системы обычно составляет 300 футов и более, а стоимость рассчитывается по футам. Через нос, но ногой.
Геотермальная система с вертикальным контуром © Alexandre GilbertГоризонтальные замкнутые геотермальные системы функционируют так же, как и вертикальные системы, за исключением того, что трубы проходят взад и вперед на глубине от 6 до 10 футов под землей. Установка включает в себя рытье траншей (не менее 300 футов), а не рытье колодца.
Горизонтальные системы тепловых насосов с использованием грунта могут быть дешевле в установке, но требуют значительного пространства и наносят довольно сильный ущерб любым экосистемам, которые лежат на предполагаемом пути. Для заданной длины трубы системы с горизонтальным контуром немного менее эффективны, чем системы с вертикальным контуром, поскольку на них легче влияет температура поверхности. Другим недостатком является то, что если или когда в контуре есть утечка, с горизонтальной системой матового или решетчатого типа, весь сад должен быть снова выкопан в поисках крошечной утечки, которая теряет давление в системе.
Геотермальная система с горизонтальным контуром © Alexandre GilbertГеотермальные системы с открытым контуром используют грунтовые воды, откачиваемые непосредственно из колодца (глубиной от 75 до 100 футов) для отвода и нагнетания тепла. Вода откачивается из первой скважины и после проведения теплообмена закачивается во вторую скважину.
Геотермальная система с открытым контуром © Alexandre GilbertСистемы с открытым контуром имеют очень высокий тепловой КПД, а их установка может быть на 50% дешевле, чем вертикальные системы с замкнутым контуром. Однако условия, необходимые для надлежащего функционирования этих систем, редко встречаются в городских районах, поскольку они требуют обильного источника грунтовых вод и высокого уровня грунтовых вод.
Сэкономит ли мне деньги геотермальное отопление?
Это действительно зависит от размера проекта по обогреву. Ни одна геотермальная система не может быть дешевой в установке , и поскольку она предлагает только снижение потребления, окупаемость инвестиций действительно возможна только для больших зданий. По этой причине геотермальная энергия больше подходит для коммерческих или многоквартирных жилых проектов значительных размеров.
Дом должен быть довольно большим и несколько плохо изолированным, чтобы окупить себя в разумные сроки. Во многих случаях, особенно при строительстве новых домов среднего размера, такие крупные финансовые вложения в энергоэффективность могут принести гораздо большую отдачу, если вместо этого они будут направлены на удержание тепла — лучшие окна, дополнительная теплоизоляция дома в новостройках, изоляция существующих стен от снаружи во время ремонта дома, или лучше ленты и мембраны для герметизации воздуха и т. д.
Ориентировочные цены на геотермальную систему : Для дома среднего размера (2000 кв. футов) установка GSHP легко обойдется в 30 000 долларов США, и это в обмен на ежемесячную экономию около 50% на отоплении. законопроект. Таким образом, окупаемость среднего дома на одну семью просто слишком далека, чтобы сделать этот вариант финансово конкурентоспособным со всеми домами, кроме домов с самым высоким потреблением, и даже в этом случае только тогда, когда котел или печь вышли из строя и нуждаются в замене.
Те же самые инвестиции в размере 25 000 долларов США (или меньше) в лучшую тепловую оболочку, вероятно, легко сократят счета за отопление на 70 или 80%, а возможно, и больше. Геотермальная энергия – отличная глобальная технология, но дома на одну семью с плохой теплоизоляцией получат гораздо большую отдачу, если вместо этого вложить деньги в изоляцию или найти баланс между энергосберегающим ремонтом и высокоэффективными тепловыми насосами особенно при выборе из лучшие тепловые насосы в нашем руководстве по сравнению .
Теперь вы знаете больше о геотермальном отоплении домов, , узнайте больше о устойчивом домашнем комфорте , энергоэффективности и о том, как уменьшить углеродный след дома на следующих страницах и в 2 3 EcoHome 90 Руководство по экологическому строительству стр.
|