Тепловые насосы

Тепловой насос как альтернатива газу

Альтернатива газу

В последние годы растет интерес к нетрадиционным источникам энергии. И сегодня это уже не праздное любопытство, а осознанное стремление домовладельцев сохранить не только свой финансовый бюджет, но и здоровье, что возможно только при использовании альтернативных источников энергии, таких как тепловой насос (ТН). Оборудование представляет собой устройство для перевода низкотемпературной энергии в высокотемпературную, и обратно. ТН использует рассеянную в окружающей среде энергию: в земле, воде, воздухе (такое тепло специалисты называют низкопотенциальным).

Принцип работы теплового насоса

В отличие от традиционных котлов и генераторов, ТН не нужно никакого топлива. Тепловой насос переносит тепло из одной среды в другую, и потому его совершенно справедливо сравнивают с обыкновенным холодильником. Только работает тепловой насос наоборот. ТН нужны несколько киловатт электроэнергии, а также 3-5 градусов тепла, которые не проблема извлечь насосу из грунта, воды или воздуха в любое время года, даже при отрицательных температурах. ТН преобразует воду или воздух с низкой температурой в воду или воздух с высокой. ТН позволяют использовать теплоноситель с температурой от -4 до +27 °С при работе на обогрев и от +10 до +43 °С при работе на охлаждение. Примерно три четверти необходимой для отопления энергии тепловой насос получает из окружающей среды, для остальной четверти ему нужен в качестве движущей энергии электрический ток. Тепло окружающей среды — тепловая энергия солнца, накопленная в грунте, воде и воздухе — имеется в распоряжении в неограниченных количествах. Также в качестве источников тепла ТН могут использоваться сточные воды, выбросы ТЭЦ и т. д.

ТН реализует обратный термодинамический цикл, отбирая низкопотенциальное тепло у грунта, воздуха или воды. Передача тепла производится хладагентом (фреоном) как в обычном холодильнике, только "наоборот". Принцип работы теплового насоса вкратце состоит в том, что охлажденный теплоноситель, проходя по трубопроводу, нагревается на несколько градусов, а, проходя через теплообменник, отдает аккумулированное тепло во внутренний контур теплового насоса, заполненного хладагентом. Хладагент (с низкой температурой кипения) в расширителе при низком давлении и температуре -5°С переходит из жидкого состояния в газообразное. Компрессор сжимает хладагент до высокой температуры, горячий газ поступает во второй теплообменник, где происходит передача тепла в систему отопления. Хладагент, охладившись при этом, становится вновь жидкостью, а нагретый теплоноситель внутреннего контура подает тепло потребителю. Так в тепловом насосе происходит отбор тепла от низкопотенциального источника, и его утилизация. Рекомендуем вам ознакомиться с вакуумными гелиоколлекторами.

Классификация тепловых насосов

Она основана на виде природного источника тепла. Если энергия извлекается из воздуха, используются насосы типа "воздух"; если из грунтовых вод — "вода"; а если из земли — "грунт".

Конструкция теплового насоса состоит из двух частей: непосредственно "холодильника наоборот", который обычно располагают в отдельном помещении, и системы специальных трубопроводов, которые могут быть либо уложены в грунт горизонтально или вертикально, либо опущены на дно водоема, либо вынесены к специальной установке, где аккумулируется тепло воздуха. Выбор и тип установки зависят от площади участка и состояния грунта, теплоизоляции дома и его характеристик, возможных теплопотерь, анализа потребления электроэнергии и горячей воды.

Воздух является самым доступным источником тепла, но использование системы "воздух" в наших климатических условиях затруднительно, т.к. эффективно она работает лишь при температуре до -15 °С, а у нас порой случаются морозы и посерьезнее. Использование грунтовых вод обычно связано с хлопотным получением разрешения в соответствующих ведомствах. Кроме того, этот источник не всегда доступен. Поэтому сегодня наибольшее распространение в загородном домостроении получили ТН, добывающие энергию из грунта — отличного аккумулятора тепла, имеющего на глубине от 10 м круглый год относительного одинаковую температуру.

Если участок достаточно большой и на нем можно разместить необходимое количество труб, то эффективным будет использование тепла поверхности земли. В этом случае горизонтальный грунтовой теплообменник устанавливают рядом с домом на небольшой глубине (обычно 1-3 метра, но ниже уровня промерзания грунта в зимнее время). При этом не рекомендуется высаживать на этой территории деревья с мощной корневой системой, потому что они могут повредить трубы. Лучше на этом месте устроить газон или детскую площадку, установить беседку или альпийскую горку.

В случае, если участок сравнительно невелик, то самой эффективной будет скважина и вертикальные грунтовые теплообменники. Они позволяют использовать низкопотенциальную тепловую энергию грунтового массива, лежащего ниже "нейтральной зоны" (10-20 м от уровня земли и глубже). Системы с вертикальными грунтовыми теплообменниками не требуют участков большой площади и не зависят от интенсивности солнечной радиации, падающей на поверхность.

Если места у дома совсем немного, то можно установить систему "воздух".
А если рядом с домом есть река или водоем, то лучше всего будет система "вода".

Достоинства тепловых насосов

1. Оборудование компактно, работает тихо. Установка, расположена в специальном помещении, не нарушает целостность интерьера и концепцию фасада здания, занимает немного места.

2. Система работает в автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы.

3. Ежегодные расходы на геотермальное отопление в 4-6 раз меньше по сравнению с традиционными котлами и печами.

4. Срок окупаемости оборудования в среднем 3-8 лет (в зависимости от площади дома и эксплуатационных условий).

5. Срок службы до капитального ремонта не менее 20 лет.

6. Установки даже высокой мощности безопасны, так как не связаны с горючими, взрывоопасными материалами.

7. При эксплуатации требуется лишь периодическая проверка показаний, сезонный технический осмотр и периодический контроль режима работы.