Теплові насоси
Тепловий насос як альтернатива газу
Альтернатива газу
В останні роки зростає інтерес до нетрадиційних джерел енергії. І сьогодні це вже не пуста цікавість, а усвідомлене прагнення домовласників зберегти не лише свій фінансовий бюджет, а й здоров'я, що можливе лише при використанні альтернативних джерел енергії, таких як тепловий насос (ТН). Обладнання являє собою пристрій для переведення низькотемпературної енергії у високотемпературну та назад. ТН використовує розсіяну у навколишньому середовищі енергію: у землі, воді, повітрі (таке тепло фахівці називають низькопотенційним).
Принцип роботи теплового насоса
На відміну від традиційних котлів та генераторів, ТН не потрібне жодного палива. Тепловий насос переносить тепло з одного середовища в інше, і тому його цілком справедливо порівнюють із звичайним холодильником. Тільки працює тепловий насос навпаки. ТН потрібні кілька кіловат електроенергії, а також 3-5 градусів тепла, які не проблема витягти насос з грунту, води або повітря в будь-яку пору року, навіть при негативних температурах. ТН перетворює воду або повітря з низькою температурою у воду або повітря з високою. ТН дозволяють використовувати теплоносій з температурою від -4 до +27 °С при роботі на обігрів та від +10 до +43 °С при роботі на охолодження. Приблизно три чверті необхідної для опалення енергії тепловий насос отримує з навколишнього середовища, для решти чверті йому потрібен як рушійна енергія електричний струм. Тепло навколишнього середовища - теплова енергія сонця, накопичена в ґрунті, воді та повітрі - є в розпорядженні в необмежених кількостях. Також як джерела тепла ТН можуть використовуватися стічні води, викиди ТЕЦ тощо.
ТН реалізує зворотний термодинамічний цикл, відбираючи низькопотенційне тепло у ґрунту, повітря чи води. Передача тепла проводиться холодоагентом (фреоном) як у звичайному холодильнику, тільки "навпаки". Принцип роботи теплового насоса коротко у тому, що охолоджений теплоносій, проходячи трубопроводом, нагрівається кілька градусів, а, проходячи через теплообмінник, віддає акумульоване тепло у внутрішній контур теплового насоса, заповненого холодоагентом. Холодоагент (з низькою температурою кипіння) у розширювачі при низькому тиску і температурі -5°С переходить з рідкого стану в газоподібний. Компресор стискає холодоагент до високої температури, гарячий газ надходить до другого теплообмінника, де відбувається передача тепла в систему опалення. Холодоагент, охолодившись при цьому, стає знову рідиною, а нагрітий теплоносій внутрішнього контуру подає тепло споживачеві. Так у тепловому насосі відбувається відбір тепла від низькопотенційного джерела та його утилізація. Рекомендуємо вам ознайомитися з вакуумними геліоколекторами.
Класифікація теплових насосів
Вона заснована на вигляді природного джерела тепла. Якщо енергія витягується з повітря, використовуються насоси типу "повітря"; якщо з ґрунтових вод - "вода"; а якщо із землі - "грунт".
Конструкція теплового насоса складається з двох частин: безпосередньо "холодильника навпаки", який зазвичай розташовують в окремому приміщенні, і системи спеціальних трубопроводів, які можуть бути покладені в грунт горизонтально або вертикально, або опущені на дно водойми, або винесені до спеціальної установки, де акумулюється тепло повітря. Вибір та тип установки залежать від площі ділянки та стану ґрунту, теплоізоляції будинку та його характеристик, можливих тепловтрат, аналізу споживання електроенергії та гарячої води.
Повітря є найдоступнішим джерелом тепла, але використання системи "повітря" у наших кліматичних умовах важко, т.к. ефективно вона працює лише при температурі до -15 ° С, а в нас часом трапляються морози і серйозніше.
Використання ґрунтових вод зазвичай пов'язане з клопітким отриманням дозволу у відповідних відомствах. Крім того, це джерело не завжди доступне. Тому сьогодні найбільшого поширення в заміському домобудуванні набули ТН, які видобувають енергію з ґрунту — відмінного акумулятора тепла, що має на глибині від 10 м цілий рік відносно однакову температуру.
Якщо ділянка досить велика і на ній можна розмістити необхідну кількість труб, то ефективним буде використання тепла поверхні землі. В цьому випадку горизонтальний ґрунтовий теплообмінник встановлюють поряд з будинком на невеликій глибині (зазвичай 1-3 метри, але нижче за рівень промерзання ґрунту в зимовий час). При цьому не рекомендується висаджувати на цій території дерева з потужною кореневою системою, оскільки вони можуть пошкодити труби. Краще на цьому місці влаштувати газон чи дитячий майданчик, встановити альтанку чи альпійську гірку.
У випадку, якщо ділянка порівняно невелика, то найефективнішою буде свердловина та вертикальні ґрунтові теплообмінники. Вони дозволяють використовувати низькопотенційну теплову енергію ґрунтового масиву, що лежить нижче "нейтральної зони" (10-20 м від рівня землі та глибше). Системи з вертикальними ґрунтовими теплообмінниками не вимагають ділянок великої площі і не залежать від інтенсивності сонячної радіації, що падає на поверхню.
Якщо місця біля будинку зовсім небагато, то можна встановити систему "повітря".
А якщо поряд з будинком є річка або водоймище, то найкраще буде система "вода".
Позитивні якості теплових насосів
1. Обладнання компактне, працює тихо. Установка, розташована у спеціальному приміщенні, не порушує цілісність інтер'єру та концепцію фасаду будівлі, займає небагато місця.
2. Система працює в автоматичному режимі. Обслуговування установок полягає у сезонному технічному огляді та періодичному контролі режиму роботи.
3. Щорічні витрати на геотермальне опалення в 4-6 разів менші в порівнянні з традиційними котлами та печами.
4. Термін окупності обладнання в середньому 3-8 років (залежно від площі будинку та експлуатаційних умов).
5. Строк служби до капітального ремонту не менше 20 років.
6. Установки навіть високої потужності безпечні, оскільки не пов'язані з горючими, вибухонебезпечними матеріалами.
7. Під час експлуатації потрібна лише періодична перевірка показань, сезонний технічний огляд та періодичний контроль режиму роботи.