Тепловий насос для опалення будинку: саме вигідне рішення

Всі розуміють, що традиційні джерела енергії, які ми звикли використовувати для опалення, рано чи пізно будуть вичерпані. Запаси доступних вуглеводнів вичерпуються – їх вартість, незважаючи на кон’юнктурні коливання, в результаті планомірно зростає. Йде пошук альтернативи, але відбувається це з перемінним успіхом. Не так давно сучасні технології дозволили втілити в життя і зробити рентабельною концепцію теплового насоса, яка була розроблена ще в середині дев’ятнадцятого століття. Інновація вже популярна, але для багатьох вітчизняних забудовників вона поки є темною конячкою. Скептиками тепловий насос для опалення будинку сприймається як черговий спосіб викачати гроші. А фанатам таких систем здається, що це невичерпне джерело безкоштовної енергії, щось на кшталт вічного двигуна. Де закінчуються міфи і починається реальність, спробуємо розібратися.

Як працюють теплові насоси для опалення

Конструкція і принцип дії

Грунт, повітря і вода – ці середовища є природними акумуляторами енергії. Їх температура невисока, але відносно стабільна, що дозволяє витягувати тепло на потреби опалення. Завдання теплового насоса «зібрати» енергію з навколишнього середовища, посилити її (точніше – сконцентрувати) і передати основному робочому теплоносія.

Використання накопичувальних ємностей істотно підвищує стабільність і енергоефективність системи

Зверніть увагу! Теплові насоси для опалення будинку не генерують тепло, по суті, вони його тільки транспортують.

Ці системи багато в чому схожі з звичайними холодильними установками. Візьмемо для прикладу геотермальний насос з водяною розводкою всередині будинку. В свердловині або колекторі первинний теплоносій (розсіл) за допомогою насосів циркулює по замкнутому контуру, де отримує додаткові 3-5 градусів. У первинному теплообміннику це придбане низькотемпературне тепло передається холодоагенту (фреону), який закипає і переходить в газоподібний стан. Компресорна установка стискає пари холодоагенту, і ті нагріваються до 80 градусів і більше. Другий теплообмінник (конденсатор) передає тепло воді, яка вже циркулює по дому. Фреон охолоджується, переходить в рідкий стан і повертається в контур. Отже: маємо 3 контури і 2 теплообмінника.

Зверніть увагу! Опалення за допомогою теплового насоса вимагає установки радіаторів із збільшеною кількістю секцій, так як температура води в системі порівняно невелика – знаходиться в межах 55-65 градусів. Справедливо вважається, що найкращим рішенням буде організація водяних теплих підлог.

Основу насоса типу «грунт – вода» становить компресор і два теплообмінника. Первинний теплоносій практично повністю віддає енергію

Трохи про ефективність

Відзначимо, що таке тепло не виходить безкоштовним. Тепловий насос для опалення потребує електричної енергії (перш за все, для забезпечення роботи компресора та нагнітає насоса або вентилятора), але споживання буде в рази менше, ніж якби використовувався електрокотел. Коефіцієнт перетворення у теплових насосів досить високий: від 3 до 5. Це означає, що, оплачуючи один електричний кВт / год, ми отримаємо до 5 кВт тепла, а цього достатньо, щоб обігріти будинок в 50 м2 зі стандартним рівнем тепловтрат. Ще кращих показників енергоефективності вдається домогтися, якщо використовувати в системі акумулюють ємності тепла і здешевити електроенергію, припустимо, встановивши багатотарифний лічильник.

Важливо, що опалення будинку тепловим насосом може доповнюватися модулем для приготування гарячої води (використовуються накопичувальні бойлери). Влітку рух теплоносіїв може проводитися в реверсному режимі, тобто система буде працювати на охолодження приміщень.

Зверніть увагу! Вибираючи потужність теплового насоса, рекомендується не брати в розрахунок пікові мінусові показники. Найвигідніше (особливо за капітальними витратами) створити систему на 20-30 відсотків меншою потужності від розрахункової, а в особливо холодні дні використовувати допоміжне опалювальний пристрій, наприклад, на газі або твердому паливі.

Сучасне обладнання може забезпечити повноцінне опалення котеджу будь-якої площі, існують промислові установки на 200 і більше кіловат теплової потужності.

Залежно від конструктивного виконання, теплові насоси мають неоднакову продуктивністю і економічністю. Істотно відрізняються як витрати на створення системи, так і експлуатаційні показники.

Промислові теплові насоси можуть використовувати енергію теплих стоків

Особливості різних типів теплових насосів

Як ми вже говорили, джерелом енергії для теплового насоса може бути: повітря, вода, грунт. У приміщеннях тепло розподіляється або з використанням води / антифризу, або пристроями повітряного опалення. Тому прийнято виділяти 6 видів систем: «грунт – вода», «грунт – повітря», «вода – вода» і так далі.

Грунтові теплові насоси

Насоси, що збирають тепло з землі, є найбільш ефективними і практичними. У грунтах температура завжди стабільна і майже не залежить від зовнішніх факторів. Тепло тут є завжди, і його можна витягти навіть в умовах вічної мерзлоти. Інша справа, що доведеться розробляти великі глибини. Отримання теплової енергії виробляється двома різними способами:

  • зондами в вертикальних свердловинах,
  • горизонтальними колекторами.

Вертикальна компоновка незамінна, якщо є ділянка невеликого розміру, крім того, такі системи найпродуктивніші. В даному випадку бурять кілька свердловин глибиною від 50 до 200 метрів і поміщають в них з’єднані один з одним полімерні труби – зонди. Усередині зонда якраз і циркулює розсіл. Єдиний недолік ґрунтових насосів полягає в дорожнечі робіт з буріння і облаштування свердловин.

Колектори теж збираються з пластикових труб. Їх укладають горизонтально на невеликій глибині (приблизно 1,2-1,5 метра). Залежно від конфігурації ділянки і геологічних умов застосовують схеми розташування типу: змійка, спіраль, петлі. Орієнтовна довжина цього контуру обчислюється за формулою – близько 5 метрів погонних на кожен квадрат площі будинку. З огляду на обмеження на мінімальні дистанції між трубами, зазвичай виходить, що колектор займає площу приблизно вдвічі більшу, ніж площа опалювального будови.

Використання горизонтального контуру приблизно на 20 відсотків менше ефективно, ніж варіант з зондами, проте його незаперечний плюс – це низька ціна земляних робіт.

Зверніть увагу! Над колектором не вийде обробляти багаторічні сільськогосподарські культури або виростити сад. Також ці зони не можна буде забудувати.

Теплова енергія добувається з води

Вода теж віддає тепло, але тільки якщо взимку вона не замерзає – підійде річка або озеро з глибиною від 3 метрів. Іноді використовуються грунтові води звичайних свердловин, в містах і в промислових зонах – каналізація і виробничі стоки. Є два варіанти роботи таких систем:

  • забортної вода може прокачуватися через теплообмінник замість розсолу;
  • герметичний контур з розсолом лежить у воді і відбирає тепло (конструкція схожа на горизонтальний колектор, який вантажами притоплений на дні або заглиблений в дно).

Перед зануренням труби з заданим кроком закріплюються на монтажній сітці

Повітряні теплові насоси для опалення котеджу

Конструкції «повітря – повітря» і «повітря – вода» працюють за принципом побутового кондиціонера з функцією обігріву. До речі, вони пропонуються в конфігурації моноблока або спліт-системи. Теплообмінник тут є великий радіатор з безліччю ребер, для прокачування повітря є потужний вентилятор. Цікаво, що джерелом енергії можуть виступати димові гази або повітряні маси системи вентиляції.

Зверніть увагу! Такі пристрої добре підходять для отримання гарячої води, але для опалення найменш ефективні, так як при негативних температурах отримати багато енергії не вийде. Всі моделі повітряних теплових насосів можуть працювати тільки до визначеного виробником мінусового порога.

Головні плюси повітряних теплових насосів: практично повна готовність обладнання, відсутність земляних робіт, проблем з площами і прив’язки до водойм. Їх можна встановити в процесі експлуатації будинку, без шкоди для ділянки. Цей тип теплових насосів доцільно використовувати в південних регіонах.

Щоб уникнути передачі вібрацій повітряні теплові насоси іноді розташовують окремо від будівлі

Що може тепловий насос

Опалення тепловим насосом має багато переваг:

  1. Високий ККД систем істотно скорочує витрати на обігрів будівель.
  2. З’являється можливість зробити продуктивне опалення, якщо поблизу немає газу, а доступні потужності електромереж обмежені.
  3. Паралельно вирішуються питання гарячого водопостачання і вентиляції.
  4. Не потрібно створення димоходів, не потрібно відводити спеціальне приміщення під котельню.
  5. Так як немає горіння – систе
    ма абсолютно безпечна.
  6. Тепловий насос легко комбінується з іншими генеруючими тепло пристроями.
  7. Система легко автоматизується, може управлятися дистанційно.
  8. Силове обладнання без капітального ремонту працює до 20-25 років.

Є кілька ложок дьогтю. По-перше, досить висока вартість самого насоса, а також (зокрема, для геотермальних конструкцій) необхідно виконати величезний обсяг підготовчих і монтажних робіт. По-друге, система виходить залежною від стабільної роботи електричних мереж. Третє, конструкція такого опалення та алгоритм термодинамічних розрахунків занадто складні, тому саморобні теплові насоси для опалення вкрай рідко виходять досить ефективними.

Ссылка на основную публикацию