Постоянное увеличение цен на электроэнергию и энергоресурсы (бензин, дизель, газ), является прекрасным поводом, чтобы задуматься о более современной и экономичной системе, для обогрева помещения и воды. Как устроен тепловой насос? Тепловой насос переносит тепло одной среды в другую с помощью трёх взаимосвязанных тепловых контуров. В качестве первой среды используют атмосферный воздух, вода или грунт. В качестве второй — или теплоноситель, нагревающий радиаторы, или водяной тёплый пол, или воздух внутри помещения. Типы тепловых насосов:
- воздух — воздух (этот тип и используется в бытовых кондиционерах);
- вода — воздух;
- земля — воздух;
- воздух — вода;
- вода — вода;
- земля — вода.
Наибольшее распространение получили модели, в которых первой средой выступает воздух или земля, так как пригодные для использования водоёмы есть не везде. Второй средой является вода, из-за популярности водяного отопления.
По среде, выступающей в роли источника тепла, проложен контур из труб, по нему циркулирует теплоноситель. В процессе прохождения по нему теплоноситель приобретает такую же температуру, как и среда. Затем он поступает на теплообменник испарителя, где нагревает до кипения жидкий фреон, находящийся во вторичной системе. Газообразный фреон переходит в компрессор, где при сжатии происходит его сильный нагрев до 55–75 °С. Далее фреон попадает в конденсатор, где нагретый газ отдаёт тепло среде номер два, воздуху или жидкости-теплоносителю из системы отопления. Самым эффективным и неисчерпаемым источником энергии является геотермальная теплота, которая хранится в недрах земли (в почве). Для того чтобы преобразовать тепловую энергию почвы используется специальные установки – тепловые насосы.
Насос для отопления появился совсем недавно, но с каждым днем завоевывает все большую популярность у многих людей пожелавших экономить деньги на отоплении без потери тепла и комфорта. Основными источниками тепла для нагрева воды при помощи тепловых насосов являются подземные и открытые водоемы, реки, поверхностный или глубинный грунт, атмосферный, вытяжной или рециркуляционный воздух. В режиме производства холодной воды тепловая энергия забирается из кондиционируемых комнат и передается указанным выше средам или воде системы ГВС. Тепловые насосы уже не первое десятилетие весьма популярны в странах Западной Европы, особенно в тех из них, где в избытке относительно дешевая электрическая энергия гидростанций, например, в Швейцарии, Швеции и Норвегии, или же атомных станций, как во Франции. Распространению этой техники способствуют высокие цены на природный газ и другие ископаемые энергоносители, а также традиционное нежелание европейцев зависеть от внешних поставщиков углеводородного топлива.
Для сравнения: природный газ на те же нужды при тарифе 4,08 руб./м 3 и КПД котла 92 % обойдется владельцу загородного дома в 10 440 рублей. За дизельное топливо надлежащего качества при закупочной цене 30 руб./л и КПД котла 89–90 % придется уплатить 86 000–87 000 рублей. А прямое электрическое отопление и приготовление горячей воды в электрическом накопительном водонагревателе увеличат сумму коммунальных платежей примерно на 70 000 рублей.
Но магистральный газ доступен не везде и не всем. Обеспечены голубым топливом разве что предместья крупных российских городов. А в ряде регионов, где строятся коттеджи, газопроводов либо нет вовсе, либо возможность подключения к ним в принципе имеется, но реализовать ее можно только за фантастические суммы, иногда сопоставимые с затратами на все инженерное оборудование загородного дома! В таких условиях застройщики волей-неволей вынуждены искать альтернативные источники теплоснабжения.
На сегодняшний день довольно перспективным способом отопления загородного дома является использование поверхностных или почвенных вод и применение теплового насоса «вода-вода». Такие насосы считаются наиболее экономичными. Воду также можно брать из реки, скважины или сбросовую, от технологических установок. Вода — значительно более теплоемкое вещество по сравнению с воздухом. Для всего технологического процесса отопления загородного дома потребуется охладить около 3–4 тонны воды на несколько градусов. Грунтовых вод в наших широтах избыток, так что добыть такое количество воды не является проблемой. Вопрос в ее дренаже. В течение суток необходимо будет подать, охладить и дренировать тонны воды. К сожалению, грунт не способен впитать такое количество воды. Сбрасывать воду можно в дренажную сточную систему, ручей или речку. Поэтому тепловые насосы для отопления «вода-вода» можно эффективно использовать, если дом расположен возле реки или какого-то водоема.
Эффективность теплового насоса
Тепловые насосы для дома удобны в эксплуатации, и для их применения рядом с домом, на расстоянии не менее 20–50 метров друг от друга, пробуривают две скважины. Из первой скважины воду выкачивают скважинным насосом, и далее она подается в теплообменник теплового насоса. А через вторую скважину вода незагрязненной возвращается обратно в почву. Вода в скважине должна быть достаточно качественной. Тепловые насосы для отопления имеют довольно высокий коэффициент преобразования энергии — как правило, в пределах 4,0–7,2. Коэффициент эффективности — отношение мощности обогрева к потребляемой мощности, грубо говоря — сколько киловатт тепловой мощности мы получим на каждый потребляемый киловатт электроэнергии. Для электрического обогревателя этот коэффициент примерно равен единице. А вот у кондиционеров и тепловых насосов он может быть 3,0-5,0 и выше.
