Отопление тепловыми насосами – применение и простейшие расчеты.

Постоянно растущие цены на газ и жидкое топливо заставляют домовладельцев всерьез присматриваться к альтернативным отопительным системам. Тепловые насосы, использующие бесплатные природные энергоносители, существенно сокращают расходы на отопление.

Существенная экономия при невысокой стоимости

Многообразие отопитель­ных систем, представлен­ных на российском рынке, казалось бы, предостав­ляет застройщику значи­тельную свободу выбора. Однако зачастую заказчик связан по рукам и ногам: газ слишком далеко, да и хождение по инстанциям отнимает много времени, нервов и денег, к тому же мы идем в Европу, значит, не за горами европейские цены. Сжиженный газ дает некоторую свободу маневра, но достаточно до­рог. Дизель связан с высо­кими эксплуатационными расходами плюс дополни­тельные неудобства (за­пах, доставка топлива, тех­ническое обслуживание котла). Электричество самый удобный и безопас­ный источник энергии, но и самый дорогой.

Серьезной альтернати­вой традиционным ото­пительным системам мо­жет стать тепловой насос. Источником энергии для теплового насоса служит электричество, но по­скольку тепловой насос не производит тепло, а лишь собирает его, то для получения 1 кВт тепло­вой энергии ему нужно за­тратить всего 200-250 Вт электроэнергии, поэтому для отопления и горячего водоснабжения дома пло­щадью 100 м ² потребуется тепловой насос мощностью всего 2,5 кВт. Впечатляет, не правда ли?

Тепловой насос работающий по принципу «грунт-вода» извлекает тепло земли с помощью зондов или коллекторов. Соляной раствор транспортирует тепло к те­пловому насосу. Для небольших участков опти­мальны геотермальные зонды. Система трубопроводов устанав­ливается в почве в вертикальные скважины (1).

При значительных размерах участка устанавливают геотермальные кол­лекторы. Горизонтальная система труб прокладывается ниже уровня промерзания грунта (2).

Тепловой насос работающий по принципу «воздух-вода» извлекает тепло из воздуха. Вентиляторы прогоняют воздух через испаритель, при этом происхо­дит извлечение тепла. Охлажденный воздух отводится обратно (3).

Тепловой насос работающий по схеме «вода-вода» использует в качестве теплоносителя грунтовые воды. Их закачивают из скважины и направляют к тепловому насосу, где тепло утилизирует­ся. Охлажденная вода направляется затем в поглощающую скважину (4).

Принцип работы

Система отопления тепло­вым насосом состоит из источника тепла, теплово­го насоса, а также агрега­тов распределения и акку­мулирования тепла. При этом теплопередача осу­ществляется путем низко­температурного нагрева. Чем ниже температура воды в подводящем трубо­проводе, тем эффективнее работа всей установки. В основе работы теплового насоса лежит технический принцип холодильника. Но если холодильник от­водит тепло из своего вну­треннего пространства и передает его в окружаю­щую среду через располо­женную на задней стенке решетку, то тепловой на­сос, наоборот, забирает энергию из окружающей среды и передает ее через теплообменник в отопи­тельную систему. В ка­честве источника тепла можно использовать воз­дух, землю или грунтовые воды. Главное преимуще­ство воздуха — его доступ­ность, тогда как земные недра и грунтовые воды — оптимальные теплоаккумуляторы с относительно постоянной в течение все­го года температурой.

Тепловые насосы – ЦЕНА и окупаемость

Тепловой насос идеально подходит для нового стро­ительства, так как систе­му отопления сразу рас­считывают с учетом даль­нейшей установки тепло­вого насоса, в этом случае тепловой насос раскроет все свои возможности. Тем не менее он так же легко интегрируется и в уже су­ществующую систему ото­пления. При этом возни­кает законный вопрос: на­сколько это рентабельно?

Справедливости ради от­метим, что оборудование котельной с тепловым на­сосом обходится несколь­ко дороже, чем установка оборудования, работаю­щего на дизельном или га­зовом топливе, но низкие эксплуатационные расхо­ды позволяют говорить об окупаемости уже в тече­ние 1,5-2 лет. К тому же неоспоримые плюсы те­пловых насосов — низкая установленная мощность, низкое энергопотребле­ние, минимум обслужи­вания, высокий комфорт, презентабельный внеш­ний вид, допускающий установку в жилом по­мещении, а также безо­пасность, не требующая никаких согласований и разрешений, — делают их одними из наиболее пер­спективных отопитель­ных установок.

Как выбрать - правильный выбор

При выборе теплового насоса необходимо учи­тывать энергетическое состояние дома. Неза­висимо от используемой отопительной системы важно обеспечить хоро­шую теплоизоляцию зда­ния. Чем выше ее показа­тели, тем ниже будут за­траты на отопление. А зна­чит, потребуется тепловой насос меньшей мощности, что позволит сократить инвестиционные затраты. И хотя в целях экономии энергии целесообразно использовать устройства с низким потреблением электричества, при уста­новке теплового насоса ва­жен точный расчет пара­метров, поскольку выбор агрегата излишней или — наоборот — недостаточной мощности может привести к его неэффективной рабо­те. Кроме того, работа от­дельных компонентов си­стемы должна быть четко согласована.

Работа на охлаждение

Мало кому известно, что тепловой насос может ра­ботать и на охлаждение. Для этого разработаны две технологии: пассивная и активная. Пассивное (естественное) охлажде­ние использует тот факт, что у грунтовых вод и зем­ных недр летом темпера­тура ниже, чем в жилых помещениях, что позволяет напрямую охлаждать здания. Активное охлаж­дение осуществляется за счет кондиционирования воздуха. Реверсивный те­пловой насос позволяет регулировать направление потока хладагента. Тепло из помещения передается хладагенту, а затем через теплообменник выводится в окружающую среду.

Производители обеспечивают техническую поддержку при выборе, про­ектировании и запуске в эксплуатацию теплового насоса, включая получение необходимых разре­шительных документов.

Тепловой насос в терминах

• Регенеративная энергия — это тепло Земли, энер­гия Солнца, биомассы, ветра рек и приливов, способная постоянно обновляться или увеличиваться в объемах
• и потому, по человеческим меркам, считающаяся неис­черпаемой.
• Теплонасосная установка состоит из теплового на­соса и оборудования для доступа к источнику тепла, которое для насосов типа «грунт-вода» и «вода-вода» прилагается отдельно. Напротив, для насосов типа «воздух-вода» внешние коммуникации для источника тепла уже встроены в агрегат.
• Величина годовой выработки (показатель эффек­тивности теплового насоса) — это количество тепла, полученное за год с помощью теплового насоса по от­ношению к затратам электричества.
• Если, к примеру, она равна трем, это означает, что по­лученная тепловая энергия в три раза выше, чем затра­ченная электрическая.
• Хладагент — рабочее вещество, циркулирующее в тепловом насосе. При этом его агрегатное состояние постоянно меняется от жидкого до газообразного. Испарение вызывает поглощение энергии, а возвраще­ние в жидкое состояние — ее отдачу.
• Моновалентный режим работы предусматривает ис­пользование только одного источника тепловой энер­гии, с помощью которого отопительная система может самостоятельно обеспечить все потребности в тепле. Как правило, в качестве моновалентных используются
• насосы типа «грунт-вода» и «вода-вода». Поскольку температура земных недр и грунтовых вод практически не зависит от температуры окружающей среды, даже при низких минусовых температурах источник тепла по­ставляет достаточно энергии для отопления дома.
• Бивалентный режим работы предусматривает на­личие в отопительной системе двух источников тепла. Приводимый в действие электродвигателем тепловой насос комбинируется с другим генератором тепла, работающим на твердом, жидком или газообразном топливе, который поддерживает отопительную систему при слишком низких температурах окружающей среды.
• Моноэнергетический режим работы — особая фор­ма бивалентного режима. В качестве дополнительного теплогенератора при этом выступает не газовый или жидкотопливный котел, а исключительно электронагре­вательный прибор. Дополнительное электроотопление обеспечивает поддержку тепловому насосу в наиболее холодные дни года.
• Геотермальные зонды размещаются в вертикальных столбообразных скважинах глубиной от 50 до 100 м.
• Подающая и поглощающая скважины предназначе­ны для получения тепла посредством теплового насоса типа «вода-вода». Из подающей скважины вода с помо­щью водяного насоса направляется к тепловому насосу. После извлечения тепловой энергии грунтовая вода по поглощающей скважине возвращается в естественный кругооборот.

Монтаж тепловых насосов своими руками:

Вертикальные «грунт-вода»

1. Используя буровую установку, выполняют скважину диаметром 20 см и глубиной от 50 до 100 м
2. Внутрь вертикальной столбо­образной скважины помещают геотермальный зонд
3. Глубина и количество скважин за­висят от потребности в энергии и от геологии местности

Горизонтальные насосы «грунт-вода»

1. С помощью строительной техники неподалеку от дома роют тран­шею глубиной около 1,5 м
2. Горизонтальную систему труб прокладывают ниже уровня про­мерзания грунта
3. По специальному трубопроводу теплоноситель подводят к цо­кольной части дома

«Вода-вода»

1. Водный коллектор собирают из обычных ПНД-труб, заполненных теплоносителем
2. После чего полученную конструк­цию осторожно переносят на берег водоема
3. Затем погружают в воду и акку­ратно транспортируют на середи­ну пруда

«Воздух-вода»

1. Монтаж теплового насоса «воздух-воздух» не требует зем­лекопных или буровых работ
2. Обычно геотермальный насос такого типа устанавливают в 2-20 метрах от жилого дома
3. Для монтажа теплового насоса на участке выбирают хорошо проду­ваемое место