Тепловые насосы для отопления дома

Отопление загородного дома тепловым насосом – достойная современная альтернатива традиционным отопительным схемам. Тепловые насосы пользуются большой популярностью в Европе, США, Японии: количество данных установок в высокоразвитых странах исчисляется десятками миллионов. Их ценят за экономичность, экологичность, безопасность.

В нашей стране тепловые насосы для отопления дома пока являются редкостью, преобладающее большинство домовладельцев вообще ничего не знают о такой «диковинке». Нет и достаточного количества опытных грамотных специалистов, которые могли бы проектировать, качественно монтировать и обслуживать оборудование. Но, к счастью, позитивная тенденция просматривается: все большее количество граждан приходят к выводу, что за такими установками как ТН – будущее.

Оглавление

1. Принцип работы оборудования
2. Источники энергии: откуда насоы получают тепло?
3. Ключевые преимущества тепловых насосов
4. Есть ли недостатки у установки?
5. Популярные вопросы о тепловых насосах
6. Выводы

Принцип работы оборудования

Самый мощный источник энергии на Земле – Солнце. Оно способно нагревать воздух, земную поверхность, воду, глубины.

Тепловой насос был создан учеными с целью извлечения и практического применения этих накопленных «ресурсов». И разработка полностью себя оправдала: используя рассеянное в среде тепло, она продемонстрировала поразительную эффективность – затрачивая в приводе 1 киловатт электроэнергии, добывала 4-6 киловатт тепловой энергии! Кроме того, как показывает практика, в течение 15-20 лет ТН может успешно функционировать даже без намека на капремонт.

Но что же такое тепловой насос? Говоря простыми словами, это экологически чистое устройство, позволяющее получать тепло для горячего водоснабжения и отопления за счет использования энергии низкопотенциального источника (земные недра, озера, моря, артезианские воды, грунт), которая переносится к теплоносителю. Оборудование оснащается циркуляционными насосами - для контура рабочей жидкости и водяного контура отопительной системы. За обеспечение оптимальной выработки тепла отвечает автоматизированная система управления.

Схематично тепловой насос – это система из трех контуров:

•  первый (внешний) – это трубопровод, уложенный в воду или землю, по которому циркулирует антифриз – теплоотдатчик с «собранной» из окружающей среды теплотой;
• во втором циркулирует хладагент, сюда же встроены теплообменники (конденсатор, испаритель), а также устройства, меняющие давление хладагента (компрессор, дроссель);
• третий контур – не что иное, как сама система отопления и/или горячего водоснабжения дома.

Как происходит рабочий цикл теплового насоса?

1. Антифриз циркулирует в коллекторе и поглощает энергию – воды, земли или воздуха.

2. В теплообменном элементе, называемым испарителем, происходит переход тепловой энергии от незамерзающей жидкости к хладагенту.

3. Хладагент закипает и превращается в газ.

4. Газ всасывается в компрессор, там он ужимается и нагревается, а затем «выталкивается» в конденсатор.

5. В конденсаторе происходит передача тепла от хладагента к отопительному контуру (воде в системе). Газ при этом охлаждается и конденсируется.

6. Хладагент возвращается в испаритель, и цикл начинается заново.

Интересно! Все тепловые насосы обладают одной очень выгодной особенностью – летом, запустив работу системы «в обратном направлении» вы получаете кондиционирование помещений.

Источники энергии: откуда насосы получают тепло?

Тепловой насос для отопления дома может извлекать энергию из:

• земных недр (скважина);
• грунта;
• водных источников;
• воздуха.

Земные недра

Являются бесплатным теплоисточником, имеющим стабильную температуру круглый год. Использовать тепло земных недр безопасно и надежно. Буровые работы производятся за день. Параметры скважины в каждом конкретно случае могут различаться, но обычно это 10-15 сантиметров в ширину, 60-200 метров в глубину. При ограниченности бюджета можно пробурить несколько неглубоких  скважин, ведь главное – это получение общей расчетной глубины.

Установка системы может быть осуществлена даже на участке малой площади. Восстановительных работ после бурения - минимум, сама же скважина влияние на территорию оказывает незначительное. Уровень грунтовых вод не изменяется – в «процессе» они не задействованы.

Капиталовложений система на базе скважины требует не малых, но именно она считается наиболее долговечной и эффективной.

Грунт

В течение лета в поверхностном слое земли активно накапливается тепло – и эту энергию можно и нужно использовать. Тем более, что затраты на установку низкие; бурение не требуется. Поставка тепла из почвы осуществляется посредством шланга, уложенного на глубине 1 метра. Крайне желательно, чтобы грунт был влажным. Но если он все-таки сухой, поводов отказываться от данной системы, у вас все равно нет. Единственный нюанс – придется увеличить длину контура.

Должно быть соблюдено минимальное расстояние между соседними «трубопроводами» - 1 метр. Размер трубопровода следует определять исходя из такой закономерности: для получения 10 киловатт энергии потребуется уложить около 350 погонных метров шланга.

Водоем

При выборе водоема в качестве источника энергии, шланг укладывается на его дно либо располагается в донном грунте. Очень важно снабдить «подводный трубопровод» отягощающим грузом – это поможет предотвратить его всплытие на поверхность. Каждый погонный метр шланга нуждается в 5 килограммах груза. В остальном же все принципы те же, что и с грунтовым размещением трубопровода.

Воздух

Использование воздушного теплового насоса избавит вас от необходимости что-либо бурить или копать. Тепло извлекается из окружающего воздуха внешним блоком установки. Ключевые компоненты системы располагаются внутри постройки, что, естественно, уменьшает риск их повреждения в процессе эксплуатации.

Ключевые преимущества тепловых насосов

Отопление тепловым насосом дома – это масса общепризнанных и неоспоримых преимуществ:

• Экономичность. Умеренное энергопотребление системы достигается за счет сверхвысокого КПД – от 300%. На каждый киловатт фактически затрачиваемой энергии вы получаете 3-6 киловатт тепловой энергии или около 2-2,5 киловатт мощности по охлаждению.
• Экологическая безопасность. Отопление частного дома тепловым насосом является полностью безопасным: и для окружающей среды, и для проживающих в сооружении людей.
• Сбережение невозобновляемых ресурсов.
• Эксплуатационная безопасность. Отсутствие топлива – солярки, газа и прочих «продуктов» - исключает риск взрывов, пожаров, всевозможных утечек. Ни одна деталь здесь не нагревается до температур, способных вызвать воспламенение горючих материалов. Специалисты даже шутят, что «тепловой насос опасен не больше холодильника».
• Долговечность. Отопительная система, двадцать лет функционирующая без капремонта – разве это не мечта?
• Комфорт. Тепловые насосы демонстрируют устойчивость работы, не шумят, есть климат-контроль.
• Широкий диапазон мощностей.
• Не требуется кучи разрешений от всевозможных инстанций. 

Есть ли недостатки у установки?

Несмотря на всю свою привлекательность, тепловые насосы для отопления загородного дома обладают двумя серьезными недостатками – высокой изначальной стоимостью и низкой эффективностью в условиях суровой зимы.

Стоимость на порядок больше

Ни один уважающий себя профессионал не будет оспаривать тот факт, что устройство системы отопления с тепловым насосом обойдется в разы дороже, чем монтаж любой из традиционных отопительных систем. Возьмем, к примеру, геотермальную схему (где источником тепла является земля) – ее установка «с нуля» потребует в десять раз больше средств, чем создание системы на базе газового котла.

Цена на магистральный газ на сегодняшний день такова, что все рассуждения о рациональности капиталовложений в теплонасосную установку выглядят просто абсурдно. Пройдет не пять, и даже не десять лет, прежде чем она окупится.

Тепловой насос – для мягкой зимы

По мнению многих экспертов, во время сильных морозов такая система вряд ли справится с возложенной задачей. Если проанализировать опыт европейских стран, которые эксплуатируют установки уже не первый год, можно убедиться, что это правда. Тепловой насос как единственное оборудование для обогрева может применяться лишь в тех регионах, где температура никогда не опускается ниже -10 градусов. Жители же северных стран обычно «подстраховывают» отопительную систему на основе теплового насоса классическими агрегатами для обогрева – газовыми котлами, каминами, печами, электрическими инфракрасными устройствами. Таким образом, необходимость в ряде случаев использовать дополнительные источники тепла является еще одной причиной, по которой на тепловые насосы не спешат переходить жители нашей страны.

Популярные вопросы о тепловых насосах

Тех, для кого плюсы тепловых насосов перевесили минусы, и кто решился на обустройство такой системы, наверняка посещает масса вопросов касательно монтажа и обслуживания установки. На наиболее частые и важные из них мы сегодня ответим.

1. Если температура в коллекторе понизится до отрицательных значений, тепловой насос не будет работать?

ТН будет работать при температуре до -10 в коллекторе.

2. Какой тип установки предпочтительней?

Все зависит от площади доступной вам территории. Если для горизонтальной укладки места не хватает, а бурение скважины – тоже не вариант, можно установить воздушный насос. Он, конечно же, не так эффективен, как геотермальные, но установить его можно где угодно.

3. Где в доме рекомендуется размещать ТН?

Оптимально – в специальном подсобном помещении, можно также в кладовке, подвале, гараже.

4. Насколько шумен тепловой насос?

Не более чем обычный холодильник.

5. С каким способом организации отопления в доме лучше всего сочетаются ТН?

Можно прибегнуть как к радиаторной системе, так и к напольному отоплению. Но более эффективным считается второй вариант. При напольном отоплении КПД теплового насоса будет максимально возможным.

6. Каким образом осуществляется управление работой оборудования?

Системный мониторинг осуществляется микропроцессорными средствами автоматики. Благодаря автоматизированной системе управления тепловой насос и дополнительное оборудование работают всегда эффективно.

7. Сложно ли обслуживать установку?

Нет. Система не требует какого-либо специального обслуживания, все требуемые манипуляции «по уходу» можно выполнить своими руками – они подробно описаны в инструкции производителя оборудования.

8. Если в доме уже реализована одна из классических отопительных схем, можно ли установить тепловой насос?

Конечно, ТН совместим практически со всеми циркуляционными теплопроводными отопительными системами.

Выводы

Отопление дома тепловым насосом – пусть и не самый доступный, но безопасный, экологичный и надежный выбор. Тепловые насосы используют тепло, накопленное окружающей средой настолько эффективно, что стоимость установки полностью окупается. Правда, спустя долгие годы, но все же. Оборудование работает и на обогрев, и на охлаждение – система отапливает, снабжает горячей водой, кондиционирует. Тепловые насосы легки в эксплуатации и занимают совсем немного места.

Установка может похвастаться длительным сроком бесперебойной службы и полностью автоматизированной работой. Обслуживание тепловых насосов необременительно и заключается в ежесезонном техническом осмотре и периодическом мониторинге рабочего режима.