З урахуванням того, що тарифи на опалення постійно зростають, багато людей шукають способи ефективної економії електроенергії. Багато років тому було запропоновано витягувати енергію з навколишнього середовища і використовувати теплові насоси для опалення будинку. Такі насоси вже багато років успішно застосовуються в Європі і Японії, проте для російських споживачів опалення будинку за допомогою теплового насоса — поки щось нове.
Давайте з’ясуємо, що ж являють собою теплові насоси для опалення, який принцип їх дії, розглянемо переваги і недоліки, і дізнаємося, які ціни на них.
Опис і принцип роботи теплових насосів
Тепловий насос являє собою пристрій, здатний витягувати низькотемпературне тепло з навколишнього середовища і перетворювати його в високотемпературне, яке можна застосовувати з метою опалення будинків і нагріву води. Тепло береться з таких джерел, як:
- грунт;
- вода;
- повітря.
Принцип роботи даної конструкції побудований на фізичних і хімічних процесах. Ключовим джерелом тепла в світі є сонце. А грунтові, повітряні і водні маси здатні акумулювати частину енергії тепла, а тепловий насос, в свою чергу, її збирає і дозволяє застосовувати для побутових потреб, включаючи опалення будинків.
Опис геотермальної системи опалення виглядає наступним чином:
- представляємо замкнутий контур, в якому обертається холодоагент — хімічний склад в рідкому або газоподібному вигляді;
- холодоагент наводиться в роботу за допомогою компресора;
- додаємо клапан розширення, який створює області високого та низького тиску;
- при стисканні холодоагент нагрівається, а в точці виходу з нагнітача він досягає максимального температурного значення, а в точці виходу з клапана — мінімального;
- включите в конструкцію теплообмінники, один з яких — випарник на холодну воду, а другий — конденсатор на гарячу. У першому випадку повітря або вода будуть охолоджуватися, а в другому — нагріватися з метою передачі в контур опалення;
- додаємо джерело низькотемпературного тепла. Це може бути геотермальний зонд, трубопровід, точки замерзання грунту або тепловий насос опалення повітряного типу.
Так, у нас виходить комплекс, що складається з трьох контурів:
- зовнішній контур — це труби з циркулюючим антифризом або іншим теплоносієм;
- колекторний контур включає в себе трубопровід з вбудованими теплообмінниками, клапан і компресор;
- внутрішній контур має на увазі опалювальну систему і гарячу воду.
Весь комплекс автоматично регулюється. Середній термін служби теплового насоса опалення, декларований виробниками, складає близько 20 років без урахування ремонту. Однак на шляху такого довгострокового застосування можуть стояти фізичні процеси на зразок тертя і зносу, що не дозволяють використовувати насос настільки довго. Таким чином, реальною термін експлуатації приладу складає максимум 10 років.
Плюси і мінуси теплового насоса для будинку
основні переваги теплових насосів для опалення будинку такі:
- рівень ККД більше 300 відсотків. На кожні витрачені 3 кВт електроенергії припадає 6 кВт теплової. Цей показник є актуальним не тільки для дорогих конструкцій, але і для саморобних теплових насосів;
- покупка насоса навіть по уявній високою ціною стане вигідним вкладенням коштів на майбутнє;
- безпечність застосування насоса, в ньому відсутні вибухонебезпечні речовини;
- застосування лише заповнюваних ресурсів, відсутність шкоди для навколишнього середовища при використанні насоса;
- легкість управління і малошумність;
- пристрій насоса для обігріву води не вимагає отримання дозволів від всіляких інстанцій;
- при запуску системи в зворотну сторону, її можна застосовувати влітку в якості кондиціонера.
Недоліків у теплових насосів набагато менше, ніж переваг, ось їх перелік:
- занадто висока ціна. Готовий опалювальний комплекс для будинку здатний окупити себе лише протягом десяти років;
- в деяких регіонах Росії ефективність теплових насосів різко падає при зниженні температури і потрібно альтернативне джерело опалення будинку;
- застосування теплових насосів має на увазі дотримання певних умов до конструкції будинку. Так, будинок повинен бути утеплений, при цьому товщина утеплювача повинна становити до 50 см;
- якщо в якості джерела тепла застосовується вода або грунт, площа колектора повинна бути в рази більше площі будинку. При цьому ділянка, застосовуваний під колектор, не можна використовувати для сільськогосподарських потреб;
- дорога установка.
Джерела тепла, що застосовуються для роботи насосів
Як ми вже згадували, що робота теплового насоса можливо з урахуванням використання енергії з грунту, води і повітря. Нижче ми розповімо, як саме вони взаємодіють.
На глибині нижче точки замерзання грунту температура стабільно зберігається високою незалежно від пори року. Насос типу «грунт-вода» працює наступним чином:
- грунтові води забираються з однієї свердловини;
- прогоняются через теплообмінник;
- потім їх перекидають у водойму або іншу свердловину;
- вибираємо площа, знімаємо шар грунту;
- укладаємо шланг, покритий ізоляційною оболонкою, між контурами не менше ніж на відстані метра один від одного;
- засипаємо грунт назад і зволожує грунт, оскільки в сухому вигляді тепло буде віддаватися по трубах набагато гірше.
Грунтові теплові насоси мають більш високу ціну в порівнянні з іншими, але це найбільш ефективні і довговічні.
Використовувати воду в якості джерела тепла можна лише там, де є великі водойми. Зовнішній контур потрібно укласти по дну або в донному мулі, далі його фіксують за допомогою вантажу і замикають.
Повітря — найдоступніше джерело тепла, і нам не знадобляться ніякі споруди, тому що тепло витягує зовнішній блок насоса. Теплообмінник буде нагадувати радіатор з інтенсивним ребрами. Також до насоса додається вентилятор, що забезпечує примусовий продув. Енергія повітря нагріває термоносітелей або ж сам повітря всередині будинку. Температурний межа становить 30 градусів нижче нуля, а ефективність — близько 3,5 кВт тепла на 1 кВт енергії.
Теплові насоси: ціни і огляд відомих моделей
При наявності компресора і деяких інших деталей тепловий насос для будинку можна зібрати і своїми руками. Однак багато хто воліє купувати готові моделі. Нижче ми представимо огляд моделей від найбільш відомих виробників і вкажемо їх приблизні ціни на ринку.
Насоси Stiebel Eltron
Дана німецька компанія відома як один з провідних виробників техніки для інженерних систем. Причому особлива увага приділяється продукції, що працює на відновлюваних джерелах. Найбільш відомі позиції даної марки такі:
- тепловий насос «повітря-вода», який видобуває тепло з повітря і передає його рідини, що розташовується в системі опалення. Насос можна встановлювати при новому будівництві будинку або ж в ході ремонтних робіт. Якщо температура опускається нижче 20 градусів нижче нуля, він забезпечує нагрівання на лінії подачі аж до 60 градусів тепла. Є можливість внутрішньої і зовнішньої установки, а деякі моделі оснащені додатковим електропідігрівом для підвищення ККД або розморожування системи;
- насос «розсіл-вода». Може працювати як на охолодження, так і на опалення. Елемент, який відповідає за витяг тепла, називається геотермальним зондом. Може комплектуватися одним або двома розширювальними баками, накопичувачами, групою безпеки і управління. Можна встановлювати навіть в невеликих приміщеннях;
- «Вода-вода», такий насос працює від грунтових вод, відрізняється високою якістю. Більшість його елементів зроблені зі сплавів і нержавіючої сталі. Всі моделі даної серії оснащені конструкціями автоматичного регулювання, також їх можна додатково обладнати буферними накопичувачами, геліоустановки і т.д.
Ціна на теплові насоси марки Stiebel Eltron починається від 420 тисяч рублів.
Модельний ряд компанії Waterkotte
Продукція марки Waterkotte теж виготовляється в Німеччині, мета роботи компанії зводиться до випуску економічних систем опалення, що дозволяють зберегти природні ресурси. Під даним брендом випускаються насоси таких типів:
- «Повітря-повітря» і «повітря-вода». Дані моделі не тільки обігрівають і охолоджують воду, але ще і повітря в будинку. Вони відрізняються морозостійкістю, деякі оснащуються розумним інтерфейсом і ними можна керувати за допомогою установки спеціального додатка на смартфон віддалено;
- геотермальні насоси типу «грунт-вода» відмінно підійдуть для застосування в приватних будинках і промислових об’єктах. Як теплового збірки застосовують горизонтальні і вертикальні земляні зонди. Управління цілком автоматизоване, є функція віддаленого управління через смартфон.
Теплові установки марки Waterkotte можуть прослужити більше 30 років. Пристрій грунтового типу коштує близько 480 тисяч рублів, а ціна повітряного досягає майже 100 тисяч рублів.
Огляд теплових установок Danfoss
Датська компанія Danfoss працює в Росії вже понад 20 років і займається випуском і продажем Теплоавтоматика, холодильних установок і приводної техніки. Теплові насоси — одна з відносних новинок цієї компанії. В асортименті цієї лінійці представлені моделі таких типів:
- «Повітря-повітря». Ключове обладнання розміщується в зовнішньому блоці, тому внутрішня частина установці менше. Працює пристрій при температурі від -20 градусів, є функція автоматичного розморожування;
- «Грунт-вода». Ці прилади можуть працювати з грунтовими колекторами як горизонтального, так і вертикального типу. Вони оснащені оригінальною системою автоматики, є функція віддаленого управління, також насос можна додатково укомплектувати накопичувальними баками для гарячої води.
Прилади марки Danfoss обійдуться покупцеві від 350 тисяч рублів.
Теплові пристрої відмінно підійдуть для тих, хто підтримує збереження природи і вибирає техніку, що працює на основі заповнюваних природних ресурсів, однак, незважаючи на зростаючу популярність, їх ще важко назвати повноцінними замінниками класичних опалювальних приладів. Однак те, що вони економічні, зручні і безпечні, робить їх все більш популярними в усьому світі.