Запасы топлива на планете не безграничны. Тарифы на газ и твердое топливо постепенно растут. Появляются новые, экологически чистые методики добычи тепловой энергии. Тепловой насос – это устройство, которое преобразует естественное тепло почвы, воздуха или воды в энергию для обогрева дома. Система требует подключения к электричеству, но потребляет мало мощности. Отапливать дом за счет природного тепла выгоднее, чем по традиционным технологиям.
Как устроен тепловой насос
Работа теплонасоса основана на цикле Карно. Схематически это устройство можно представить как систему из трех контуров:
- Теплоноситель. Нагревается и забирает энергию от источника природного тепла.
- Хладагент (фреон). Соприкасаясь с первым контуром, нагревается и испаряется. Затем вновь конденсируется, остывая и передавая энергию третьему контуру (воде).
- Теплоприемник. Вода, которая циркулирует по трубам внутренней системы отопления.
Теплоноситель циркулирует в замкнутом контуре. Соприкасаясь с природным источником тепла, он нагревается. Контур теплоносителя расположен снаружи. В котельной установлен испаритель, где теплоноситель соприкасается с хладагентом и передает ему тепло.
Фреон испаряется и всасывается в компрессор.Для работы компрессора требуется электричество. Он сжижает и подогревает газ с 5С до 60С. Давление газа увеличивается. В таком состоянии он поступает в конденсатор, где соприкасается с третьим контуром.
Газ передает энергию воде и становится жидким. Подогретая вода поступает в батареи. Давление хладагента сбрасывается через дроссельный клапан. В виде жидкости он движется по трубам и снова контактирует с теплоносителем. Цикл Карно повторяется.
Виды тепловых насосов
В горизонтальных компрессорах трубы первого контура укладываются параллельно поверхности почвы. Глубина труб должна быть ниже уровня промерзания грунта (1,5-2,0 м). Территория над трубами непригодна для строительства и посадки растений с глубокими корнями. Для отопления здания площадью 200 кв. м. понадобится выделить 6 соток земли.
Вертикальные геотермальные зонды занимают меньше площади. Они располагаются в глубоких шахтах. Для среднестатистического коттеджа площадью 200 кв. м. понадобится 2 шахты глубиной 150-200 кв. м. Среднее расстояние между шахтами 5 м. Для каждого здания количество и глубина шахт рассчитываются индивидуально. Схема зависит от потребности здания в тепловой энергии.
Водяные теплонасосы берут энергию подземных вод, которые находятся на глубине 30-40 метров. На таком расстоянии залегает водоносный песок, реже – артезианский горизонт. Но найти воду на нужной глубине можно не на каждом участке. Возможности применения схемы ограничены.
Воздушные теплонасосы могут применяться на юге России. В большинстве регионов температура воздуха зимой падает ниже -15С или -20С. При низкой температуре КПД оборудования снижается до 1,5 (у других схем КПД 4,5-5,0). Применение воздушного теплонасоса становится не оправдано.
Как выбрать оборудование
Главный показатель, который следует учитывать– это мощность оборудования. Перед покупкой нужно рассчитать теплопотери. Не стоит экономить за счет уменьшения мощности. Рассмотрим пример расчета для двухэтажного коттеджа размером 10х10 м, площадью 200 кв. м.
Если зимой минимальная температура составляет -20С, то диапазон температур между комнатой и улицей 40С. Теплопотери кирпичных стен составляют 27 кВт за час (по справочным данным).Для отопления коттеджа подойдут модели мощностью 27*1,5 = 40,5 кВт в час.
Второй важный показатель –емкость накопительного бака. При 5 суточных циклах на 1 кВт нужно 20 литров. В примере емкость бака рассчитывается так: 40,5*20=810 литров. Цена установки геотермального отопления для коттеджа 200 кв. м. от 550 000 руб. (с учетом бурения скважин).
Плюсы и минусы теплонасосов
При сравнении тепловых насосов с другими схемами отопления, можно выделить достоинства:
- Поддержание работы системы дешевле, чем покупка топлива или оплата счетов.
- Не требуется площадь для хранения топлива (дрова, уголь, торф, баллоны с газом).
- Оборудование полностью безопасно, вероятность взрыва или пожара исключена.
- Можно выбрать систему с ТЭН для резервного отопления дома при неполадках.
- К системе можно подключить кондиционеры для летнего охлаждения дома.
- При обогреве в атмосферу не выделяются вредные вещества.
- Жильцы не могут случайно отравиться угарным или бытовым газом.
Существенный недостаток системы – необходимость финансовых вложений на начальном этапе. Понадобится арендовать технику, оплатить работу монтажной бригады, которая будет заниматься бурением. Но можно сэкономить, если собрать и подключить оборудование своими руками.
Заключение
В России применение тепловых насосов ограничено климатическими условиями. Большая часть страны отличается холодным климатом. Тепла воздуха, воды и верхнего слоя почвы недостаточно для обогрева домов. Но можно бурить скважины, на глубине всегда положительная температура.
Нельзя установить оборудование полностью самостоятельно. Для бурения скважины понадобится арендовать технику или вызывать бригаду рабочих с буровой машиной. В глубине почвы могут встретиться каменистые пласты, валуны, глинистые породы, водоносные слои. Земляные работы лучше доверить профессионалам.
