Тепловой нагревательный насос для эффективного отопления дома

Если у вас есть деньги и вы по каким-то причинам не желаете положить их в банк под проценты, а хотите закопать в землю на своем участке и получить от этого выгоду через десяток лет, то стоит рассмотреть вариант с тепловым насосом. Данное устройство относится к альтернативным источникам энергии и завоевало в последнее время немалое число сторонников.

Что такое теплонасос. Принцип работы

Это устройство, использующее низкопотенциальное природное тепло (4 — 7 С) для отопления жилых помещений. Хотя потенциал этого тепла низкий, относительно хладагента, контактирующего с теплоносителем (его точка кипения -55 С) это довольно высокая температура. Данная разница (почти 60 С) позволяет хладагенту эффективно отобрать тепло у наружного теплоносителя и передать ее носителю внутри дома. Принцип действия данного устройства аналогичен работе обычного холодильника — лишнее тепло подается на его заднюю радиаторную решетку и практически обогревает помещение, а тепловой насос его использует для подогрева воды в отапливаемой области.

Схема теплового насоса

В зависимости от вида рабочего тела в тепловых насосах (воздух или вода) во внутреннем и внешнем контурах, можно насчитать 4 вида устройств. Так как в качестве внутреннего теплоносителя использование воздуха нецелесообразно, то основные виды тепловых насосов в зависимости от теплоносителя: воздух — вода, вода — вода. Последний вид наиболее распространен — в условиях зимы использование низкотемпературного воздуха не слишком эффективно.

Схема теплонасоса вода-вода и принцип его работы выглядит следующим образом.

1. Рабочая жидкость подается в систему трубопроводов, размещенных в грунте, и двигаясь по ним нагревается.
2. Далее теплоноситель поступает в теплообменный испаритель, передает энергию хладагенту и тот нагревается, превращаясь в газ.
3. Компрессор сжимает газообразный хладагент, повышая его температуру.
4. Нагретый газ направляется в конденсатор – там происходит отдача его энергии теплоносителю.
5. Хладагент после отдачи энергии и тепла охлаждается и переходит из парообразного в жидкое состояние.

Система имеет замкнутый цикл, процесс периодически повторяется.

Особенности применения тепловых насосов

В США, Японии, развитых странах Запада использование теплонасосов  широко распространено и даже поддерживается государством (в Финляндии выделяется 3000 евро домовладельцу, установившему такой агрегат). В России подобные устройства менее востребованы, что связано с их особенностями.

Стоимость установки

Основная проблема при установке теплонасосов — цена, причем стоимость самого оборудования и работ по монтажу равнозначны. За полную установку придется выложить более 1000000 российских рублей, которые окупятся через долгое время.

Экономичность

Как видно из схемы, электроэнергия расходуется в основном на функционирование компрессора. Если бы она шла на подогрев воды для отопления, то затраты на электричество по разным расчетам были бы в 3 — 5 раз больше. При использовании менее дорогих видов топлива применять тепловые насосы для отопления также выгоднее с экономической точки зрения.

При проектировании в расчет теплового насоса входит COP (коэффициент трансформации тепла — coefficient of preformance), указывающий соотношение затраченной и полученной энергии. Если COP равен 3, то при 1 кВт./час. потраченной энергии мы получаем 3 кВт./час. Существует мнение, что производитель часто завышает данную цифру, указывая параметр расчетного значения COP 4 — 5 без учета сопутствующих потерь, а реальное значение коэффициента трансформации 2 — 3.

Удобство пользования

Существенное преимущество системы в том, что ее работа полностью автоматизирована. Это позволяет хозяевам на долгое время покинуть дом, установив автоматический режим обогрева, не дающий теплу уйти.

Простота обслуживания

При грамотно установленном оборудовании издержки на поддержку его рабочего состояния очень малы.

Экологичность, безопасность

Тепловой насос для отопления дома работает по принципу холодильника, абсолютно безопасен в эксплуатации, не может перегреться до опасных температур. Система не требует использования жидкого или твердого топлива, не наносит вред окружающей среде.

Возможность работы в низкотемпературных климатических условиях

Использование системы в местности с жарким климатом нецелесообразно, она может эффективно отопить дом при низкой или очень низкой температуре окружающей среды, в последнем случае потребуется дополнительный источник энергии.

Отдельные отопительные модели теплонасосов обладают функцией реверсивной работы — летом охлаждают помещение, а зимой обогревают.

Срок службы

Основной износостойкой деталью системы является компрессор, он служит 15 — 20 лет, система может функционировать без капитального ремонта 25 — 50 лет.

К недостаткам теплонасосов можно отнести влияние коллектора на температуру грунта. При интенсивной работе с теплоносителем при горизонтальном залегании близко расположенных труб, земля вымерзает и может образоваться водяная линза — недостатка лишены воздушные тепловые насосы.

Расчет мощности теплового насоса доказал высокую эффективность работы при вертикальном залегании системы трубопроводов. Это не вызывает сильного вымерзания грунта (трубы расходятся веером), и эффективно с точки зрения производительности системы.

Функционирование теплонасосов при наружной температуре более — 15 С требует для поддержания тепла в доме вспомогательных нагревательных устройств.

Использование теплового насоса для отопления дома потребует вложения значительных средств на начальном этапе, они могут окупиться через много лет. Их рационально использовать в областях средней полосы с зимней температурой не более -15 С. Отопление дома тепловым насосом рационально, если подведение дешевого газового топлива невозможно или требует очень больших затрат.

Советуем почитать: тепловой насос вода — вода