Тепловий насос: економія плюс автономія

Геотермальний тепловий насос: економія плюс автономія

Зміст
- Як працює тепловий насос
- Види теплових насосів
- Плюси і мінуси теплових насосів

У зв'язку з постійним підйомом цін на енергоносії, все більше людей замислюються про енергетичну автономії і природним чином звертають свою увагу на різноманітні альтернативні джерела енергії. Одним з найбільш перспективних джерел теплової енергії для опалення будинку або котеджу є тепловий насос - обладнання, здатне працювати за рахунок відносно незначного перепаду температур в глибині грунту і на його поверхні.

Як працює тепловий насос

Принцип роботи теплового насоса такий же, як у звичайного холодильника або кондиціонера. Тільки замість того, щоб відбирати тепло у внутрішнього приміщення і скидати його в зовнішнє середовище, тепловий насос бере тепло у зовнішньому середовищі і передає його в опалювальне приміщення.

Для відбору тепла у довкілля служить зовнішній контур теплового насоса. Він розміщується або в грунті нижче глибини промерзання грунту, або під водою, або просто на відкритому повітрі. В якості теплоносія в цьому контурі використовується найчастіше фреон, але може бути використаний розсіл або навіть вода. Теплоносій нагрівається під впливом навколишнього середовища, а потім надходить у теплообмінник (випарник).

У випарнику циркулює холодоагент з низькою температурою кипіння. Закипілий холодоагент випаровується, і газ надходить в компресійну установку. В результаті різкого стиснення його температура підвищується, і в максимально розігрітому стані газ надходить в конденсатор, з яким з'єднаний внутрішній теплообмінний контур установки. Теплоносій, циркулює у внутрішньому контурі, нагрівається під впливом гарячого газу, і надходить в опалювальну систему будинку, а газ, охолоджуючись, конденсується, і ця рідина знову повертається у випарник.

Краще всього, якщо тепловий насос поєднується з такими опалювальними системами як теплі підлоги або теплий екран, які в змозі забезпечити тепло в будинку вже при температурах теплоносія 35-40ºС, у той час як опалювальні радіатори вимагають більш високих температур.

Більшість теплових насосів оснащується обладнанням для перекачування робочих рідин, яке вимагає електроенергії. Однак, ринок пропонує і такі моделі, які можуть перетворювати частину одержуваної теплової енергії в електричну, і таким чином забезпечити повну енергетичну автономію від зовнішніх джерел. А використання теплових насосів-рекуператорів в поєднанні з хорошою теплоізоляцією приміщення дозволяє реалізувати оптимальну схему теплопостачання будинку.

Види теплових насосів

В основному теплові насоси підрозділяються за типом джерела, з якого береться теплова енергія (зовнішній контур теплового насоса). Це може бути як грунт, так і вода, і повітря. Також розрізняються системи опалення, до яких підключений тепловий насос (внутрішній контур теплового насоса). Це може бути водяна або повітряна система опалення. Таким чином виділяють кілька основних типів теплових насосів:

тепловий насос грунт-вода (водяна система опалення в поєднанні з зовнішнім контуром, зануреним у грунт);
тепловий насос вода-вода (водяна система опалення в поєднанні з зовнішнім контуром, що знаходяться на дні водойми або використовують водяну свердловину);
тепловий насос вода-повітря (повітряна система опалення в поєднанні з зовнішнім контуром, що знаходяться на дні водойми або використовують водяну свердловину);
тепловий насос повітря-вода (водяна система опалення в поєднанні з зовнішнім контуром, що використовують тепло навколишнього повітря);
тепловий насос повітря-повітря (повітряна система опалення в поєднанні з зовнішнім контуром, що використовують тепло навколишнього повітря).

Найменш ефективними є повітряні теплові насоси, тобто, ті, які використовують тепло, що відбирається у навколишнього повітря. Такі насоси можуть працювати тільки в теплих регіонах, де негативні температури рідкість. Правда, вважається, що вони працюють і при температурах до -25 º, але забезпечити повноцінне опалення будинку вже не в змозі.

Найбільш довговічними і простими в обслуговуванні вважаються теплові насоси грунт-вода. Вони не залежать від температури навколишнього середовища, так як низькотемпературне тепло беруть безпосередньо з глибини грунту, і можуть забезпечити повноцінне опалення будинку при будь-яких температурах.

Плюси і мінуси теплових насосів

Безсумнівним плюсом теплового насоса є те, що він надає необхідну автономію житла від зовнішніх постачальників теплової енергії: обладнання відповідної потужності (для кожного будинку підбирається індивідуально залежно від площі, товщини стін і так далі) забезпечує як опалення, так і підігрів води в системі водопостачання . При цьому система абсолютно екологічна і практично не потребує обслуговування.

Якщо порівнювати теплові насоси з іншими альтернативними джерелами енергії, такими, як геліопанелі або вітрогенератори, то виявляється, що сонячна і вітроенергетика програють у порівнянні з геотермальної. Справа в тому, що ефективність роботи геліопанелей залежить від рівня інсоляції даній місцевості, а також від пори року і часу доби. У темний час доби, туманну і дощову погоду сонячні елементи не працюють. Ефективність роботи вітрогенераторів залежить від сили вітру в даній місцевості, пори року і часу доби (в різний час швидкість вітру змінюється), висоти установки приладу і так далі.

В результаті, при використанні вітрогенераторів і сонячних елементів для постачання будинку енергією, доводиться встановлювати акумуляторні батареї (додаткові витрати), а на більшій частині території Росії для отримання повної енергетичної автономії слід доповнювати такі джерела енергії більш традиційними, починаючи від міні-гідроелектростанцій і закінчуючи різними генераторами. Також слід враховувати, що вітрогенератори і сонячні батареї вимагають регулярного обслуговування, а термін експлуатації такого обладнання становить двадцять-двадцять п'ять років.

Геотермальний тепловий насосЕффектівность роботи теплових насосів не залежить ні від пори року, ні від часу доби. Фактично вона визначається лише різницею температур на поверхні і в глибині грунту. При достатньому заглибленні зовнішній контур теплового насоса виявляється в області постійних температур - там, де температура грунту незмінна, і ефективність роботи обладнання завжди висока. При наявності теплового насоса не потрібно додаткового обладнання для вироблення теплової енергії, а, отже, додаткових витрат. Все починається і закінчується придбанням і установкою самого теплового насоса.

Мінусом теплових насосів є висока вартість обладнання та значні витрати на його установку. До того ж, якщо встановлювати тепловий насос, що має горизонтальну конфігурацію зовнішнього контуру, то це означає і заняття значних площ ділянки. Проте, є теплові насоси з вертикальною конфігурацією, і вони займають мінімальну площу, зберігаючи ландшафт в цілості. Правда, установка таких насосів обходиться дорожче, зате вони цілком придатні для експлуатації на невеликих земельних ділянках. Особливо актуальний такий варіант, коли мова йде про приватний будинок або котеджі з відносно невеликою прибудинковою територією.

В результаті самим значним недоліком теплового насоса є його висока вартість на первинному етапі (закупівля обладнання, буріння свердловин, монтажні роботи). Але вже через три-чотири роки всі витрати окупаються за рахунок економії на оплаті енергоносіїв, а далі обладнання починає приносити чистий прибуток - адже виробляється їм теплова енергія практично безкоштовна. З урахуванням того, що термін експлуатації теплових насосів складає до ста років (за винятком компонентів, що мають механічні рухаються деталі, як, наприклад, що перекачує насос у системі вода-вода - хороші виробники дають на таке обладнання гарантійний термін двадцять п'ять-тридцять років), це - надзвичайно вигідне придбання.