За принципом роботи тепловий насос можна порівняти з холодильником. В обох приладах є схожі вузли - випарник, компресор, конденсатор, дросель і контур з теплоносієм (фреоном). Але на відміну від холодильника, у теплового насоса випарник зазвичай має термічну зв'язок із зовнішнім низькотемпературним контуром, який заповнений рідиною-теплоносієм (назвемо його первинним), а конденсатор - з опалювальною системою будинку.
Працює пристрій так. Рідина циркулює по низькотемпературного контуру по трубі, прокладеній в середовищі, яка виступає 8 ролі джерела тепла. Подібної середовищем можуть стати грунтовий фунт, геотермічні зонди в вертикальних або похилих свердловинах, вода в найближчому водоймищі або атмосферне повітря. В процесі проходження по контуру теплоносій набуває таку ж температуру, як і джерело тепла.
Потім він надходить на теплообмінник випарника, де в свою чергу нагріває до кипіння рідкий фреон, що знаходиться у вторинному контурі (температура кипіння фреону в залежності від його складу досягає -15. -20 ° С і нижче). Газоподібний фреон переходить в компресор, в якому при стисненні нагрівається до 55-75 ° С Далі він потрапляє в другий теплообмінник-конденсатор, де нагріте газ віддає тепло рідини-теплоносія з системи опалення. Потім рідину надходить у батареї, систему теплої підлоги або на теплообмінник системи поверхневого опалення.
Принципова схема теплового насоса: 1 джерело тепла; 2а, 2б - теплоносії; 3 - випарник; 4 -компресор; 5 - конденсатор
Тепловий насос здатний видавати воду, нагріту максимум до 65 ° С, тому з ним в комплекті часто використовуються низькотемпературні системи опалення та теплоакумулятори. Для гарячого водопостачання зазвичай досить температури 65 ° С. але якщо потрібна вода з більш високою температурою (наприклад, для санітарної внутрішньої обробки Теплобак), то буде потрібно додатковий нагрів (скажімо, за допомогою Тена).
Такий "круговорот тепла" виглядає вельми хитромудро, але зате дуже вигідний через високу енергоефективності процесу. Якщо порівняти електричний нагрівач і тепловий насос, то виявиться, що ефективність нагріву у останнього в 3-4 рази вище. Кожен кіловат електроенергії, витраченої тепловим насосом на перекачку та стиснення фреону, на виході перетворюється в 3-А кВт теплової енергії.
Варіанти пристрою первинного контуру в грунті: горизонтальне залягання (а); вертикальне (свердловинне) залягання (б)
Зараз російські норми вимагають утеплювати будинки з розрахунку 60 Вт на 1 мг, а в перспективі - 30 Вт на 1 мг. Отже, для опалення сучасного будинку площею 100 мг необхідний тепловий насос витрачає приблизно 1,5 кВт електроенергії на годину. Пристрій, яке споживає менше електрики, ніж звичайний праска, здатне обігріти цілий будинок!
+ безпеку, екологічність, довгий термін служби (гарантійний період до капітального ремонту - 20-30 років)
+ повсюдність використання - прилад можна встановити на будь-якому земельній ділянці в будь-якій кліматичній зоні
+ економічність, яка в кілька разів вище, ніж у пристроїв, що використовують для вироблення тепла електрику, газ, мазут або будь-яке інше паливо
+ простота експлуатації, мінімальні вимоги до технічного приміщення, немає необхідності в пристрої димоходу.
- висока вартість насоса і його монтажу, яка сумарно може становити кілька сотень тисяч рублів
- в деяких випадках низькотемпературний контур займає досить значну площу (до декількох сотень квадратних метрів)
- складність отримання води з температурою понад 65 ° С (потрібні додаткові нагрівачі)
Варіант підключення системи опалення та ГВП до повітряного теплового насосу: 1 - насос; 2 - ГВС; 3 - тепла підлога; 4 - зовнішній блок
Теплові насоси можуть використовуватися як додаткове джерело тепла в водонагрівачі накопичувального типу. З подібних пристроїв варто згадати моделі NUOS EVO SPLIT 80-110 (Ariston), DISCOVERY 2 (Atlantic), HB 300 (Hajdu). Крім традиційного нагрівача (Тена) вони оснащені повітряним тепловим насосом, який дозволяє відчутно (на 60-70%) скоротити витрати електроенергії. Звичайно, такі бойлери обійдуться дорожче звичайних. Наприклад, модель NUOS EV0 SPLIT 80 коштує 59 тис. Руб. а традиційний нагрівач Ariston з баком 80 л - 7-16 тис. руб. Для нагріву води водонагрівачів з тепловим насосом потрібно на 70% менше електроенергії, ніж традиційним електричним. Так досягається економія до 7 тис. Руб. за рік.
КОПАТИ АБО БУРИТИ?
Первинний контур теплового насоса, як уже говорилося раніше, можна влаштовувати в будь-якому середовищі, що має температуру вище температури кипіння фреону, - в грунті, воді або на повітрі. По виду середовища і теплоносія (вода або повітря) розрізняють шість типів насосів, з яких поширення набули чотири; "Грунт-вода", "вода-вода", "повітря-вода" і "повітря-повітря". Перші два відносять до групи так званих геотермальних насосів, про які ми поговоримо докладніше.
Як правило, використовуються теплові насоси типу "грунт-вода" і "повітря-вода". У фунта як джерела тепла є свої переваги. У порівнянні з повітрям він на глибині декількох метрів має позитивну температуру (+4 .. + 7 ° С), а в порівнянні з водою як генератор тепла завжди доступний. Вода, на жаль, не завжди - відповідний за обсягом і глибиною ставок в крокової доступності від будинку, на жаль, швидше виняток, ніж правило. Справа в тому, що прокладка теплового контуру по дну водойми - це набагато більш просте та недороге рішення, ніж облаштування його в грунті, для чого доводиться виконати дуже великий обсяг земляних робіт.
