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 у зовнішнє середовище, тепловий насос бере тепло у зовнішньому середовищі і передає його в опалювальне приміщення.
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.
Найкраще, 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, в 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 поділяються на кшталт 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 в 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 С, 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 в залежності 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 вимагає 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 даної 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.
Мінусом теплових насосів є висока вартість обладнання та значні витрати на його установку. До того ж, якщо встановлювати тепловий насос, який має горизонтальну конфігурацію зовнішнього контуру, то це означає і заняття значних площ ділянки. Однак, є теплові насоси з вертикальним 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 початковому 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 становить до ста років (за винятком компонентів, що мають механічні рухаються деталі, як, наприклад, що перекачує насос в системі вода-вода - хороші виробники дають на таке обладнання гарантійний термін двадцять п'ять-тридцять років), це - надзвичайно вигідне придбання.