Тобто, джерелом тепла в цьому випадку є природні джерела, а не продукти згоряння або електрику, що робить тепловий насос найбільш екологічно чистим і економічно вигідним на сьогоднішній день. Така система опалення практично не залежить від цін на паливо, адже енергія землі, води і повітря не тільки невичерпна, а й абсолютно безкоштовна. Єдині витрати при експлуатації теплового насоса пов'язані з витратами на електроенергію, від якої і працює сам насос, але вони складають лише 1/3 всієї виробленої енергії, так що економія очевидна. Таким чином, тепловий насос за вартістю експлуатації може змагатися навіть з найбільш дешевим природним газом, не кажучи вже про твердий або рідкому паливі.
Сама ідея витягувати тепло з навколишнього середовища далеко не нова, але теплові насоси, як спосіб обігріву будинків, з'явилися порівняно недавно в західних країнах на піку популярності екологічно чистого і нешкідливого обладнання. Саме в європейських країнах почали встановлювати їх не тільки для приватних будинків, але і для цілих районів в містах.
Як працює тепловий насос?
Принцип дії теплового насоса нагадує принцип роботи холодильника, тільки навпаки. Якщо в холодильнику робоча речовина випаровується, віддаючи холод, то в тепловому насосі воно конденсується, віддаючи тепло. Отримане тепло накопичується, збагачується і віддається теплоносія, який переносить його в опалювальні приміщення. Для виділення тепла в системі використовується конденсатор, тоді як випарник поглинає отримане низько потенційне тепло.
Електроенергія потрібна системі для роботи компресора. Як показник ефективності роботи теплового насоса використовується таке поняття, як перетворення тепла або трансформація - різниця між величиною споживаної електроенергії і отриманого в результаті тепла. ККД системи залежить від різниці температур випарника і конденсатора - чим вона більша, тим нижче ККД. Для збільшення ефективності роботи потрібно забезпечити максимально великий за обсягом джерело низько потенційного тепла, інакше в системі можливе переохолодження.
Таким чином, маса джерела низько потенційного тепла повинна бути значно більша за масу, яка нагрівається, що дозволить скоротити різницю температур холодного тіла і джерела тепла, а це, в свою чергу, скоротить споживання електричної енергії. Єдиний недолік такого рішення - значні габарити теплового насоса, які безпосередньо пов'язані ще і з його вартістю. При обігріві такою системою районів і навіть міст можна встановлювати дороге устаткування, яке займає значну площу - це економічно виправдано, але ось щодо приватних будинків це далеко не завжди вигідно.
Типи теплових насосів
Розглянемо робочі характеристики і типи теплових насосів. Що стосується умов експлуатації, їх можна використовувати в досить широкому температурному діапазоні від -30 ° С до +35 ° С. Найбільш поширеними вважаються компресійні і абсорбція насоси. Перші забезпечують циркуляцію в системі за рахунок механічної та електричної енергії, другі переносять тепло з допомогою самого джерела тепла. Абсорбція насоси економічніші, але мають більш складну конструкцію і коштують дорожче.
Залежно від типу джерела тепла теплові насоси можна поділити на:
- геотермальні. забирають тепло землі або води (ґрунтових вод, водойм і т.д.);
- повітряні. забирають тепло повітря;
- насоси вторинного тепла. забирають тепло, яке виділяється при опаленні, робочих процесах на виробництві і т.д. Зазвичай такі насоси використовуються саме на виробництвах, де є джерела «непотрібного» тепла.
В якості теплоносія в теплових насосах може використовуватися вода, повітря, грунт або їх комбінації.
Геотермальні теплові насоси бувають замкнутими і відкритими. Відкриті системи використовуються для нагріву води, яка потрапляє в контур, нагрівається і виводиться назовні. Використовувати таку систему можна, якщо поблизу є досить великий джерело води з достатнім об'ємом. Крім того, вода, що пройшла через систему, не повинна забруднювати навколишнє середовище, а її викид потрібно узгоджувати з державними установами.
Більш переважними є замкнуті системи, які теж можна поділити на кілька типів:
- з горизонтальним розташуванням колектора, коли він монтується в викопаній в землі траншеї нижче рівня промерзання грунту. Залежно від клімату і типу грунту глибина монтажу колектора може змінюватися, в середньому ж вона складає близько 1,5 м. Для збільшення площі та об'єму контуру при скороченні витраченої площі колектор краще укладати кільцями. Цей тип вимагає наявності на ділянці значної вільної площі, що не завжди можливо;
- з вертикальним розташуванням колектора, коли він розміщується в свердловині на глибині близько 200 м. Такий тип використовується у випадках, коли на ділянці не вдається виділити потрібну площу для установки теплового насоса або ж поверхню ділянки нерівна;
- водний, коли колектор монтується в водоймі (природному або штучному) на глибині нижче його промерзання. В цьому випадку колектор теж бажано розміщувати кільцями для економії площі. Для установки водного теплового насоса повинні бути дотримані деякі умови: обсяг води у водоймі повинен бути достатнім для отримання потрібної кількості тепла, а також глибина водойми повинна бути досить великою, щоб вода в ньому не промерзала до самого дна.
Переваги та недоліки теплового насоса
Отже, тепловий насос - це поєднання практично безкоштовною теплової енергії та екологічної чистоти. Чому ж тоді далеко не всі згодні поміняти на нього свої традиційні джерела тепла? Справа в тому, що поряд з незаперечними плюсами тепловий насос володіє і деякими недоліками. Розглянемо більш докладно і перші, і другі.
переваги
До переваг теплового насоса, як було зазначено вище, можна віднести невелике споживання електроенергії (для отримання 1 кВт / год тепла насос поглинає 0,3-0,35 кВт / ч) і нешкідливість для навколишнього середовища. Крім того, тепловий насос має високий рівень пожежної безпеки, не вимагає оснащення додатковою системою вентиляції і не потребує регулярного обслуговування. Регулює роботу системи виконується автоматично без втручання людей. По суті, якщо його правильно встановити і підключити, протягом 20 років можна просто забути про його існування і насолоджуватися теплом у будинку.
Ще одна перевага - можливість не тільки обігріву будинку в холодну пору року, але і його охолодження влітку. Для цього до колектора потрібно підключити систему «холодний стеля» і фен-койли. Таким чином, тепловий насос зможе замінити собою кондиціонери.
недоліки
А тепер пару слів про недоліки теплового насоса. Перший (і головний) з них - висока вартість обладнання і монтажу. Тепловий насос має досить складну структуру, до того ж оснащений автоматикою, що робить його досить дорогим задоволенням. До того ж його установка пов'язана з земельними роботами великих обсягів, що значно збільшує його вартість. Якщо Ви вирішили замінити їм газову систему опалення, витрати на переобладнання будуть окупатися багато років. При цьому потрібно врахувати ще й той факт, що середній термін служби теплового насоса становить 20 років, після чого потрібно проводити капітальний ремонт системи, що пов'язано знову-таки з земельними роботами і закупівлею нових елементів. Так що явна, на перший погляд, вигода від використання теплового насоса при найближчому розгляді може виявитися далеко не вигідною, тому краще заздалегідь все підрахувати і вирішити, чи потрібно Вам його встановлювати.
Чи варто використовувати тепловий насос для опалення будинку?
Підвівши підсумки, можна відзначити, що тепловий насос - це дійсно непогана альтернатива існуючим системам опалення. Можливо, через кілька років його вартість знизиться настільки, що з'явиться сенс його установки не тільки з екологічних міркувань, але і економічних. Поки ж (по крайней мере, в нашій країні) використання такого обладнання навряд чи знайде широке застосування.