Що таке теплові насоси?

Безкоштовна енергія знаходиться всюди, і теплові насоси — один із способів отримати її для використання в опалювальній системі будинку. Ці пристрої працюють як «холодильники навпаки», а також можуть охолоджувати приміщення в спеку. Завдяки високому ККД, теплові насоси дозволяють істотно економити на опаленні та кондиціонуванні.

Переваги та недоліки теплових насосів

Основний плюс опалювальної системи з тепловим насосом — низькі витрати на експлуатацію. Устаткування повністю окупається за 2-6 років, в залежності від обраного типу насоса та погодних умов.

Переваги теплових насосів:

1. Висока продуктивність. Тепловий насос виробляє набагато більше енергії, ніж витрачає. Його коефіцієнт продуктивності (відношення спожитої енергії до витраченої) зазвичай лежить в межах від 3 до 5.
2. Екологічність. Тепловий насос менше шкодить довкіллю, ніж котли на електриці або газі. Він не викидає в атмосферу вуглекислий і чадний газ, оксиди азоту, сірки та інші небезпечні для здоров'я речовини.
3. Довговічність і надійність. Всі процеси теплопереносу здійснюються в замкнутому контурі. Тому при правильній експлуатації устаткування може працювати 20-30 років, після чого потрібно буде просто замінити зношені вузли.
4. Кілька функцій. Насос може працювати на опалення, підігрів води та охолодження.
5. Безпека. Теплові насоси не перегріваються. Вони пожежобезпечні, а небезпека вибуху виключена повністю. Насос можна зупинити — рідина в ньому не замерзне, а запустити його знову можна в будь-який момент.

Найчастіше теплові насоси встановлюють у приватних будинках — для них може знадобитися багато місця. Також потрібно враховувати, що теплові насоси:

1. Вимогливі до електромережі — вона повинна бути трифазною та розрахованою на високі пускові струми.
2. Сильно шумлять під час роботи — потрібно добре ізолювати котельню.
3. Вимагають бурових робіт — доведеться порушити ландшафт ділянки.

Правильно підібраний тепловий насос може забезпечити повну автономність від газу та комфортне теплопостачання.

Принцип дії

Тепловий насос складається з двох основних блоків — зовнішнього та внутрішнього. Зовнішня частина вбирає тепло з доступних джерел, а внутрішня передає його домашній опалювальній (або охолоджувальній) системі.

Зовнішня частина — це система труб з холодоагентом всередині. Він отримує тепло ззовні й розігрівається до температури кипіння (досить низької). Рідина випаровується та спрямовується в компресор.

У компресорі газ стискається — саме на це витрачається електроенергія, споживана тепловим насосом. При стисненні газ різко нагрівається, перетворюючись на гарячий пар високого тиску.

Пар переходить у внутрішній блок системи. Його енергія передається системі опалення, водогрійного обладнання або теплої підлоги. Віддавши все корисне тепло, пара охолоджується та зріджується.

Отримана рідина направляється в розширювальний клапан, де її тиск зменшується. Після цього холодоагент знову надходить в зовнішню частину системи, щоб забрати тепло від поновлюваного джерела. 

Види та вимоги

У теплових насосів може бути кілька джерел енергії — грунт (земля), вода, повітря.

Земляні (грунтові) теплові насоси — найбільш популярні. Вони діляться на два основних типи за способом розташування зовнішнього блоку.

При горизонтальному розташуванні зовнішній контур опускається під грунт приблизно на 1м (але обов'язково нижче глибини промерзання, інакше система не працюватиме). Проміжки між сусідніми трубами залишають не менше 1,5 м, щоб збір тепла був ефективним. Через таке розміщення для теплового насоса потрібна велика земельна ділянка. Наприклад, насосу на 10 кВт потрібно близько 400 м труби.

Вертикальне розташування дозволяє робити більш компактну зовнішню частину для земляного насосу, але вимагає буріння свердловин. Свердловин може бути кілька (не менше 50 м кожна), а їхня загальна глибина зазвичай не перевищує 200 м.

Земляні насоси ефективні в зоні помірного клімату, найкраще проявляють себе в глинистому ґрунті, землі з близько розташованими грунтовими водами та у скельній породі.

Водні теплові насоси використовують теплову енергію найближчих водойм — озер і річок (не промерзають взимку повністю). Зовнішній контур розміщується на дні, постійно отримує зовнішнє тепло й укладається більш компактно. Загальна довжина труб зовнішнього контуру у водного насоса буде приблизно на чверть меншою, ніж у земляного горизонтального. Важливо знати — до труб доведеться додатково прикріплювати вантаж, щоб запобігти їх спливанню.

Повітряні теплові насоси забирають тепло з вентиляційних систем або атмосфери. Їх можна використовувати на відповідному виробництві, наприклад, в пекарнях і майстернях з виготовлення кераміки. У приватних будинках такі системи можна використовувати для реалізації гарячого водопостачання в літній період.

На тип теплового насоса сильно впливають властивості ділянки, але потрібно враховувати й деякі інші особливості. Для приватного будинку краще вибирати моделі з плавним стартом, що дбайливо ставляться до електромереж (наприклад, розробки від Cooper Hunter). Є можливість вибрати техніку зі зниженим рівнем шуму (зокрема, останні пропозиції від Midea).

Виробники і експерти заявляють — за допомогою правильно підібраного теплового насоса можна економити до 60-80% коштів на опалення!