Что такое тепловые насосы?

Бесплатная энергия находится повсюду, и тепловые насосы — один из способов получить ее для использования в отопительной системе дома. Эти устройства работают как «холодильники наоборот», а также могут охлаждать помещение в жару. Благодаря высокому КПД, тепловые насосы позволяют существенно экономить на отоплении и кондиционировании. 

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Основной плюс отопительной системы с тепловым насосом — низкие расходы на эксплуатацию. Оборудование полностью окупается за 2-6 лет, в зависимости от выбранного типа насоса и погодных условий. 

Преимущества тепловых насосов: 

1. Высокая производительность. Тепловой насос вырабатывает намного больше энергии, чем тратит. Его коэффициент производительности  (отношение потребленной энергии к затраченной) обычно лежит в пределах от 3 до 5. 
2. Экологичность. Тепловой насос меньше вредит окружающей среде, чем котлы на электричестве или газе. Он не выбрасывает в атмосферу углекислый и угарный газ, оксиды азота, серы и другие опасные для здоровья вещества. 
3. Долговечность и надежность. Все процессы теплопереноса осуществляются в замкнутом контуре. Поэтому при правильной эксплуатации техника может работать 20-30 лет, после чего достаточно будет просто заменить износившиеся узлы. 
4. Несколько функций. Насос может работать на отопление, нагрев воды и охлаждение. 
5. Безопасность. Тепловые насосы не перегреваются. Они пожаробезопасны, а опасность взрыва исключена полностью. Насос можно остановить — жидкость в нем не замерзнет, а запустить его снова можно в любой момент. 

Чаще всего тепловые насосы устанавливают в частных домах — для них может понадобиться много места. Также нужно учитывать, что тепловые насосы: 

1. Требовательны к электросети — она должна быть трехфазной и рассчитанной на высокие пусковые токи. 
2. Сильно шумят во время работы — нужно хорошо изолировать котельную.
3. Требуют буровых работ — придется нарушить ландшафт участка. 

Правильно подобранный тепловой насос может обеспечить полную автономность от газа и комфортное теплоснабжение. 

Принцип действия 

Тепловой насос состоит из двух основных блоков — внешнего и внутреннего. Внешняя часть вбирает тепло из доступных источников, а внутренняя передает его домашней отопительной (или охлаждающей) системе. 

Внешняя часть — это система труб с хладагентом внутри. Он получает тепло извне и разогревается до температуры кипения (достаточно низкой). Жидкость испаряется и направляется в компрессор. 

В компрессоре газ сжимается — именно на это тратится электроэнергия, потребляемая тепловым насосом. При сжатии газ резко нагревается, превращаясь в горячий пар высокого давления. 

Пар переходит во внутренний блок системы. Его энергия передается системе отопления, водонагревательному оборудованию или теплому полу. Отдав все полезное тепло, пар охлаждается и сжижается.

Получившаяся жидкость направляется в расширительный клапан, где ее давление уменьшается. После этого хладагент снова поступает во внешнюю часть системы, чтобы забрать тепло от возобновляемого источника. 

Виды и требования

У тепловых насосов может быть несколько источников энергии — грунт (земля), вода, воздух. 

Земляные (грунтовые) тепловые насосы — наиболее популярные. Они делятся на два основных типа по способу расположения внешнего блока. 

При горизонтальном расположении внешний контур опускается под почву примерно на 1м (но обязательно ниже глубины промерзания, иначе система не будет работать). Промежутки между соседними трубами оставляют не менее 1,5 м, чтобы сбор тепла был эффективным. Из-за такого размещения для теплового насоса требуется большой земельный участок. Например, насосу на 10 кВт нужно около 400 м трубы.

Вертикальное расположение позволяет делать более компактную внешнюю часть для земляного насоса, но требует бурения скважин. Скважин может быть несколько (не менее 50 м каждая), а их общая глубина обычно не превышает 200 м.

Земляные насосы эффективны в зоне умеренного климата, лучше всего проявляют себя в глинистой почве, земле с близко подходящими грунтовыми водами и скальной породе. 

Водные тепловые насосы используют тепловую энергию ближайших водоемов — озер и рек (не промерзающих зимой полностью). Внешний контур размещается на дне, постоянно получает внешнее тепло и укладывается более компактно. Общая длина труб внешнего контура у водного насоса будет примерно на четверть ниже, чем у земляного горизонтального. Важно знать — к трубам придется дополнительно прикреплять груз, чтобы предотвратить их всплытие. 

Воздушные тепловые насосы забирают тепло из вентиляционных систем или атмосферы. Их можно использовать на подходящем производстве, например, в пекарнях и мастерских по изготовлению керамики. В частных домах такие системы можно использовать для реализации горячего водоснабжения в летний период. 

На тип теплового насоса сильно влияют свойства участка, но нужно учитывать и некоторые другие особенности. Для частного дома лучше выбирать модели с плавным стартом, которые бережно относятся к электросетям (например, разработки от Cooper Hunter). Есть возможность выбрать технику с пониженным уровнем шума (в частности, последние предложения от Midea). 

Производители и эксперты заявляют — с помощью правильно подобранного теплового насоса можно экономить до 60-80% средств на отопление!