Тепловые насосы для отопления частного дома

Постоянный рост стоимости энергоносителей и их истощение привели к тому, что все больше ученых начинают искать альтернативные виды возобновляемой энергии. Особенно это касается области отопления и подачи горячей воды.

На сегодня основным энергоносителем для отопительных нужд служит природный газ и, хотя его стоимость остается относительно дешевой по сравнению с другими видами топлива, расход на его использование забирает значительную часть бюджета семьи.

Решением данной проблемы стала возможность использования тепловых насосов — систем, позволяющих извлекать тепло из окружающей среды без нанесения экологического ущерба. К тому же подобный метод отбора тепла не приводит к истощению каких-либо ресурсов, то есть может использоваться бесконечно.

Первая установка теплового насоса была создана в 40-х годах XX века, но популярность его использования пришла позднее.

Сегодня по всему миру ежегодно устанавливаются десятки тысяч подобных агрегатов. Положительные отзывы потребителей делают эти системы все более популярными, что приводит к появлению новых моделей и разработке более экономичных вариантов производства и монтажа, однако, стоимость все еще остается довольно высокой.

Как работает тепловой насос

Тепловой насос, по сути, является тем же самым устройством, что и холодильная камера или кондиционер, только принцип его работы заключается не в отборе холода и выводе тепла, а наоборот. Тепло забирается из окружающей среды, аккумулируется, обогащается и передается в теплоноситель.

Существует два принципа по которым работают насосы:

  • компрессионный, в нем для работы используется электроэнергия;
  • абсорбционный, в котором тепло может использоваться как энергия.

От того, каков источник, из которого извлекается тепло, различаются три вида тепловых насосов.

Принцип работы воздушного теплового насоса

Геотермальный

В такой системе ресурсом для извлечения тепла служит земля (грунт, скальные основания) или вода (водоемы, грунтовые воды).

Геотермальные насосы могут быть замкнутого и открытого типов, но из-за сложностей в использовании системы открытого типа, в основном используется первый вариант.

Геотермальный насос

Система замкнутого типа может быть:

  • горизонтальной, когда на глубине ниже уровня промерзания, обычно 1,5 метра и более, в горизонтальных траншеях укладывается коллектор в виде колец или просто извилистой формы. Подобный способ установки требует большую площадь свободной земли;
  • вертикальной, тогда для размещения коллектора бурятся скважины до 200 метров глубиной. Это самый распространенный способ так как он не требует большого пространства земли и подходит для домов на маленьких участках;
  • водной, ее монтаж аналогичен горизонтальному варианту, только в качестве среды используется водоем. Укладка производится ниже уровня замерзания воды. Этот метод наиболее экономически выгоден, но существуют специальные требования к объему воды в водоеме и степени ее замерзания;
  • с прямым теплообменом, который отличается от первых трех. В данной системе хладагент подается по трубам, изготовленным из меди, благодаря работе компрессора.

Геотермальный насос

Схема работы насоса

Эти трубы располагаются:

  • вертикально, для этого используют скважины длиной до 30 метров и до 80 см в диаметре;
  • под углом, в скважинах длиной 15 метров с диаметром 80 см;
  • горизонтально, ниже уровня замерзания почвы.

Подобная технология, дает возможность существенно снизить длину бурения скважин, и является очень эффективной и надежной.

Воздушный

В таком типе насосов воздух служит средой из которой забирается тепло.

Схема воздух-воздух
Принцип работы теплового насоса

Насосы, употребляющие так называемое вторичное тепло. Это может быть побочное тепло из системы центрального отопления. Такой вариант хорошо подходит для применения в промышленности, где по мере производства вырабатывается требующее утилизации тепло.

Плюсы и минусы использования тепловых насосов

Сравнение стоимости энергииТепловые насосы обладают рядом существенных преимуществ перед другими способами отопления:

  • экологичность и безопасность, наиболее важное преимущество. Эксплуатация оборудования использует возобновляемые источники тепла, не наносит никакого вреда окружающей среде, и является совершенно безопасной для потребителей. Она не выделяет побочных продуктов и гарантирует пожарную безопасность;
  • экономичность, хотя для работы насоса требуется источник электроэнергии, экономичность в применении остается очень существенной. При затрате в 1кВт электроэнергии вырабатывается до 5 кВт тепла. Тепловые насосы по уровню КПД превосходят любой современный способ добычи тепла в 3 раза. Также происходит значительная экономия на обслуживании и ремонте;
  • простота в использовании. Система теплового насоса, работает в замкнутом режиме, и обладает высокой степенью надежности, практически не подвержена поломкам на протяжении всего срока службы, который составляет 20 лет. Управление системой происходит автоматически и не требует от потребителя владений специальными навыками, достаточно просто следовать инструкции. Размер самого насоса компактен, не больше обычного холодильника;
  • дополнительная возможность использования в режиме охлаждения летом, для этого нужно будет просто подключить к насосу систему холодного потолка и фен-койл.
  • Тепловые насосы все еще дорого стоят.

К недостаткам относятся:

  • высокая стоимость оборудования и его установки, несмотря на то что использование тепловых насосов набирает популярность, их стоимость все еще остается на очень высоком уровне. Также монтаж системы требует очень точных расчетов и затрат, связанных с бурением скважин и прокладки труб. В среднем, затраты на оборудование и установку составят от 300 до 1200 долларов на 1кВт тепла. То есть для эффективного обогрева и подачи горячей воды в доме площадью в 100 м2, стоимость системы составит от 3000 до 12000 долларов. По истечении срока службы также потребуется дорогостоящая замена оборудования;
  • низкая температура нагрева воды, обычно она составляет 50-60 градусов по Цельсию, в некоторых системах этот показатель доходит до 75 градусов;
  • невозможность использования для обогрева отдельно взятой квартиры в многоквартирном доме.

Вывод

Тепловые насосы имеют значительное преимущество перед другими системами отопления, в первую очередь, благодаря их экологичности.

Несмотря на необходимость большого капиталовложения на начальном этапе, в долгосрочной перспективе они дадут значительную экономию средств. Их окупаемость составляет от 4 до 9 лет.

Сегодня из-за высокой стоимости немногие решаются на использование подобной системы, но благодаря современным технологиям производства и постепенному снижению цены, система тепловых насосов все больше будет применяться для обеспечения комфортной жизни.

Виды, цены и эффективность тепловых насосов для частного дома:

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Утепление в доме
Остались вопросы? Задавайте!