Уже много раз сказано, что дороговизна и катастрофическая нехватка природных энергетических ресурсов дала толчок развитию так называемой альтернативной энергетике, о которой уже писал ProfiDom.com.ua. В настоящее время, человечество стремится достать энергию отовсюду, откуда только возможно. Одним из таких альтернативных способов добычи тепловой энергии и является тепловой насос.
Принцип работы тепловых насосов
Можно смело утверждать, что с тепловым насосом знакомы все, причем с самого детства. Другое дело, что большинство людей этого даже не подозревает. Речь идет об обыкновенном холодильнике – именно в нем наглядно представлена работа такого устройства, только назначение у него немного иное. Если вы обращали внимание, то кроме холода, сохраняемого в холодильнике, его оборудование также вырабатывает и тепло (кстати, оно отбирается у продуктов, находящихся в холодильнике). Это видно по задней панели, которая, как правило, все время горячая. Именно это тепло направляют тепловые насосы на обогрев дома.
Точно по такому же принципу современные тепловые насосы могут отбирать тепло из почвы, воды и даже воздуха. Наибольшую эффективность в работе показали тепловые насосы, берущие энергию почвы или воды. С воздухом дела обстоят немного хуже, так как его температура в зимний период низкая, и тепла из него можно извлечь не так уж много.
Если разбираться более подробно с принципом работы теплового насоса, то он выглядит, примерно, так.
Тепловой насос интегрирован в систему отопления, которая состоит из 2-х контуров + третий контур — система самого насоса. По внешнему контуру циркулирует незамерзающий теплоноситель, который забирает на себя тепло из окружающего пространства.
Попадая в тепловой насос, точнее его испаритель, теплоноситель отдает в среднем от 4 до 7 °C хладагенту теплового насоса. А его температура кипения составляет -10 °C. Вследствие этого хладагент закипает с последующим переходом в газообразное состояние. Теплоноситель внешнего контура, уже охлажденный уходит на следующий «виток» по системе для набора температуры.
В составе функционального контура теплового насоса «числятся»:
- испаритель;
- компрессор (электрический);
- капилляр;
- конденсатор;
- хладагент;
- терморегулирующее управляющее устройство.
«Закипевший» в испарителе хладагент по трубопроводу поступает в компрессор, работающих от электроэнергии. Компрессор сжимает газообразный хладагент до высокого давления, что, соответственно, приводит к повышению его температуры.
Теперь уже горячий газ далее попадает во другой теплообменник, который называется конденсатором. Здесь тепло хладагента передается воздуху помещения или теплоносителю, который циркулирует по внутреннему контуру системы отопления.
Хладагент остывает, одновременно переходя в состояние жидкости. Затем он проходит через капиллярный редукционный клапан, где «теряет» давление и вновь попадает в испаритель.
Цикл замкнулся и готов к повтору!
Системы отопления на тепловых насосах
Все системы отопления, основанные на принципе работы теплового насоса, состоят их трех основных частей – это зонд, посредством которого осуществляется отбор тепла, непосредственно сам тепловой насос и привычная всем жидкостная система отопления. Начнем по порядку.
1. Зонд. По сути это обширная система трубопроводов, представляющая собой огромный змеевик, помещенный в грунт или в воду, или же если речь идет про тепловой насос воздух-воздух, размещенный на продуваемом всеми ветрами придомовом участке. В задачи зонда входит сбор тепловой энергии из определенной среды и ее передача тепловому насосу.
2. Тепловой насос. С принципом его работы мы уже ознакомились. Единственное, о чем здесь можно еще рассказать, так это о его видах. А их несколько.
- Грунт-вода. Призван извлекать тепло из почвы и передавать его посредством жидкости к отопительным приборам.
-- Тепловой насос вода-вода. Извлекает тепло из жидкости и с его же помощью передает отопительным приборам дома.
- Вода-воздух. Тепло, выделенное из воды, передается в дом посредством системы воздушного отопления.
- Тепловой насос воздух-воздух. Работает в паре с системой воздушного отопления и извлекает тепло из воздуха.
3. Система отопления. Важным ее элементом является теплообменник – именно от его способности передавать тепло из одной среды в другую во многом зависит эффективность использования ресурсов теплового насоса.
Однако, не следует считать, что отопление дома тепловым насосом оправдано на все 100%. Это не панацея и уж тем более не нескончаемый бесплатный источник энергии. Для работы теплового насоса требуется электрическая энергия, которой понадобится не так уж и мало. Чтобы добыть 10кВт тепла, тепловому насосу понадобится израсходовать порядка 2,5–3кВт электрической энергии.
Сравнивать киловатты тепла и киловатты электричества, как это делает большинство реализаторов этой продукции, не совсем правильно. Здесь нужно исходить из экономической составляющей. Сколько понадобится денег, чтобы обогреть дом, например, в течение суток – не намного меньше, чем на эту работу затратит обыкновенный электрический котел. Кроме того, всю мнимую экономию энергоресурсов сводит на «нет» высокая стоимость установки подобной системы отопления – срок ее окупаемости исчисляется несколькими десятками лет, особенно если учесть все нюансы ее работы.
Преимущества и недостатки тепловых насосов
Дело в том, что с понижением температуры окружающей среды эффективность установки резко падает, и уже при температуре воздуха в -5˚С агрегаты начинают потреблять чуть ли не вдвое больше электрической энергии от заявленного производителем. А что будет в условиях наших суровых зим?
Для эффективной работы такой системы необходим источник тепла изолированный от внешних факторов – прав тот, кто использует в качестве источника энергии подземные водоемы, чья температура намного выше, чем у почвы или воды подо льдом. Вспомните, насколько промерзает почва в ваших широтах? На метр или больше? Для эффективной работы зонд придется закопать в три, а то и четыре раза глубже. Такой подход к делу повлечет за собой увеличение стоимости установки отопления тепловым насосом.
