Нерідко перед домовласником ставиться завдання, як спланувати опалення і гаряче водопостачання в своєму будинку. Реалізація системи опалення за допомогою твердого палива, газу і електрики несе в собі певні складності і витрати. Для організації теплообміну і ефективного енергозбереження за допомогою самооновлювється джерел енергії (природних грунтових, водних і повітряних ресурсів) використовується опалення тепловим насосом.

Різновиди теплових насосів

Існують теплові насоси наступних типів:

• земля і вода - із застосуванням води або розсолу, а також з використанням грунтового зонда. Грунтовий насос може бути встановлений за допомогою зонда на ділянці невеликій площі, або за допомогою колектора, прокладеного під рівнем промерзання грунту на великій земельній ділянці. Такий тепловий насос підходить для опалення та нагріву води будівель різного типу, не вимагає складного технічного обслуговування і довговічний;
  
• вода і вода - дана система є відкритою, використовується грунтова свердловина або озеро, річка, море (з фіксуванням шланга на дні водойми). Ефективне застосування теплового насоса для опалення будинку, пасивного охолодження повітря, а також для організації підігріву води;
  
• повітря і повітря - за принципом повітряної теплообміну. Повітряний тепловий насос отримує тепло з повітря зовні будівлі за допомогою випарного блоку. Таку систему використовують тільки для нагрівання повітря всередині приміщення;
  
• вода і повітря - з використанням грунтового зонда або свердловини, а також повітря. Дана система працює за принципом кондиціонера - з тією різницею, що здійснюється нагрівання не повітря, а води в якості теплоносія. Застосовується для опалення заміського будинку тепловим насосом, а також для організації гарячого теплопостачання.

 Переваги і недоліки

Серед переваг опалення будинку тепловим насосом можна назвати:

• енергозбереження і економічність - скорочуються витрати на опалення, теплові насоси постачають енергію для підтримки комфортної температури і нагрівання води при мінімальному енергоспоживанні від джерела електрики;
• універсальність застосування - дана система перекачує тепло з практично невичерпного резервуара енергії - природного середовища. Тепловий насос може використовуватися як в промислових об'єктах, так і в приватних будівлях. Сумісний з будь-циркуляційної системою опалення, може застосовуватися як для нагріву, так і для кондиціонування повітря. Тепловий насос може виступати в режимі пароохолоджувача - теплообмінника, який буде використовувати влітку надлишки тепла для нагріву води;
• зручність експлуатації - тепловий насос не потребує спеціально обладнаної системі вентиляції, захищений від перебоїв електроживлення, стійко і надійно працює в автономному режимі, не вимагає спеціального технічного обслуговування. Може використовуватися в бівалентних схемах систем опалення - спільно з газовим котлом або електрокотлом;
• екологічність - дана система безпечна для здоров'я людини, зволожує повітря, не виділяє в опалювальне приміщення потенційних алергенів, а також в навколишнє середовище шкідливих викидів, продуктів горіння;
• безпека застосування - дана система абсолютно вибухо- і пожежобезпечна, так як горіння палива, гази і токсичні суміші відсутні. При зупинці системи відсутня ймовірність замерзання рідини і подальшого виходу з ладу насоса.

Згідно відгуками про теплових насосах, ефективно їх використання в режимі низьких температур - наприклад, для водяного опалення підлоги. У спеку можливе застосування роботи теплового насоса для охолодження приміщення - тепло передається холодоагенту і виводиться з будинку через теплообмінник назовні. В процесі теплообміну система споживає електричну енергію значно економніше, ніж традиційні електрокотли.

До недоліків даної системи можна віднести:

• досить високу ціну теплового насоса щодо традиційних схем опалення. Наприклад, в порівнянні з установкою газового або електричного котла геотермальний насос (в якому в якості джерела теплової енергії виступає земля) обійдеться значно дорожче, витрати ж окупляться через тривалий час;
• тепловий насос займе таку ж площу в котельні, як і газовий котел. Додатково для вертикальних зондів з розрахунку на 1 кВт теплової потужності буде потрібно близько 25 м2 площі ділянки для розміщення, для горизонтальних - до 250 м2. Для розміщення в воді буде потрібно доступ до водойми і деяка його площа;
• тепловий насос відноситься до високоточної апаратури, що вимагає підключення до трифазної мережі. Слід врахувати, що запуск компресора характеризується високим пусковим струмом (можливо, буде потрібно пристрій плавного пуску);
• система опалення тепловим насосом, як правило, обладнана спіральним компресором, що характеризується значним рівнем шуму - незважаючи на застосування звукоізоляційних матеріалів. Таким чином, може знадобитися обладнання окремого приміщення котельні, а для високопотужних моделей від 40 кВт - обладнання його спеціальними звукоізоляційними матеріалами;
• буріння свердловин на увазі повторне благоустрій прилеглої земельної ділянки. Крім того, може знадобитися узгодження проведення бурових робіт.

Пристрій і принцип дії теплового насоса

Тепловий насос винайшов ще в дев'ятнадцятому столітті англійський фізик, пізніше його удосконалив австрійський інженер. У 40-х роках двадцятого століття придумали, як використовувати тепло, що виділяється при роботі морозильної камери для опалення будинку та нагрівання води. Надалі технологія опалення за допомогою теплового насоса набула поширення в 70-х роках - внаслідок розвитку світової тенденції енергозбереження. Попросту кажучи, тепловий насос функціонує за схемою, що нагадує роботу холодильника. В холодильному агрегаті тепло від продуктів харчування нагріває циркулює по трубах холодоагент, в системі теплового насоса, навпаки - в будинок переноситься накопичене в грунті, воді, повітрі або глибинних надрах тепло.

Основними компонентами теплового насоса є:

• випарник;
• конденсатор;
• понижуючий тиск дросельний клапан;
• підвищує тиск компресор, який живиться від електромережі.

Дані складові теплового насоса пов'язані в єдину замкнуту систему за допомогою трубопроводу, по якому циркулює в одній частині циклу рідина, в іншій газ. Температура кипіння холодоагенту близько 40 ° C, тому він може використовуватися з низькотемпературним тепловим джерелом, точка кипіння змінюється зі зміною тиску.

Система опалення за допомогою теплового насоса працює циклічно наступним чином:

• на колектор надходить рідина (може застосовуватися спиртової або соляний розчин, гліколева суміш), що поглинає тепло і доставляє його до насоса;
• на випарнику енергія передається холодоагенту - скипаючи і перетворюючись в газ, він відбирає тепло, що поставляється колектором з навколишнього середовища;
• газ, що потрапляє в компресор, стискається - і, нагріваючись, виштовхується в конденсатор;
• компресор виступає в ролі теплоотдатчика - нагріває теплоносій системи опалення в будинку, при цьому холодоагент знову переходить в рідкий стан і направляється в колектор.

Потужність теплового насоса

Необхідну теплову продуктивність насоса рекомендується розраховувати після утеплення вікон, а також стін і даху, виходячи з існуючих потреб будівлі. Можна провести орієнтовний розрахунок, виходячи з площі опалювальних приміщень і сумарного споживання гарячої води. Варто враховувати, що в середніх широтах тепловий насос зазвичай покриває близько 60% річної потреби теплової енергії для опалення, а також гарячого водопостачання.

Тепловий насос - відео