Что такое тепловой насос?

Недавно мы писали о рекуператорах — они позволяют возвращать в дом тепло и окупаются где-то за два года. Однако способы сэкономить на отоплении ими не ограничиваются. Кроме рекуператоров, которые возвращают тепло в пассивном режиме, есть ещё и тепловые насосы. Они активно извлекают тепло из внешней среды или отработанного воздуха. Эти системы гораздо более хитрые и более дорогие. Срок их окупаемости порядка 10-15 лет, а время до капитального ремонта — 20-25. Если вы из тех, кто планирует по-настоящему надолго — эта статья для вас.

Мы не будем погружаться в технические детали и выписывать формулы: это можно найти в специализированной статье

Принцип работы теплового насоса

1205_heat_pump[1].jpgРаботающий кондиционер откачивает из помещения тепловую энергию и выбрасывает её в окружающее пространство. При этом количество тепла, выброшенного на улицу, оказывается больше того что, выделил бы простой электрический обогреватель, потребивший столько же электрической энергии, сколько и кондиционер.

А что, если запустить кондиционер в другую сторону и использовать его как обогреватель? Тогда, используя в качестве теплового резервуара воздух за бортом, можно тратить 1 кВтч электричества, а получать при этом 3 кВтч тепловой энергии. И действительно, практика и расчёты показывают, что перекачивать уже готовое тепло гораздо выгоднее, чем создавать его.

Итак, тепловой насос — это кондиционер наоборот. Он забирает тепло во внешней среде и направляет в дом. И он может это делать, даже если температура за бортом меньше, чем дома.

Главный недостаток тепловых насосов

3[1].gifНа карте показано, сколько единиц энергии тепла вы получите на одну единицу единицы электрической энергии. Обратите внимание: чем климат теплее, тем рекуперация эффективнее.

Чем ниже температура за бортом, тем у теплового насоса ниже эффективность. Например, в районе Москвы, где средняя температура отопительного периода -3℃, эффективность может достигать 1:4.5, а если вы установите эту систему где-нибудь в Сибири, где «среднеотопительная» температура порядка -10℃, то эффективность упадёт до 1:4 (то есть на 1 кВтч электричества вы будете получать всего лишь 4 кВтч тепла).

Такая вот злая ирония: тепловой насос лучше всего работает там, где он не особенно и нужен — в тёплых регионах. Но тем не менее решение его установить всё равно имеет смысл.

Какие бывают тепловые насосы?

31[1].jpg

В сущности, система обогрева на основе теплового насоса состоит из двух контуров: того, что втягивает тепло снаружи, и того, что внутри дома. В них могут циркулировать различные хладагенты, но об этом мы говорить не будем — важнее другое.

Если с тепловым контуром внутри дома всё понятно: он представлен батареями и тёплым полом, то где же можно найти источник тепла? Есть три варианта: вода, воздух и земля.


Земля

image-teplovoy-nasos-grunt-voda[1].jpg

Нам повезло жить на огромном шаре расплавленной магмы: её тепло просачивается через тонкую земную кору и немного согревает нас: тепловой поток радиационного тепла земли равен примерно 0,15Вт на м2. Тысячекратно меньше, чем от солнца, но тем не менее. Поэтому даже на относительно небольшой глубине температура остаётся положительной и зимой. Так, в районе Москвы уже на глубине 2-3 метров температура грунта практически не меняется в течение года и равна примерно +3℃.

Поэтому контур забора тепла можно закапывать в землю. Для отопления дома площадью порядка 200м2 нужен участок примерно 20х20м, в котором будет закопано около сотни метров уложенного колечками шланга.

У этой системы есть недостаток. Численное моделирование показывает, что эффективность системы год от года будет неуклонно снижаться: земля вокруг забирающего тепло шланга будет подмерзать, и в течение лета грунт не будет успевать прогреваться. Каждый год температура земли в начале нового отопительного сезона будет ниже, чем в начале прошлого. Хорошая новость заключается в том, что через 5 лет система выйдет на стабильный режим и падение среднегодовой температуры грунта прекратится.

Второй серьёзный недостаток — вы создадите плохой микроклимат для корневой системы растущих на участке растений. Они-то привыкли, что зимой снизу идёт тепло, а не холод. Но если судьба растений вам не важна, это можно проигнорировать. Трава расти будет, и ладно.

Вода

nasos[1].jpg

Внешнюю часть теплового контура можно опускать в воду. Для этого используются пруды и реки: в районе Москвы температура у дна держится в районе +4С даже зимой. Контур затапливается на глубине не менее 2м. Чтобы шланг не всплывал, к нему прикрепляются грузы. Получается своеобразная сеть для подлёдной ловли тепла…
Недостатки решения очевидны: во-первых, дом должен быть расположен рядом с глубоким водоёмом, а это запрещено российским законодательством: располагать жилые дома рядом с водоохранной зоной запрещено. Ну а если водоём принадлежит вам лично, то есть риск, что шланг повредится и хладогент вытечет в воду. Будет ли это полезно для вашего пруда, вопрос открытый.

Воздух

air-heat-pump[1].jpgТемпература воздуха сильно меняется в течение года. И как вы сами догадываетесь, извлекать тепло из морозного воздуха — дело не очень благодарное, и тепловая эффективность насоса окажется мизерной: 10-40%.

Если же температура будет опускать ниже - 30 -40℃, то насос и вовсе может обмёрзнуть и выйти из строя. Невелика и мощность такого варианта: чтобы обогреть целый дом, понадобится с десяток модулей.

С другой стороны, воздушный тепловой насос легко и дёшево монтировать, и при определённой изобретательности можно заставить его откачивать тепло из воздуха, который удаляется через систему вентиляции.

В следующий раз мы поговорим о тепловых насосах подробнее: посмотрим, какие производители представлены на рынке, как установить их на своём участке и использовать тепловой насос совместно с рекуператором.

Комментарии
Пользователи еще не оставили ни одного комментария.