Чому теплові насоси є найприбутковішою та найперспективнішою альтернативою газовому та електричному опаленню?
Теплові насоси – це обладнання, яке завдяки технології множить теплову енергію альтернативних джерел (ґрунт, навколишнє повітря, підземні води) і передає її в систему опалення.
Сонце та повітря є джерелами невичерпного низькотемпературного тепла. Ця теплова енергія є безкоштовною та відновлювальною.
Тепловий насос передає або перекачує теплову енергію з одного середовища в інше. Принцип роботи теплового насоса описано далі в статті.
Як працює тепловий насос?
У конструкції насосів, а також у холодильних установках використовується контур з холодоагентом, що циркулює в ньому, здатним кипіти навіть при мінімальному нагріванні. Тільки тепловий насос для опалення працює як «зворотний холодильник».
Як працює тепловий насос
Роботу теплового насоса можна поділити на 5 етапів:
- кипіння фреону в випарнику
- компресія холодоагенту компресором
- теплопередача від конденсатора до опалювального контуру
- проходження охолодженого конденсованого холодоагенту через дросельний клапан
- повернення охолодженого та рідкого фреону до випарника
Теплові насоси призначені для опалення та охолодження. Додаткова функція – нагрів води для побутового або промислового використання. Це найбільш функціональне обладнання в порівнянні з будь-якими котлами або кондиціонерами.
Тепловий насос працює дуже економічно, оскільки споживає енергію лише для роботи компресора та циркуляційних насосів. Енергетична ефективність теплових насосів дуже висока. Коефіцієнт перетворення енергії досягає 4-6 і навіть вище. Це означає, що кожен кіловат споживаної енергії перетворюється тепловим насосом у 3-5 кіловат тепла, яке використовується для обігріву будинку або нагріву води.
Вам доведеться платити в кілька разів менше за опалення будинку або нагрів води, ніж якби використовувався електричний котел або котел. Витрати на опалення можуть бути знижені до 75-80%!
За чинними тарифами на газ газовий котел в 2-3 рази дорожчий в експлуатації, ніж тепловий насос.
Як працює тепловий насос для опалення будинку?
Тепло можна отримати з:
- грунтових вод на глибині 15-20 м;
- близького водоймища;
- грунтових пластів з горизонтальним колектором на глибині до 1.2-1.5 м;
- глибоких свердловин до 40-50 м глибиною.
Існує ще багато способів використання технології теплових насосів для зменшення теплових втрат і зниження витрат на опалення.
Наприклад, при використанні надлишкового тепла з технологічних процесів, тепла стічних вод та в багатьох інших випадках.
Типи теплових насосів
Існують системи, які використовують геотермальне тепло, тепло з повітря або установки, які видобувають гідротермальне тепло. Виділимо кілька основних типів теплових насосів.
Тепловий насос з ґрунтовим джерелом
Тепловий насос з ґрунтовим джерелом – це система, яка отримує надлишкове тепло з шару поверхневого ґрунту, глибоких свердловин або близького водоймища.
Температура ґрунту на глибині нижче шару, що замерзає взимку, завжди позитивна – до 5-10 (° C). Тепло, накопичене влітку, достатньо для того, щоб тепловий насос з ґрунтовим джерелом обігрівав приміщення взимку.
Для відведення тепла укладається трубчастий пластиковий колектор або опускаються подвійні зонда, в яких циркулює охолоджувач, що не замерзає в зимових умовах. Чим більше житлового простору, тим довші труби колектора або глибина зонда. Специфічна потужність відведення тепла для різних ґрунтів може варіюватися від 8 до 32 Вт/м². Також враховуються характеристики ґрунту та його шарів, що вимагає геологічних досліджень.
Якщо поблизу будинку є ставок або водосховище з достатнім об'ємом води та глибиною, спіралі та кільця пластикового колектора поміщаються в нього до глибини (до дна).
Тепловий насос вода-вода
Тепловий насос вода-вода, принцип якого базується на видобутку тепла з підземних вод, досить складний в установці. Температура води на глибині постійна протягом року – близько + 10 ° C.
Для установки такого теплового насоса необхідний аналіз глибини водного горизонту, кількості, якості та чистоти води. Його продуктивність в плані тепла або холоду не залежить від атмосферних умов або зміни пори року. Коефіцієнт перетворення енергії теплового насоса вода-вода високий – COP до 5 і вище, але установка та обслуговування є проблематичними.
Тепловий насос вода-вода для опалення є вигідним варіантом лише за умови компетентного підбору та розрахунку обладнання, а також висококваліфікованої установки та пусконалагоджувальних робіт.
Ціна геотермальних та водяних теплових насосів висока через необхідність попередніх обстежень та дорогих монтажних робіт.
Тепловий насос повітря-вода
Такий тепловий насос є більш доступним за ціною та в установці. Він найкраще підходить для інтеграції в модернізовану систему опалення, а також легко встановлюється і швидко окупається при впровадженні в новому будинку. Оскільки його теплові характеристики залежать від температури зовнішнього повітря, вигідно використовувати повітряний тепловий насос у бівалентних схемах, з резервним другим джерелом тепла.
Загальна потужність теплового насоса з резервним джерелом стає майже вдвічі меншою за його вартість, але енергетична ефективність та економічність загальної системи теплопостачання залишаються оптимальними.
Виділяють моноблочну конструкцію або комплект, що включає зовнішні та внутрішні блоки. Інверторний повітряний тепловий насос точно та економічно реагує на пріоритетні навантаження для тепла, гарячої води або холоду. Коефіцієнт енергетичної ефективності таких систем досягає 5 і більше, вони здатні працювати навіть при зовнішніх температурах до -25 ° C. Це найпопулярніші теплові насоси для використання в помірному кліматі на більшій частині території України.
Такі моделі є доступним варіантом з точки зору кліматичних умов для швидкоокупного проекту модернізації опалення або установки в новому будинку як у містах-мільйонниках, так і в регіонах.
Відмінним прикладом повітряного теплового насоса є серії Arctic Home Basic та Arctic Home Smart, високопродуктивне обладнання британського бренду Mycond.
Тепловий насос повітря-повітря
Використовуючи тепло з вентиляції або зовнішнього повітря, тепловий насос повітря-повітря подібний за принципом роботи до кондиціонера для охолодження/опалення, але з пріоритетом роботи на опалення. Цей тепловий насос використовується як система, що дозволяє заощаджувати гроші на опаленні вашого будинку не лише в Європі, але й в Україні.
Крім того, такі теплові насоси можуть бути оснащені комплектом для приготування гарячої води та відрізняються високими показниками сезонної енергетичної ефективності.
Існують також інші схеми систем теплових насосів:
- грунтово-повітряний тепловий насос;
- сольовий водяний тепловий насос;
- інші.
Теплові насоси використовуються для нагріву води в басейнах або технологічних процесах, в деяких промислових сферах або в будівництві для обігріву будь-якого комерційного об'єкта.
Переваги теплових насосів
- Інноваційні технології для теплопостачання, кондиціонування повітря та гарячого водопостачання, представлені в одному пристрої – тепловому насосі.
- Економічні та в кілька разів нижчі витрати на опалення та гаряче водопостачання.
- Екологічно чистий тепловий насос, без викидів CO2 та забруднення навколишнього середовища.
- Пожежна безпека, немає потреби в нагляді, погодженні, постійному моніторингу безпеки обладнання.
- Інтелектуальне управління та економічні режими роботи, контроль мікроклімату за допомогою датчиків температури та вологості.
- Контроль різних температурних опалювальних контурів: радіатори та підлогове опалення.
- Кондиціонування та опалення з тепловими насосами та фанкойлами.
- Грунтовий тепловий насос, ціна якого висока, є економічно вигідним варіантом для опалення нового будинку без газу, особливо в умовах обмеженого електропостачання для будинку.
Висновки
Тільки висококваліфіковані спеціалісти можуть вибрати правильний комплект обладнання теплового насоса, що працює за тією чи іншою схемою, з прив'язкою до конкретного розділу приватного будинку, з урахуванням інженерних систем та планування будівлі.
Правильні розрахунки визначають: вартість системи, її ефективність та надійність. Теплові насоси є інноваційними системами з складним монтажем та інтелектуальним управлінням. Для реалізації таких проектів необхідно звертатися до професіоналів, щоб вибрати найбільш підходящий комплект обладнання з точки зору потужності та ціни та розрахувати економічну вигоду від його впровадження.
