Янв 20, 2013
Тепловые насосы
Этот способ отопления не требует использования сгораемого топлива. Понадобится только электроэнергия, но в количестве в разы меньшем, чем при отоплении с помощью тэнов. Фактически принцип действия тепловых насосов такой же, как в холодильнике, только «наоборот».
Энергия добывается из окружающей среды: воздуха, воды или грунта. В помещении или, реже, прямо на улице ставится сам насос, через него прокачивается воздух или жидкость, которые охлаждаются в насосе, а отбираемое тепло используется для нагрева теплоносителя — жидкости или воздуха. Причём нам не слишком важна температура теплоносителя наружного контура — мы просто делаем его чуть холоднее. Много тепла отбирать незачем, это приводит к возрастанию энергозатрат, проще менять скорость прокачивания теплоносителя. Таким образом, мы можем греть либо теплоноситель системы отопления, либо непосредственно воздух в доме.
Соответственно и все насосы подразделяются на шесть видов: они могут отбирать тепло у воздуха, воды или грунта и независимо от источника тепла отдавать его в воздух или жидкостную систему отопления. В первую очередь указывается наружный источник тепла, во вторую — тип внутреннего теплоносителя. Основная характеристика насоса — его эффективность (СОР: Coefficient Of Performance), т.е. отношение тепловой производительности к затратам энергии. Тут могут указываться разные значения: энергопотребление только компрессора, всей системы или даже некий «средний» с учётом работы дополнительных ТЭНов.
Чтобы понять особенности встретившейся методики подсчёта, надо посмотреть их в соответствующем стандарте. А в общем, несколько значений СОР указывается в основных параметрах любого теплового насоса, при разных температурах источника тепла и теплоносителя, подаваемого в помещение. Найти несложно, это строка, в которой есть что-то типа «А—7/ W30», в ней заодно указан и тип насоса: А — «воздух», W — «вода», В — «грунт» (или «рассол» — конечно, эта буква может встретиться только в первой части обозначения), а цифра — температура. Кстати, «—7» означает именно —7 °С, а не +7, как можно подумать на первый взгляд.
Наиболее эффективны в наших условиях грунтовые насосы, получающие энергию от земли. Тут есть два варианта создания первичного теплообменника — системы труб для отбора тепла у земли. Если использовать тепло верхнего слоя почвы, прогреваемого солнцем, нам потребуются масштабные земляные работы на значительной площади, но копать придётся на небольшую глубину — 2-3 метра. Для этого нужен участок площадью в сотни квадратных метров, свободный от строений и деревьев, словом, без тени. Это так называемые грунтовые коллекторы.
Немного дороже обойдётся вертикальное бурение (грунтовые зонды), зато и свободная площадь им нужна небольшая. Чтобы отопить дом среднего размера, потребуются зонды общей глубиной в несколько сот метров. Точный расчёт напрямую зависит от типа грунта, а стоимость бурения — от глубины. Для сокращения затрат пробуривают несколько зондов глубиной 50—100 метров неподалёку друг от друга. Температура на глубинах, начиная от 8—10 метров, в общем, одинакова, «подпитка» теплом идёт от ядра Земли.
В обоих случаях после раскапывания или бурения укладывают теплообменник — трубу, через систему распределителей подсоединяемую к насосам, и засыпают её. Технические особенности укладки теплообменника, конечно, есть, но не будем на них останавливаться, всё равно вряд ли его будут раскапывать: срок службы исчисляется десятками и сотнями лет.
Примерно так же выглядит первичный теплообменник «водяных» тепловых насосов: его контур или «притапливают» в подходящем водоёме, или используют пару скважин: вода забирается из одной, проходит через теплообменник насоса и сливается во вторую скважину. Конечно, такую конструкцию можно использовать только там, где грунт достаточно проницаем.
«Воздушному» тепловому насосу первичный контур не нужен, воздух с помощью вентилятора подаётся прямо в первичный теплообменник самого насоса. Но он менее эффективен при низких температурах.
Примечательно, что с помощью тепловых насосов можно и собирать тепловую энергию, и отдавать её наружу для охлаждения дома в летний период (такой модуль часто предлагается в качестве опции). Различают активное и пассивное охлаждение. При активном насос работает «как холодильник» (по такому же принципу работает и кондиционер). При пассивном компрессор отключён, теплоноситель из первичного контура забирает тепло у вторичного напрямую через отдельный теплообменник. В жару вода и грунт обычно холоднее, чем воздух, так что технически это несложно.
Что касается внутреннего контура, т.е. самой системы отопления здания, то воздушное отопление стоит дешевле, но сделать с его помощью раздельное регулирование по разным комнатам вряд ли удастся. Жидкостное, наоборот, позволяет лучше регулировать температуру, что в итоге приведёт к уменьшению затрат на эксплуатацию. Рабочий коэффициент отопления для насосов — от 3-4 («воздух—») до 5-6 («грунт—»), это дешевле, чем жидкое топливо, и очень близко по цене к газовому отоплению.
Чаще всего у нас предлагаются тепловые насосы с системой жидкостного отопления, а в качестве источника энергии может использоваться и грунт, и вода,- и воздух. Некоторые модели тепловых насосов и солнечных коллекторов мы рассмотрим на следующих страницах.