В умовах постійного подорожчання енергетичних ресурсів люди цікавляться альтернативними способами опалення приміщень у холодну пору року. Якщо в багатоквартирних будинках практично немає інших варіантів забезпечення тепла, крім централізованої системи, то на дачах, у котеджах та інших приватних будівлях можна організувати опалення різними способами. Одна з порівняльних новинок в Україні - теплові насоси. Хоча це дороге обладнання, що робить необхідним буріння свердловин під теплові насоси, з часом його використання повністю окупає себе. У статті розглянемо, що це таке, як працює тепловий насос для опалення будинку, яким він буває.

Що таке теплові насоси?

Під цим терміном маються на увазі пристрої, які забирають енергію з довкілля і перетворюють її на тепло для опалення будинку. Сонячні промені потрапляють на землю постійно, навіть у найсуворішу зиму, забезпечуючи безперервну віддачу тепла. Воно поглинається повітрям, ґрунтом, водоймами, крім того, із земних надр надходить також геотермальне тепло. За рахунок цього в глибинах ґрунту і водойм завжди зберігається плюсова температура.

Основний принцип роботи теплового насоса полягає в заборі цього тепла, підвищенні температури до потрібного рівня і передачі його в опалювальний контур будинку. Залежно від потужності та інших характеристик обладнання температура в контурі може досягати від 35 до 80 градусів. Робочою речовиною в такому пристрої виступає холодоагент фреон, як у холодильниках. Його функція - відбирання тепла в процесі випаровування і його передача (виділення) під час конденсації.

Тепловий насос складається з таких ключових компонентів:

1. компресор - підвищує температуру і тиск холодоагенту, стискаючи його;
2. розширювальний клапан - потрібен для різкого зниження тиску холодоагенту, що потрібно для терморегуляції;
3. випарник - теплообмінний елемент, перебуваючи в якому холодоагент поглинає тепло;
4. конденсатор - теплообмінник, але вже зі зворотною функцією - у ньому фреон віддає поглинуте тепло.

Принцип роботи теплового насоса будь-якого типу базується на термодинамічному циклі, який також називається зворотним циклом Карно. Його суть простими словами можна описати так: навколишнє середовище виступає холодним джерелом тепла, яке поглинається і передається обладнанням в опалювальний контур будинку за рахунок витрат електроенергії. Тепло присутнє навіть за від'ємної температури, тобто за умов, коли можливий рух атомів і молекул. Він припиняється тільки за абсолютного нуля за Кельвіном, що відповідає -273 градусам за Цельсієм. Тобто використання теплових насосів для опалення можливе навіть найсуворішою зимою.

Основні різновиди теплових насосів

Існує кілька класифікацій такого теплового обладнання, коротко позначимо кожну з них.

За використовуваним джерелом тепла виділяють три типи насосів:

• повітряний - бере енергію з атмосфери;
• геотермальний - також називається ґрунтовим і використовує теплову енергію ґрунту;
• гідротермальний, або водяний - забирає тепло з водойм.

Залежно від теплоносія, що використовується в опалювальному контурі будинку, бувають насоси "повітря-повітря", "вода-вода", "повітря-вода", "ґрунт-вода", "вода-повітря". За способом перетворення і передачі теплової енергії існують компресійні та абсорбційні насоси - докладніше про них розповімо далі.

Принципи роботи теплових насосів залежно від виду

Найпоширенішим виступає компресійне обладнання. Принцип дії теплового насоса цього типу полягає в розширенні та стисненні теплоносія, у процесі чого виділяється енергія, яка використовується для опалення приміщення. Ключові компоненти саме таких пристроїв ми описували вище. Подібні насоси характеризуються високою ефективністю, надійністю, простотою експлуатації.

Другий різновид - абсорбційне обладнання - працює за рахунок хладону та абсорбенту. У таких насосів продуктивність і ефективність ще вищі, проте вони помітно дорожчі за компресійні, тому поки що не так широко поширені для приватних будинків.

Принципи роботи теплових насосів залежно від призначення та їхні особливості

Тепер докладніше зупинимося на різновидах і роботі насосів залежно від того, звідки вони беруть енергію для перетворення тепла.

Повітряний насос

Таке обладнання буває двох типів:

1. "повітря-вода" - теплоносієм в опалювальному контурі будинку виступає вода, яку і нагріває пристрій забраною з повітря енергією, це найпоширеніший різновид, для встановлення якого не потрібні значні вкладення;
2. "повітря-повітря" - принцип роботи схожий з кондиціонером, тільки в цьому разі здійснюється не охолодження, а обігрів приміщення повітрям, яке проходить крізь внутрішні блоки обладнання.

Основна перевага повітряного теплового насоса - простота його встановлення з нуля або інтеграції в уже організовану систему. Тобто його можна монтувати і під час будівництва нового будинку, і під час капітального ремонту старого, і під час модернізації опалювального контуру.

Недолік у повітряного насоса теж є - він не забезпечить високу ефективність за сильних морозів. Наприклад, якщо у вашому регіоні взимку протягом тижня і більше тримається температура близько -20°С, таке обладнання не впорається з повноцінним опаленням будинку, необхідний альтернативний варіант.

Геотермальний насос

Ґрунтові пристрої демонструють вищу ефективність, а також стабільність роботи незалежно від пори року і температури навколишнього середовища, оскільки в глибинах ґрунту (приблизно на 100 м) t дорівнює 10-12 градусів тепла цілий рік. Завдяки високому коефіцієнту ефективності таке обладнання економічніше в плані споживання електрики, ніж повітряне.

Гідротермальний насос

Устаткування, що забирає енергію у води, дешевше в установці та обслуговуванні порівняно з попередніми типами, однак і тут є низка нюансів. Для водяного насоса необхідне близьке розташування природних водойм або підземних джерел, але:

1. попередньо потрібно отримати дозвіл на використання водних ресурсів у місцевої влади, а це не завжди просто;
2. водойма не повинна замерзати взимку, тому спосіб підійде не для всіх регіонів.

Треба також пам'ятати, що якість води має бути високою, інакше обладнання швидко вийде з ладу. Наприклад, надто жорстка вода, збагачена залізом і марганцем, згубна для насоса, тож знадобиться пристрій із додатковим антикорозійним захистом, а це дорожче. Крім того, критичне значення має потужність - за її нестачі опалювальна система не буде ефективною. Однак обладнання з високою потужністю дорожче в купівлі та експлуатації, оскільки витрачає більше електроенергії.

Відмінності теплового насоса від інших систем опалення

Порівняно з традиційними методами організації опалення приватного будинку, теплові насоси економічні у використанні та стабільні в роботі, хоча й дорогі на початковому етапі. Перелічимо їхні основні відмінності та переваги перед стандартними системами:

• не потребують регулярної заготівлі та зберігання палива, як твердопаливні котли та дров'яні печі;
• можна встановити в будь-якому місці, навіть у віддалених селах і на нових ділянках, де поки що немає газифікації;
• використовують безкоштовну енергію довкілля - ціна опалення буде помітно нижчою, ніж при обігріві електрикою;
• висока ефективність - 1 кВт обладнання перетворює на 3-6 кВт для опалення;
• універсальність - за необхідності пристрій може працювати і на охолодження, замінюючи стандартні кондиціонери влітку;
• простота використання - теплові насоси не потребують особливого обслуговування, а розібратися в їхній роботі досить легко.

Як працює тепловий насос простими словами?

Якщо зовсім спростити, тепловий насос працює за принципом холодильника, тільки навпаки. У холодильному обладнанні енергія (тепло) відводиться від камери і спрямовується на спеціальну решітку, що допомагає підтримувати низьку температуру у відсіку з продуктами. А теплові насоси забирають тепло з навколишнього середовища і передають його всередину приміщення, тобто відбувається зворотний процес.

Особливості організації геотермального опалення на ділянці

Облаштування опалювальної системи за допомогою геотермального насоса вимагає встановлення спеціальних зондів на достатню глибину або укладання цілого колекторного поля. При цьому варто пам'ятати про такі моменти:

• на початковому етапі від вас будуть потрібні значні витрати, проте в майбутньому геотермальний насос допоможе економити на опаленні;
• для буріння свердловин необхідно забезпечити доступ, щоб могла під'їхати спецтехніка, тому бажано займатися облаштуванням такої системи відразу після будівництва будинку, до ландшафтних робіт;
• враховуйте інженерні комунікації, розташовані під землею, - заздалегідь візьміть план ділянки з розміщенням труб та інших споруд, щоб випадково їх не пошкодити.

Послуги компанії Aquamen

Якщо ви задумалися про альтернативний спосіб опалення приватного будинку, фахівці нашої компанії готові реалізувати ідею. Напишіть або зателефонуйте нам для докладного обговорення проекту. В узгоджений час наші майстри приїдуть на ділянку, оглянуть її, порадять надійне обладнання та обговорять з вами подальші дії.

Висновки

Теплові насоси - хороша заміна традиційному опаленню, вони допоможуть у майбутньому значно заощаджувати ресурси та гроші, однак під час організації такої системи знадобляться чималі витрати. Займатися облаштуванням альтернативного опалення повинні професіонали.