Зачем нужен тепловой насос? Как выбрать тепловой насос и в чем его преимущества?

Тепловой насос — это источник энергии для вашей системы отопления и горячего водоснабжения, а также одновременно может служить источником для системы кондиционирования. Основное отличие теплового насоса от других генераторов тепловой энергии (электрических, газовых и дизельных) заключается в том, что при производстве тепла до 80% энергии извлекается из окружающей среды. Тепловой насос «выкачивает» солнечную энергию из воздуха, грунта или озера, накопленную за теплое время года.

В каком случае стоит сделать выбор в пользу теплового насоса как основного источника тепла в доме? Какие положительные стороны? Прежде всего, выбирая тепловой насос, вы выбираете комфорт:

И, конечно, это экономия энергии и денег. На сегодняшний день в России стоимость производства тепловой энергии значительно зависит от вида «топлива»: самым дешевым является природный газ, затем дрова, электроэнергия и дизельное топливо. Однако, это только сегодняшняя ситуация, цена на энергоносители все время меняется.

Принцип действия теплового насоса

Система отопления в комплексе: геотермальный тепловой насос «Грунт-Вода» и водяной теплый пол

Источником энергии может быть грунт, скальная порода, озеро, вообще любой источник тепла с температурой от 1°C и выше, доступный в зимнее время. Это может быть река, море, сточные воды, выход теплого воздуха из системы вентиляции или система охлаждения какого-либо промышленного оборудования. Внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Материал трубопровода — ПНД. Диаметр трубопровода — 40 мм. Теплоноситель — 30% раствор пропиленгликоля (либо этилового спирта). Необходимая длина трубопровода, уложенного в землю или опущенного в скважину, рассчитывается по специальной программе.

При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Не обязательно использовать одну глубокую скважину, можно пробурить несколько не глубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину. Для предварительных расчетов можно использовать следующее соотношение: на 1 метр скважины приходится 50–60 Вт тепловой энергии. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной 200–170 метров.

При использовании в качестве источника тепла участка земли трубопровод зарывается в землю на глубину промерзания грунта (выбирается для конкретного региона). Минимальное расстояние между соседними трубопроводами — 0,8…1,2 м. Специальной подготовки почвы, засыпок и т. п. не требуется. Предпочтения к грунту — желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является помехой — это приводит лишь к увеличению длины контура.

Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода 20…30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 333–500 метров. Для укладки такого контура потребуется участок земли площадью около 400–600 кв. метров соответственно. При правильном расчете контур, уложенный в землю, не оказывает влияния на садовые насаждения, и участок может использоваться для выращивания культур точно также, как и при отсутствии внешнего коллектора.

При использовании в качестве источника тепла воды ближайшего водоема, реки, моря контур укладывается на дно. Этот вариант является идеальным с любой точки зрения: короткий внешний контур, «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом. Главное условие — водоём должен быть проточным и достаточным по размерам.

Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода 30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной 333 метра. Для того чтобы трубопровод не всплывал, на 1 погонный метр трубопровода устанавливается около 5 кг груза.

Водяной теплый пол и геотермальный тепловой насос — это наиболее эффективное сочетание. Энергия не только «производится» экономно, но и экономно используется! Водяной теплый пол — низкотемпературная система отопления (температура теплоносителя 35…50°C). Если же сравнивать ее с традиционной «радиаторной» (температура теплоносителя 70…90°C) системой отопления, то экономия тепловой энергии может достигать до 30–40%. Отношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой энергии тепловым насосом («КПД теплового насоса») во многом зависит от системы отопления, для которой поставляет тепло тепловой насос: чем меньше расчетная температура теплоносителя, тем больше эффективность теплового насоса. В силу технических ограничений температура, подаваемая в систему отопления из геотермального теплового насоса, не превышает 55°С, причем температура обратной воды не должна превышать 50°C.

Система отопления в комплексе: воздушный тепловой насос «Воздух-Вода» и водяной теплый пол

Воздушный контур — вместо того, чтобы извлекать энергию из скважин, земли или водоема теплонасосная установка собирает энергию из окружающего воздуха и сокращает потребление энергии до 75%. Однако, в силу технических причин, теплонасосные установки с воздушным контуром имеют ограничение в применении: минимальная температура наружного воздуха, гарантирующая работу установки -25°C, хотя на практике они работают и при температуре минус 30, и при минус 35 градусов. Есть модели, которые имеют стабильный коэффициент преобразования 5,64 (КПД теплового насоса) вплоть до -14°C.

Теплый пол и воздушный тепловой насос — это идеальное сочетание с точки зрения соотношения первоначальных затрат к эксплуатационным и, как следствие, к окупаемости. В этом случае не нужны дорогостоящие работы по укладке труб наружного контура, которые зачастую превышают стоимость самого теплового насоса.

На современном этапе развития воздушные тепловые насосы шагнули намного вперед по сравнению с геотермальными по количеству тепловой энергии, полученной за отопительный период в целом или за год, если установка эксплуатируется в круглогодичном режиме. Причем есть готовые решения, позволяющие получить на выходе из теплового насоса высокую температуру — 70 градусов, а это значит, что установку можно интегрировать в существующую радиаторную систему отопления, а также подогревать горячую воду до необходимой температуры без ТЭНа.

Кстати, тепловой насос вырабатывает тепло не только в отопительный период, тепло для системы горячего водоснабжения вырабатывается круглый год. А для среднего загородного дома затраты на приготовление горячей воды составляют около 15–20%.

Рассчитать проект