Теплові насоси – це пристрої з більш високим ККД, ніж котли. Використовуючи безкоштовну енергію природи, вони пропонують дешеве опалення будинку та технічну воду. У спеку вони можуть охолоджувати приміщення. Користувачі теплових насосів дуже задоволені ними, тому що вони працюють бездоганно та повністю автоматично.
Висока ефективність теплового насосу
Робота пристроїв заснована на досягненні максимально можливої ефективності перекачування тепла, що визначається коефіцієнтом COP = Q / Qe (Q – тепло, що передається в систему опалення, а Qe – електроенергія, що споживається).
Ефективність перекачування тепла тим вища, чим менша різниця температур між верхнім джерелом, яке є приймачем тепла в системі опалення, та нижнім джерелом, тобто постачальником тепла. У побутових установках ККД теплового насоса зазвичай становить 3-6, тобто пристрій, споживаючи 1 кВт\год електроенергії, передає 3-6 кВт\год теплової енергії систему опалення.
Моделі потужністю 7-10 кВт достатньо для добре утеплених будинків площею 150-200 м2 (теплове навантаження зазвичай становить 50 Вт/м2).
Необхідна потужність насоса розраховується так:
Наприклад: 180 м2 х 50 Вт/м2 = 9 кВт.
Дешеве опалення (або охолодження) тепловим насосом
У правильно спроектованій системі опалення із тепловим насосом загальне споживання електроенергії невелике. У разі використання теплового насоса витрати на опалення\охолодження також включають вартість електроенергії, що споживається циркуляційними насосами верхнього та нижнього джерела та електричними нагрівачами, встановленими всередині обладнання (такі енергоємні нагрівачі включаються час від часу, тільки за дуже низької температури повітря зовні). Крім основної функції опалення тепловий насос може охолоджувати будівлю, що дешевше, ніж традиційне кондиціювання повітря.
Вибір системи
Перш ніж розпочати проектування установки теплового насоса, необхідно прагматично вирішити всі питання, пов’язані з вибором джерела тепла:
- Земля
Наземні насоси ефективно працюють навіть у сильні морози, тому, на відміну від більшості повітряних насосів, вони можуть бути єдиним джерелом тепла в будівлі. Створення належного джерела заземлення для теплового насоса, хоч і збільшує витрати, але створює користувачам системи опалення стабільне джерело теплової енергії та фіксовані витрати на виробництво. - Повітря
Такі пристрої дешевші та простіші в установці, ніж ґрунтові насоси, тому що не вимагають дорогої установки. Ні розмір ділянки, ні природні умови довкілля (тип грунту, якість грунтових чи поверхневих вод) немає значення системи опалення.Однак повітряні насоси характеризуються нижчим ККД у порівнянні з іншими насосами, оскільки їхня ефективність залежить від температури зовнішнього повітря. Коли температура повітря в будинку падає, потужність опалення та значення COP падають.
- Ґрунтові та поверхневі води
Грунтова вода відмінно акумулює тепло, тому заслужено вважається найкращим донним джерелом енергетики. До недоліків цього джерела тепла можна віднести те, що часто містить надмірну кількість мінеральних сполук, наприклад залізо і марганець. Якщо параметри води погані, це впливає на ефективність обігріву тепловим насосом. Істотним мінусом води як джерела тепла можна вважати випадки, коли ефективність підземних вод чи скидних колодязів раптово знижується. Це з природними особливостями течії підземних вод, що важко передбачити.
- Система двох свердловин
Потрібно дві свердловини глибиною 6-15 м (лунки повинні доходити до водоносного обрію). Одна криниця забезпечує опалювальну систему водою з температурою близько 10°C, а інша — скидає її в землю після охолодження тепловим насосом.
- Вертикальний колектор
Здебільшого використовується на невеликих ділянках землі. Отвори завглибшки 30-50 м, вставляються П-подібні труби і система заливається антифризом. Завдяки стабільній температурі ґрунту на такій глибині тепловий насос працює ефективно, а вартість вироблення 1 кВт/год тепла залишається постійною та недорогою. Мінус – висока вартість буріння вертикальних зондів.
- Горизонтальний колектор (плоский і спіральний)
Його установка є ідеальним рішенням для великих ділянок землі з зрошуваним і глинистим ґрунтом (1 м2 ґрунту дає 30-40 Вт теплової енергії, а піщаний 10-15 Вт). Плоский колектор виготовлений з поліетиленових труб, прокладених нижче зони промерзання ґрунту та через відповідні інтервали (тобто на глибині 1,5-2,0 м та через інтервали 1-1,5 м).Якщо земля глиняста і волога, площа колектора повинна бути в півтора рази більша за площу будинку. Якщо земля піщана та суха, площу її поверхні необхідно збільшити до 5 разів. Спіральний колектор вимагає укладання труб у траншеях з інтервалом 3 м, що дозволяє уникнути видалення товстого шару ґрунту.
- Теплоприймачі (верхнє джерело)
Тепловий насос у поєднанні з великим низькотемпературним ресивером тепла забезпечує найвищий ККД. Саме з цієї причини його найчастіше проектують для низькотемпературної теплої підлоги з температурою води 28-35°С. Панельне опалення за бажанням може бути встановлене у стінах або стелі.Завдяки такій установці у тепліше півріччя можна охолодити приміщення. Якщо використовуються обігрівачі, вони повинні бути достатньо великими та пристосованими для роботи з водою з температурою близько 50°C. У багатьох будинках верхнє джерело тепла має змішану форму — теплу підлогу та радіатори.
- Тепловий насос
Джерело тепла включає тепловий насос потужністю 7-10 кВт, резервуар для гарячої технічної води та наземне джерело. Варто додати, що для даного типу опалювального приладу не знадобиться димар або котельня. Технологія теплового насосу зручна у тих місцях, де немає доступу до газової мережі.