Тепловые насосы с системах отопления и горячего водоснабжения

Мы сталкиваемся с этим эффектом практически каждый день, пользуясь обычным холодильником. В нем тоже происходит перераспределение тепла от морозильника к стенке, температура которой значительно выше

Существует множество различных способов, как отопить помещения и подготовить горячую воду для потребителей: с помощью печей, котлов отопления, бойлеров косвенного нагрева, электронагревателей и так далее. В каждом из перечисленных способов энергия угля, нефти, газа, дров или падающей воды преобразуется в тепло. Но есть и принципиально иной вариант: тепловые насосы преобразуют низкопотенциальную энергию земли, грунтовых вод, рек, озер, морей, окружающего воздуха в тепловую, и с помощью теплообменников передают ее потребителям.

Тепловые насосы известны с 30-х годов ХХ века. Их с успехом применяют в Северной Америке и Европе. В России эта технология распространена пока не так широко. Одной из причин, кроме холодного климата, является доступность традиционных видов топлива и невысокая осведомленность людей о том, как получить тепло из альтернативных источников. Кроме этого, существует мощный экономический фактор. Тепловые насосы - это дорогостоящие системы отопления. У нас в стране программы субсидирования, чтобы население переходило на экологически чистые возобновляемые источники, пока не реализованы. Например, в некоторых странах Европы переход жилых и иных объектов на альтернативные источники отопления активно финансируется банками, которые получают государственные гарантии возврата кредитных средств.

Из школьного курса физики и собственного опыта мы хорошо знаем, что тепло от горячего тела переходит к холодному. В тепловых насосах всё с точностью наоборот: обогрев здания происходит за счет энергии земли, воды или воздуха, температура которых значительно ниже, чем температура внутри отапливаемого помещения. Вместе с тем, мы сталкиваемся с этим эффектом практически каждый день, пользуясь обычным холодильником. В нем тоже происходит перераспределение тепла от морозильника к стенке, температура которой значительно выше.

Тепловой насос включает в себя три основных агрегата: испаритель, компрессор и конденсатор. Они связаны между собой замкнутым трубопроводом, по которому циркулирует хладагент (фреон), имеющий очень низкую температуру кипения. Проходя по трубопроводу, уложенному в земле или по дну водоема, охлажденный теплоноситель нагревается на несколько градусов. В испарителе он отдает свое тепло во внутренний контур насоса, заполненный хладагентом, который при этом переходит из жидкого состояния в газообразное, а оттуда попадает в компрессор, сжимающий его. Так газ становится горячим. Далее он поступает в конденсатор, где отдает свое тепло теплоносителю из обратного трубопровода, который несет его к отопительным приборам. Температура хладагента падает, он становится жидким и снова попадает в испаритель. Цикл повторяется.

Трубопровод, в котором циркулирует теплоноситель, зарывают в землю на глубину от одного до трех метров. Никакой специальной подготовки почвы не требуется. Желательно использовать участок с влажным грунтом, а лучше - с близко проходящими грунтовыми водами. Впрочем, трубопровод можно укладывать и в сухой грунт, необходимо только увеличить его длину. Для теплового насоса производительностью 10 кВт потребуется трубопровод длиной до 400 метров, который можно уложить на участке 40 соток. При таком размещении существенного влияния на садово-огородную растительность он оказывать не будет.

Тепловой насос может зимой обогревать помещение, а летом работать как кондиционер, охлаждая его. В этом случае, вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фанкойлы. Также можно параллельно греть воду для хозяйственных нужд. Срок службы тепловых насосов достигает 15-20 лет до капитального ремонта, а их общий ресурс - 50 лет и более. Срок службы компрессора - наиболее технологичного и важного элемента системы - может достигать 20-30 лет и более. Кроме этого, как показывают расчеты, если газовые и тепловые сети находятся на значительном расстоянии от потребителей тепла или такой объект находится в местах, где нельзя проводить крупномасштабные земляные работы, например, в особо охраняемых территориях, имеющих историческую и культурную ценность, то затраты на установку теплового насоса могут быть сравнимы, а иногда и меньше, чем при сооружении котельной, работающей на природном газе.

Тепловые насосы - это экологически чистый метод отопления и кондиционирования, так как в нем используется возобновляемые источники энергии. Тепловые насосы взрыво- и пожаробезопасны. Нет топлива и открытого огня, никаких вытяжных труб, отсутствуют опасные газы. Тепловые насосы комфортно эксплуатировать. Они работают бесшумно, а независимая от погоды автоматика и мультизональный контроль создают желаемый микроклимат в помещениях.

Для обогрева помещений тепловыми насосами можно задействовать и скальные породы, но идеальный вариант - воды ближайшей реки или озера. Трубопровод укладывается по дну водоема и оснащается грузом, чтобы не всплывал. Сегодня водами Балтийского моря полностью отапливается Стокгольм. Существует подобная теоретическая возможность, например, и для Красноярска. Как утверждают эксперты, температура воды при этом опустится, и зимой в районе города на Енисее установится лед. Но это перспектива далекого будущего, а пока тепловые насосы в России делают еще только первые шаги. Одним из препятствий в их продвижении может служить, как ни странно, наша обеспеченность другими ресурсами.

Тепловые насосы потребляют в 4 раза меньше электроэнергии, чем электрические котлы аналогичной мощности. Насосы не засоряют атмосферу вредными выбросами, что уже давно стало бичом больших городов. Тепловые насосы могут стать успешной альтернативой традиционным источникам тепла.