Статьи

Выбор теплового насоса

Тепловой насос, схема

Идея использования природного тепла в качестве источника дополнительной энергии далеко не новая. Еще в девятнадцатом столетии этот принцип предложил английский ученый Кельвин. Много и плодотворно работал по этому вопросу и наш русский инженер Яблочков.

Самый удобный источник и носитель природного тепла - это вода. Но суть вопроса заключается не в том, чтобы просто использовать источник горячей воды. В тепловом насосе используется вода, находящаяся в колодцах, скважинах, в ручьях или в реке. То есть рассматриваются те источники, в которых вода зимой не замерзает.

Например, температура воды в реке подо льдом равна от 0 до +4 градусов тепла. В колодцах или скважинах температура воды может быть гораздо выше и достигает значения 8-10 градусов тепла. Все зависит от глубины колодца или скважины.

Теоретически, если такую воду прокачивать через батареи отопления в помещении с нулевой температурой, то воздух может прогреться до тех же 8-10 градусов. Если же это тепло каким-то образом сконцентрировать и поднять температуру хотя бы до 20-30 градусов тепла, то можно получить полноценный обогрев помещения за счет холодной (но не ледяной) воды. Таким устройством для концентрации тепла является тепловой насос. Это и есть суть идеи использования природного тепла для отопления помещения.

В принципе, температуру воды в системе отопления можно повысить и до более привычных значений. Однако при этом значительно снижается КПД отопительной системы (увеличиваются затраты электроэнергии на получение единицы тепла). В этом случае оптимальным решением является монтаж системы обогрева "теплый водяной пол", для которой 30-ти градусная вода является вполне приемлемым вариантом.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос - это нечто обратное от обычного бытового холодильника. В холодильнике используется резкое увеличение газа в расширителе. В результате, при увеличении объема газа, его температура резко падает и в морозильной камере холодильника возникает пониженная температура. В качестве охлаждающего газа используется легко испаряющаяся жидкость фреон или ее смеси.

Тепловой насос работает аналогично, но наоборот. Фреон, проходящий по емкости с холодной водой, имеющей температуру 8-10 градусов тепла, нагревается до такой же температуры. Т.е. фреон забирает тепло у воды. Затем, уже несколько подогретый, фреон закачивается насосом (компрессором) в емкость намного меньшего объема, где он самопроизвольно разогревается до гораздо более высокой температуры, концентрируя уже имеющееся тепло. Например, до температуры 20-30 градусов или выше. Остается только поместить этот подогреватель в емкость с водой для отопления и подать эту воду в батареи.

Естественно, что первичная вода выходит из теплового насоса с гораздо меньшей температурой. Т.е. первичная вода, имевшая температуру 8-10 градусов, будет охлаждаться до 1-2 градусов тепла. Как правило, эта вода направляется в другой колодец (скважину) для стока.

Исходя из вышесказанного, можно вполне ясно представить конструкцию теплового насоса и систему обеспечения его работы. Кстати, по этому принципу можно извлекать тепло не только из воды, но даже из почвы или из воздуха. Но, все же вода остается более удобным и технологичным источником тепла.

Как используется тепловой насос реально? Во-первых, нужен продуктивный источник воды. Практика показывает, что для достаточно качественного отопления помещения, объемом в 90 куб. метров, источник воды должен иметь производительность не менее 1 куб. метра воды в час. Далее, нужна еще одна скважина для стока воды с такой же производительностью. Это и есть основная трудность использования теплового насоса для обогрева жилого помещения. Естественно, без геологической разведки и бурения скважин не обойтись... Если этот вопрос будет решен положительно, то имеет смысл проводить дальнейшие работы.

Для монтажа теплового насоса, как правило, используется подвальное помещение дома. Например, тепловой насос марки Stiebel Eltron или Thermia Villa имеют в своем составе: непосредственно тепловой насос, накопительный бойлер для воды и пульт управления. Поэтому такую систему размещать в жилом помещении крайне нерационально.

Коротко о ценах... Хотя применение теплового насоса не требует расхода твердого топлива или газа, приобретение такого устройства не каждому по карману. Цена промышленных образцов варьируется в пределах от 1 тысячи до 8,5 тысяч долларов. Но сейчас фирма Thermia Eko и Stiebel Eltron начинают налаживать выпуск устройств по более низкой цене. Правда, это только пробные выпуски небольших партий тепловых насосов. Но стоит отметить, что последние модели тепловых насосов фирмы Thermia Eko замечательны тем, что способны извлекать и концентрировать природное тепло не только из воды, но также из почвы или из воздуха.

Такими же разработками сейчас занимаются и ряд других финских и скандинавских фирм, ведь применение тепловых насосов - дело очень перспективное, хотя и новое. В ряде государств Европы создаются специальные программы для развития и применения этих экологически чистых отопительных систем.