Тепловой насос: от технических характеристик до критериев выбора

Чем практичнее тепловое устройство, тем выгоднее для владельца дома. Во-первых, такой агрегат автоматически становится универсальным. Во-вторых, обеспечивает немалую экономию, сокращая расходы на энергоносители. В-третьих, функционирует с максимальной отдачей и увеличенным КПД. Компания «Луч Тепла» предлагает одно из подобных устройств, способных выручить не только в мороз, но и в жару. К ним относятся тепловые насосы – альтернативные источники обогрева.

Принцип действия  

Тепловые насосы справедливо называют «холодильником наоборот». Несмотря на внешнее и конструктивное сходство, он функционирует по обратному термодинамическому циклу. Забирает низкопотенциальное тепло у воды, воздуха, грунта, передавая его фреоном (хладагентом).

Отопление загородного дома в этом случае простое. Циркулируя по трубопроводу, охлажденный теплоноситель прогревается. Затем попадает в теплообменник, где передает накопленное тепло на внутренний контур, заполненный хладагентом. Фреон обладает низким температурным порогом закипания: при -5 градусах и малом давлении он переходит в расширителе в газообразное состояние. Компрессор сжимает его до повышенной температуры. Нагретый газ переходит во второй теплообменник и отдает тепло отопительной системе.

Охладившийся фреон снова приобретает жидкое состояние, а прогретый теплоноситель отдает тепло элементам сети (потребителям). Подобный принцип обогрева идеально вписывается в отопление частного дома, но не в отопление в квартире.  

Конструкция

Тепловой насос включает в себя две базовые части:

1. непосредственно сам агрегат с испарителем, дросселирующим устройством, конденсатором и компрессором (это стандартная комплектация, которую предусматривает монтаж системы отопления дома);
2. сеть особых трубопроводов, уложенных в грунт (вертикально или горизонтально), подведенных к прибору с аккумуляцией тепла из воздуха либо опущенных на дно водоема.

Выбор конкретной модели зависит от состояния почвы, общей площади индивидуального участка, теплоизоляции дома, объема вероятных теплопотерь. А также – от уровня потребления электричества и горячей воды, характеристик здания, предыдущей системы отопления. Тепловой насос позволяет применять теплоноситель с температурным порогом в -4…+27 градусов при функционировании на обогрев и в +10…+43 градуса при работе на охлаждение.

Приблизительно ¾ энергии, необходимой на отопление загородного дома, прибор получает из окружающей среды. Оставшуюся ¼ ему обеспечивает электричество – на поддержание движения в системе. 

Разновидности

Эти устройства подразделяются на 3 базовые категории:

• 1) воздух;
• 2) вода;
• 3) грунт.

Третий – самый популярный источник рассеянного тепла. Он не только разогревается из почвы, но и накапливает солнечную энергию. Тепло идет в основном из земли, с глубины 5-7 метров. Именно на этом отрезке температура остается постоянной на протяжении всего года, что легче учитывают проектирование и монтаж систем отопления.

Нужная энергия собирается заглубленным в почву теплообменником. Затем аккумулируется в теплоносителе, который насосом нагнетается в испаритель. После этого он возвращается обратно за очередной партией тепла. В роли первоисточника энергии применяют незамерзающее вещество на базе пропиленгликоля или этиленгликоля.

Встречается два типа коллекторов. Первый – грунтовой. Он представляет собой трубу, расположенную горизонтально под слоем почвы. Второй – зондовый. Это вертикально идущие трубы, опущенные в скважину глубиной до 150 метров. Какой удобнее всего впишется в отопление дома, решает специалист с учетом ландшафтных особенностей.

К менее популярным тепловым насосам относятся такие виды, как «вода/вода» и «воздух/вода». Источником тепла для них выступают почвенные или поверхностные воды (озер, рек, прудов), стоковые воды технологических установок, прогретые воздушные массы.

Тепловые устройства «воздух/вода» это, по сути, кондиционеры. Они более прогрессивны, поэтому способны не только охлаждать в летнюю жару, но и обогревать в зимнюю стужу. Их отличительные особенности – бесшумность, экономичность и простота в установке, поскольку нет необходимости в прокладке внешнего коллектора. Это упрощает расчёт монтажа отопления. Такие агрегаты производятся в двух вариантах:

1. руфтоп (моноблок);
2. сплит (с фанкойлами – внутренними блоками).

Критерии выбора

Тепловые агрегаты типа «воздух/грунт» наиболее доступны по источнику тепла, но использовать их в условиях нашей страны проблематично. Они эффективно проявляют себя при температуре не ниже -15 градусов, тогда как в российских широтах зимой бывает гораздо холоднее.

Задействование грунтовых вод сопряжено с трудностями при получении специального разрешения. Кроме того, такой источник тепла не всегда может оказаться доступным. Поэтому частное отопление чаще всего предполагает использование тепловых насосов типа «грунт/грунт». Это отличный аккумулятор тепловой энергии с относительно одинаковой температурой на протяжении года.

На большом участке удобнее расположить нужное количество труб, поэтому в данном случае эффективнее применение тепла, идущего от поверхности земли. Горизонтальный теплообменник монтируют поблизости от дома на глубине 1-5 метра (за пределами промерзания почвы). В зоне не должно быть деревьев с мощными корнями, чтобы избежать повреждения труб.

На маленьком участке лучше всего разместить грунтовые вертикальные теплообменники, заглубив их в специальную скважину. Она может достигать 20 и более метров. В данном случае на отопление частного дома идет низкопотенциальная тепловая энергия грунтовой зоны, лежащей ниже уровня «нейтрального» массива. Такие системы не зависят от интенсивности прогревания почвы солнцем.