Тепловые насосы. Где найти тепло?

Тепловой насос - это оборудование для извлечения тепловой энергии  из окружающей среды. В суровом климате России тепловая энергия в первую очередь необходима для систем отопления зданий, а также для горячего водоснабжения. Кроме того, в реверсивном режиме, тепловой насос может работать как источник холода в системе кондицонирования. В отличии от традиционных котлов (твердотопливных, электрических, газовых и дизельных) тепловой насос потребляет на 80% энергии меньше, за счет замещения части энергии теплом из окружающей среды. Тепловой насос "собирает" низкопотенциальную энергию  грунта, воды или воздуха, "концентрирует" тепло (повышает температуру на выходе) и подает его в систему отопления.

Где собрать тепло?

Источником тепла может быть любой объект с температурой выше 1 °С: незамерзающий грунт на глубине, вода в реке или озере под льдом, вода в море, вода из скважины, канализационные стоки, теплые промышленные стоки и т.п..

Как извлечь тепло?

Извлечь тепло из окружающей среды можно несколькими способами:

1) Получение тепла с помощью грунтового коллектора (горизонтального коллектора)

Летом солнечная энергия накапливается в грунте. Тепло дождя и воздуха впитывают верхние слои почвы. Эту энергию можно целесообразно использовать в целях отопления. Чем водонасыщенее грунт, тем выше теплоотдача. Тепло передается из земли через подземные пластиковые трубы. По трубопроводу циркулирует безвредная для окружающей среды незамерзающая жидкость. Место над  коллектором ни в коем случае нельзя застраивать, асфальтировать или бетонировать.

Для установки земляного коллектора не требуется разрешения. Коллектор опускают примерно на  20 см. ниже уровня промерзания.

2) Получение тепла из вертикальных скважин

Нижний почвенный слой, или так называемый «верхний геотермальный слой», является источником тепла, который можно использовать в любое время года и температура которого является практически постоянной. При помощи  такого источника можно отапливать помещения различных размеров и назначений.  В зависимости от региона, такую скважину называют – «вертикальная абсорбция или земельный надрез». Для такой скважины не нужно много места – она может быть установлена на небольшом участке земли.

Как и в случае с грунтовым коллектором, в закрытом трубопроводе циркулирует вода и  смесь гликоля. В зависимости от размера теплового насоса, специалисты  выбирают глубину и количество скважин, в которые опускаются пластиковые трубы „U" формы, обеспечивающие хорошую передачу тепла.

3) Получение тепла из грунтовых вод

Если грунтовые воды легко доступны, их так же можно использовать как источник тепла, т.к. их температура в любое время года колеблется от 7 до 12° C. Для небольших частных домов 40-80м2 качать грунтовые воды с глубины > 15 м нецелесообразно, так как существенно увеличиваются энергозатраты. Для больших домов и промышленных объектов может быть целесообразным получения воды  с глубин > 50м.

Расстояние между точкой получения тепла и точкой возврата должно быть 10-15 метров. Кроме того, для избежания „короткого замыкания потока", следует обратить внимание на направление потока. Для установки подобных сооружений нужно разрешение, кроме того, они должны отвечать определенным нормативным требованиям.

4) Получение тепла из воздуха

Тепловые насосы извлекающие энергию из воздуха давно всем известны - это обычные кондиционеры в режиме отопления. В таком режиме уличный воздух используется в качестве источника низкопотенциально тепла (для обычных кондиционеров до -5С, для специализированных до -15С - 25С). Из поступающего уличного воздуха в наружный блок извлекается тепло (воздух охлаждается), а внутренний блок отдает полученную разницу температур в помещение.

Установленные снаружи, такие тепловые насосы трансформируют радиаторную систему в экономичную и экологичную систему отопления.

5) Получение тепла из реки, озера, моря.

Мощным и практически неисчерпаемым источником тепла может быть река или море. Решающее значение имеет расстояние до этих объектов и стоимость/возможность проведения магистрального трубопровода. Без учета стоимости магистрального трубопровода данный вид получения тепла является одним из самых экономичных.

Теплый пол, радиаторы, фанкойлы?

Наиболее эффективно тепловой насос работает с системами “теплый пол” или с фанкойлами. Тепловой насос с высокой эффективностью работает при температуре на выходе до 45-55С, что как раз соответствует температурам теплоносителя в системах “теплый пол” / фанкойлах.  При работе с радиаторами эффективность тепловых насосов снижается, либо требуется существенно увеличивать мощность радиаторов.

Зачем нужен тепловой насос?

Главный ответ на этот вопрос - для экономии, тепловой насос, по сравнению с традиционными котлами, экономия может составлять до 80%. Но кроме стоимости, владелец получает комфорт, экологичность, функциональность.

Если сравнивать отопление тепловым насосом и жидкотопливным котлом, то первоначальные затраты на насос будут выше, но стоимость эксплуатации существенно ниже. Срок окупаемости в этом случае может составлять 3-5 лет. Если сравнивать с электроотоплением, то тепловой насос требует в 5 раз меньшую мощность (например если для электроотопления требуется установить мощную подстанцию и/или протянуть мощный кабель), то стоимость установки теплового насоса даже по единовременным затратам может оказаться дешевле (окупаемость 0 лет).