Виды установок
Назначение тепловых насосов - преобразовать низкотемпературное тепло источника в высокотемпературную энергию для обогрева внутреннего контура домашнего отопления. Поскольку источников передаваемого тепла и видов принимающего его теплоносителя может быть несколько, все тепловые насосы делят на системы нескольких типов:
- «грунт-вода»;
- «вода-вода»;
- «воздух-вода»;
- «воздух-воздух».
Общие преимущества и недостатки
Геотермальные теплонасосы отличаются только источником тепла и, соответственно, внешним теплообменным контуром, у них есть масса общих особенностей.
Общие преимущества теплонасосов
- Экономичность. Для работы тепловых насосов не нужно топливо (газ, дрова, уголь, пеллета или другое). Тепловая энергия передается напрямую от земли или воды. Это обеспечивает существенную экономию.
- Безопасность. Благодаря используемому принципу поглощения и передачи тепла, в теплонасосах нет открытого горения, химических реакций и других потенциально опасных процессов. Ввиду отсутствия выделения газов и вредных веществ, такой вариант отопления абсолютно безопасен.
- Автоматизация. В большинстве моделей геотермальных тепловых насосов предусмотрена современная автоматика. Она контролирует температурные режимы и корректность выполнения всех рабочих циклов. После первичной наладки контролировать теплонасосы, как, например, твердотопливные котлы, не придется.
- Доступность. При установке внешнего контура геотермальной системы на своей территории не нужно получать разрешение, также как и согласование органов на использование такого отопительного оборудования.
- Универсальность. Термодинамический цикл Карно, лежащий в основе работы теплонасосов, позволяет использовать их как для отопления, так и для охлаждения загородного дома летом. Таким образом, с помощью одного оборудования можно:
- отапливать дом;
- готовить воду для системы горячего водоснабжения;
- охлаждать дом.
- Компактность. Установка не занимает много места, поэтому под нее не нужно выделять большую котельную.
Общие недостатки теплонасосов
- Высокая цена оборудования. Геотермальные тепловые насосы на порядок дороже газовых и твердотопливных котлов или электрической системы отопления. Из-за этого увеличивается срок окупаемости оборудования.
- Зависимость от электричества. Для эффективной работы отопления с использованием тепловых насосов нужна непрерывная циркуляция рабочих жидкостей во всех трех контурах:
- теплоноситель во внешнем контуре должен передавать тепло на хладагент второго контура;
- хладагент должен передавать тепло на третий контур;
- теплоноситель третьего контура должен «доставлять тепло» по всему дому.
Тепловые насосы «грунт-вода»
Источником низкотемпературного тепла для геотермальных тепловых насосов «грунт-вода» выступает земля. Для этого на глубину ниже уровня промерзания помещают внешний теплообменник. Он может быть собран в виде горизонтального коллектора или вертикального зонда.
Преимущества теплонасосов «грунт-вода»
- Высокий КПД (СОР). Эффективность геотермальных тепловых насосов оценивается соотношением потраченной электроэнергии к количеству полученной тепловой энергии - параметром СОР. Для теплонасосов «грунт-вода» СОР находится в пределах 4-5 единиц, то есть они вырабатывают до 5 кВт тепла при расходе 1 кВт электричества. Реальный КПД - до 500%.
- Долговечность. Теплообменный контур тепловых насосов «грунт-вода», находясь под землей, практически не изнашивается. Благодаря этому, срок службы оборудования может достигать 20-30 и даже 50 лет. При этом, используемый принцип работы гарантирует, что производительность системы будет неизменной.
- Независимость от температур. При правильном размещении теплообменного контура, теплонасос сможет эффективно работать даже в сильный мороз. При этом, температурных колебаний в доме не будет - автоматика будет поддерживать установленную пользователем температуру.
Недостатки теплонасосов «грунт-вода»
- Сложность земельных работ. Каждый метр внешнего теплообменного контура может получить 50-70 Вт тепла. То есть для выработки 7 кВт тепла нужен теплообменник длиной 100 метров. Для его размещения в виде горизонтального коллектора понадобится большой участок. Кроме того, теплообменник надо размещать на глубине ниже уровня промерзания, то есть надо будет рыть котлован глубиной 2-3 метра. Для вертикального размещения теплообменника нужны скважины глубиной от 50 до 200 метров, то есть не обойтись без помощи специалистов и специальной техники. Кроме разной глубины скважин, может понадобиться и их разное количество, что тоже удорожает работу.
- Вынужденный «простой» земли. На участке, под которым размещен горизонтальный или вертикальный геотермальный теплообменник нельзя строить капитальные сооружения и сажать растения с крупной корневой системой. Поэтому, земля на этом участке частично ограничена в использовании.
- Сложность обслуживания. Геотермальный теплообменник в виде горизонтального коллектора или вертикального зонда размещается глубоко под землю. Поэтому, контролировать, а также устранять любые проблемы с внешним теплообменным контуром будет сложно. К слову, этот недостаток компенсируется использованием качественных, долговечных труб, а также многоэтапной проверкой системы в момент монтажа.
Теплонасосы «вода-вода»
Источником низкопотенциальной тепловой энергии для водяных теплонасосов является вода открытых водоемов. На их дно помещается теплообменник, теплоноситель которого поглощает тепло и передает его хладагенту второго контура.
Преимущества водяных теплонасосов
- Эффективность. Вода имеет наибольший коэффициент теплопроводности, поэтому СОР водяных теплонасосов может достигать 4-5 единиц (КПД до 500%). Это значит, что расходы на обогрев частного дома будут еще меньше.
- Стабильная производительность. Поскольку температура воды на глубине практически всегда постоянная, производительность водяного теплонасоса будет стабильно высокой, независимо от температуры на улице.
- Надежность. Оборудование водяных систем почти не изнашивается. Благодаря этому, тепловые насосы имеют внушительный срок службы и практически не нуждаются в обслуживании.
- Простота монтажа. Для размещения водяного теплообменника не нужно делать котлован или бурить скважины - достаточно разместить контур на дне водоема и закрепить его. Это не только увеличивает скорость монтажных работ, но и делает их дешевле.
Недостатки водяных теплонасосов
- Требования к водоему. Для эффективной работы водяного теплового насоса нужен водоем, площадь которого не меньше 200 квадратных метров и глубина не меньше 3 метров. Это усредненные значения, которые могут меняться, в зависимости от условий конкретного региона. Но, это значит, что для проверки соответствия водоема надо проводить предварительный расчет. Кроме того важно, чтобы водоем был не дальше, чем 100-150 метров от дома.
- Необходимость согласования. Если водоем находится в частной собственности - проблем с его задействованием для отопления дома не будет. Но, если близлежащее озеро или водохранилище находится в государственной собственности, может потребоваться согласование на использование водных активов. Получить его может быть сложно.
Заключение
Геотермальные системы - один из самых перспективных вариантов отопления дома. Безусловно, у такого альтернативного источника обогрева есть недостатки, но они с лихвой компенсируются множеством бесспорных достоинств, гарантирующих надежность, стабильность и эффективность системы домашнего отопления.
