ТЕПЛОВИЙ НАСОС ЯК АЛЬТЕРНАТИВА ГАЗУ
Останніми роками зростає інтерес до нетрадиційних джерел енергії. І сьогодні це вже не пуста цікавість, а усвідомлене прагнення домовласників зберегти не тільки свій фінансовий бюджет, а й здоров’я, що можливо тільки при використанні альтернативних джерел енергії, таких як тепловий насос (ТН). Устаткування являє собою пристрій для переведення низькотемпературної енергії у високотемпературну, і назад. ТН використовує розсіяну в навколишньому середовищі енергію: у землі, воді, повітрі (таке тепло фахівці називають низькопотенційним).
Принцип роботи теплового насоса
На відміну від традиційних котлів і генераторів, ТН не потрібно ніякого палива. Тепловий насос переносить тепло з одного середовища в інше, і тому його цілком справедливо порівнюють зі звичайним холодильником. Тільки працює тепловий насос навпаки.
ТН потрібні кілька кіловат електроенергії, а також 3-5 градусів тепла, які не проблема витягти насосу з ґрунту, води або повітря в будь-яку пору року, навіть за негативних температур. ТН перетворює воду або повітря з низькою температурою на воду або повітря з високою. ТН дають змогу використовувати теплоносій із температурою від -4 до +27 °С під час роботи на обігрів і від +10 до +43 °С під час роботи на охолодження.
Приблизно три чверті необхідної для опалення енергії тепловий насос отримує з довкілля, для решти чверті йому потрібен як рушійна енергія електричний струм. Тепло навколишнього середовища – теплова енергія сонця, накопичена в ґрунті, воді та повітрі – є в розпорядженні в необмежених кількостях. Також як джерела тепла ТН можуть використовуватися стічні води, викиди ТЕЦ тощо.
ТН реалізує зворотний термодинамічний цикл, відбираючи низькопотенційне тепло у ґрунту, повітря або води. Передача тепла здійснюється холодоагентом (фреоном) як у звичайному холодильнику, тільки “навпаки”. Принцип роботи теплового насоса коротко полягає в тому, що охолоджений теплоносій, проходячи трубопроводом, нагрівається на кілька градусів, а, проходячи через теплообмінник, віддає акумульоване тепло у внутрішній контур теплового насоса, заповненого холодоагентом. Холодоагент (з низькою температурою кипіння) у розширювачі за низького тиску і температури -5°С переходить із рідкого стану в газоподібний.
Компресор стискає холодоагент до високої температури, гарячий газ надходить у другий теплообмінник, де відбувається передача тепла в систему опалення. Холодоагент, охолодившись при цьому, стає знову рідиною, а нагрітий теплоносій внутрішнього контуру подає тепло споживачеві. Так у тепловому насосі відбувається відбір тепла від низькопотенційного джерела і його утилізація.
Класифікація теплових насосів
.
Вона заснована на вигляді природного джерела тепла. Якщо енергія витягується з повітря, використовуються насоси типу “повітря”; якщо з ґрунтових вод – “вода”; а якщо із землі – “ґрунт”.
Конструкція теплового насоса складається з двох частин: безпосередньо “холодильника навпаки”, який зазвичай розташовують в окремому приміщенні, і системи спеціальних трубопроводів, які можна або покласти в ґрунт горизонтально або вертикально, або опустити на дно водойми, або винести до спеціальної установки, де акумулюється тепло повітря.
Вибір і тип установки залежать від площі ділянки і стану ґрунту, теплоізоляції будинку і його характеристик, можливих тепловтрат, аналізу споживання електроенергії та гарячої води.
Повітря є найдоступнішим джерелом тепла, але використання системи “повітря” в наших кліматичних умовах є скрутним, тому що ефективно вона працює лише при температурі до -15 ° С, а в нас деколи трапляються морози і серйозніші…
Використання ґрунтових вод зазвичай пов’язане з клопітким отриманням дозволу у відповідних відомствах. Крім того, це джерело не завжди доступне. Тому сьогодні найбільшого поширення в заміському житловому будівництві набули ТН, що видобувають енергію з ґрунту – чудового акумулятора тепла, який має на глибині від 10 м цілий рік відносно однакову температуру.
Якщо ділянка досить велика і на ній можна розмістити необхідну кількість труб, то ефективним буде використання тепла поверхні землі. У цьому разі горизонтальний ґрунтовий теплообмінник встановлюють поруч із будинком на невеликій глибині (зазвичай 1-3 метри, але нижче рівня промерзання ґрунту в зимовий час). При цьому не рекомендується висаджувати на цій території дерева з потужною кореневою системою, бо вони можуть пошкодити труби. Краще на цьому місці влаштувати газон або дитячий майданчик, встановити альтанку або альпійську гірку.
У разі, якщо ділянка порівняно невелика, то найефективнішою буде свердловина і вертикальні ґрунтові теплообмінники. Вони дають змогу використовувати низькопотенційну теплову енергію ґрунтового масиву, що лежить нижче за “нейтральну зону” (10-20 м від рівня землі і глибше). Системи з вертикальними ґрунтовими теплообмінниками не потребують ділянок великої площі і не залежать від інтенсивності сонячної радіації, що падає на поверхню.
Якщо місця біля будинку зовсім небагато, то можна встановити систему “повітря”.
А якщо поруч із будинком є річка або водойма, то найкраще буде система “вода”.
Переваги теплових насосів
- Обладнання компактне, працює тихо. Установка, розташована в спеціальному приміщенні, не порушує цілісність інтер’єру і концепцію фасаду будівлі, займає небагато місця.
2. Система працює в автоматичному режимі. Обслуговування установок полягає в сезонному технічному огляді та періодичному контролі режиму роботи.
3. Щорічні витрати на геотермальне опалення в 4-6 разів менші порівняно з традиційними котлами та печами.
4. Термін окупності обладнання в середньому 3-8 років (залежно від площі будинку та експлуатаційних умов).
5. Термін служби до капітального ремонту не менше 20 років.
6. Установки навіть високої потужності безпечні, оскільки не пов’язані з горючими, вибухонебезпечними матеріалами.
7. Під час експлуатації потрібна лише періодична перевірка показань, сезонний технічний огляд і періодичний контроль режиму роботи.