Тепловой насос

Мы рассмотрели на предыдущих страницах способы отопления жилища с помощью теплогенераторов, работающих на энергии газа, жидкого или твердого топлива, а также с помощью электроотопления.

Однако есть еще один источник тепла, не очень широко используемый, хотя и почти даровой. Почти — потому что потратиться нужно только на его доставку.

Речь идет о так называемом тепловом насосе. Это устройство забирает природное тепло из незамерзающих слоев грунта или грунтовой воды и отдает его теплоносителю, циркулирующему в системе отопления.

Работа теплового насоса напоминает действие холодильного аппарата, который отнимает тепло из хранящихся в холодильнике продуктов и выбрасывает его наружу (поэтому решетка теплообменника сзади холодильника всегда горячая).

У нас в стране тепловые насосы пока еще в новинку, тогда как в США или Японии они производятся миллионными тиражами. Тепловой насос поглощает из окружающей среды низкопотенциальное тепло с температурой плюс 4—6 градусов (и выше) и передает его в систему теплоснабжения в виде нагретой (до 40—70 °С) воды или горячего воздуха. Тепло можно получать не только от природных, но и от техногенных источников (промышленные сбросы, очистные сооружения и т. д.).

Переносит его хладагент, способный испаряться уже при тех низких температурах, которые присущи источнику тепла (4—6°С).

Посмотрим, как работает тепловой насос (рис. 108). Как и обычный компрессионный холодильник, он содержит циркуляционный контур, в который входят испаритель, компрессор, конденсатор и испарительный клапан. Жидкий хладагент поступает в испаритель, расположенный в зоне действия источника тепла (теплоотдатчика), нагревается этим теплом и испаряется. Пары отсасываются компрессором. Здесь при повышении давления происходит рост температуры пара. В конденсаторе пары конденсируются (превращаются в жидкость), отдавая тепло через теплообменник в систему теплоснабжения, то есть нагревая воду циркуляционного отопительного контура.

Рис. 108. Принцип действия теплового насоса: 1 — испаритель; 2 — испарительный клапан; 3 — компрессор; 4 — конденсатор (теплообменник).

Жидкий хладагент поступает снова в испарительный клапан, где приобретает исходное давление и температуру.

Электроэнергия тратится лишь на перемещение хладагента компрессором. Поэтому устройство в целом более чем экономично: на 1 кВт затраченной электроэнергии вы получаете до 4 кВт тепла.

Важной особенностью теплового насоса является его абсолютная экологическая чистота.

Современные конструкции тепловых насосов оборудованы микропроцессором, управляющим работой насоса и поддерживающим заданный режим. Размеры установки невелики — в плане не более 0,5 м2.

Эффективность теплового насоса обратно пропорциональна температуре в системе отопления — чем она ниже, тем выше эффективность теплового насоса. Этому условию лучше всего удовлетворяют системы распределения тепла через пол и стены, ведь по действующим нормам температура теплоносителя в таких системах отопления не должна превышать 35 °С. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить равномерный прогрев помещения тепловым излучением. Но есть и установки на основе тепловых насосов, которые способны осуществлять отопление загородного дома и через систему труб и радиаторов, поддерживая в системе отопления температуру 55-70 °С. КПД таких установок несколько ниже.

Рис. 109. Установка с тепловым насосом фирмы Siemens.

Рис.110. Схема отопления жилого дома установкой с тепловым насосом (Thermia): 1 — испаритель теплового насоса; 2 — насосная установка; 3 — трубы обогрева пола; 4 — душ; 5 — забор уличного воздуха; стрелками показана подача подогретого воздуха в помещение.

На рис. 109, 110 показаны насосная установка Siemens и схема обогрева дома с помощью теплового насоса (фирма Thermia).

Как видно из рисунка, тепловой насос обслуживает теплые полы на первом этаже, подогрев воздуха и воды для душа на втором этаже.

Рассмотрим источник тепла для теплового насоса:

• наружный воздух;
• грунтовые воды;
• тепло грунта ниже глубины промерзания.

Грунтовая вода является идеальным источником энергии для теплового насоса — в течение всего года она имеет постоянную температуру +8 — 10 °С. Вполне подходят и незамерзающие зимой озера и реки, ведь температура в них не бывает ниже +4—8 °С. Прекрасным источником энергии оказывается и земля, забор тепла из нее осуществляется тремя способами: через уложенный ниже глубины промерзания плоскостной коллектор, при этом площадь укладки должна быть в 1,5—2 раза больше отапливаемой площади; через компактный коллектор, представляющий собой спиралевидную конструкцию, позволяющую существенно сократить необходимую для теплозабора площадь, или через глубинный зонд, который опускается в скважину глубиной 100 м. В тех случаях, когда источниками тепла для теплового насоса являются вода или земля, его работа не зависит от температуры наружного воздуха.

Исторически один из самых распространенных видов тепловых насосов — воздухо-воздушный. Это очень удобная и экономичная дополнительная система отопления.

Такой тепловой насос способен забирать тепловую энергию у наружного воздуха с температурой до — 15 °С и подавать нагретый воздух для отопления дома.

Срок службы теплового насоса до капитального ремонта составляет 10—15 отопительных сезонов, в первую очередь из-за компрессора, срок службы которого и составляет примерно 15 лет и который можно легко и дешево заменить. А срок эксплуатации земляного коллектора, например, зависит от уровня кислотности почвы и может достигать 50—100 лет при нормальных условиях и приблизительно 30 лет при повышенной кислотности почв. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы и не требует специальных навыков. Срок окупаемости оборудования, по оценкам специалистов, не превышает 2—3 отопительных сезонов.

Существуют тепловые насосы, рассчитанные только на отопление и подготовку горячей воды для бытовых целей. Эта группа тепловых насосов является прямым конкурентом современных отопительных котлов.

Имеются также комплексные системы, обеспечивающие отопление и охлаждение помещений и снабжение их горячей водой. Наконец, существуют тепловые насосы, используемые исключительно для горячего водоснабжения. Многие модели представляют собой водонагревательную систему накопительного типа с бойлером на 300—500 л, в котором вода нагревается до температуры 50°С, что достаточно для горячего водоснабжения семьи из 5—6 человек. На случай потребности в более горячей воде в такие бойлеры дополнительно устанавливаются электронагревательные элементы, нагревающие воду до 65 °С.

Кроме того, нужно отметить, что наряду с установками на базе тепловых насосов, способными полностью покрывать годичную потребность в отоплении и охлаждении, есть и группа установок, рассчитанная на охлаждение помещений, а вот по теплу они покрывают лишь часть потребности. Недостаток вырабатываемого ими тепла компенсируется дополнительными источниками отопления — газовыми или жидкотопливными котлами.

Итак, использование тепловых насосов вместо традиционных источников тепла дает существенную экономию, так как их эксплуатация не требует закупки, транспортировки и хранения топлива. Применение теплового насоса может быть до 2,5 раз выгоднее самой эффективной газовой котельной, при этом они совместимы практически с любой циркуляционной отопительной системой.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

---

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

• Двери - приусадебные постройки
• Дизайн сада
• Можжевельник