Тепловий насос на дачі: вигоди і проблеми

Чи можна витратити 1 кВт ч електроенергії, а натомість отримати 3-4 кВт ч тепла для опалення і гарячого водопостачання заміського будинку? І платити за лічильником тільки за 1 кВт ч, безтурботно обігріваючи площу в 30-40 кв. м? Так! Сучасні технології творять чудеса. Саме про таку новаторською системі отримання теплої води ми сьогодні і поговоримо. 

Відео: 4. Тепловий насос - переваги і основні плюси

Витративши на вході 1 кВт ч, на виході вона дійсно дарує вам в 3-4 рази більше тепла. Причому дарує в прямому сенсі: здавалося б, нізвідки, «з повітря» з`являється додаткова енергія, яка матеріалізується в комфортному і теплом окремому будинку. В цьому і є головний плюс чуда техніки під назвою «Теплонасосні системи», а скорочено - «Теплові насоси».

Зрозуміло, за таким чотириразовим економічним ефектом стоять і найсучасніші технології, і серйозна наука. Тому не судіть строго за вимушену сухість і «технократичність» викладу. 

Як це працює

Всезнаюча «Вікіпедія» визначає тепловий насос як пристрій для перенесення теплової енергії від джерела низькопотенційної теплової енергії (з низькою температурою) до споживача (теплоносія) з більш високою температурою.

По суті, тепловий насос аналогічний побутового холодильника, про складну роботі якого ми просто не замислюємося. Тільки там основна мета - виробництво холоду: випарник забирає тепло з камери холодильника, а конденсатор «скидає» його в навколишнє середовище. В тепловому насосі картина строго зворотна.

Конструкція теплового насоса - Це замкнута система, в яку входять:

• випарник,
• компресор, 
• конденсатор,
• розширювальний клапан (дросель).

Вони з`єднані між собою трубопроводами, по яких циркулює холодоагент (фреон). Але сам тепловий насос як такої - лише частина теплонасосної системи опалення. Його випарник безпосередньо пов`язаний з першим контуром системи - зариті в грунт теплообмінником, який передає низькопотенційну енергію грунту холодоагенту (другий контур).

1. Отримуючи теплову енергію грунту з першого контуру, холодоагент нагрівається, закипає і переходить з рідкого стану в газоподібний (випаровується). 
2. Компресор стискає нагріте газоподібний холодоагент, при цьому його температура підвищується. До речі, саме на роботу компресора в основному і йде вся споживана з мережі електроенергія - той самий умовний 1 кВт ч, про який йшла мова на початку статті.
3. З компресора підігрітий фреон потрапляє в конденсатор. Тут він охолоджується, віддаючи своє тепло в контур системи водяного опалення будинку (третій контур). 
4. Виходячи з дроселя, фреон розширюється, його температура падає, в результаті він переходить в рідку фазу і повертається у випарник. 
5. Після цього робочий цикл повторюється заново. Типовий побутовий холодильник, тільки працює «у зворотний бік».

 

Типи теплових насосних систем 

Дослідники і конструктори теплонасосних установок розробили кілька варіантів відбору тепла у природи: з грунту, з води і навіть з повітря. Практичний інтерес для російських дачників представляє випадок знімання тепла з грунту - Прямо із землі садового ділянки.

При цьому теплова енергія грунту відбирається теплоносієм (зазвичай це рідина на основі пропіленгліколю або етиленгліколю) першого контуру. Відомі два типи ґрунтових теплообмінників: горизонтальний колектор і геотермальний зонд.

Відео: Тепловий насос повітря-повітря Mitsubishi Electric Zubadan. вигоди власника

Горизонтальний грунтовий колектор

Це система труб, покладених на глибині нижче рівня промерзання (тобто близько 2 м) в спеціально вириті траншеї. Труби можуть з`єднуватися послідовно або паралельно, розташовуватися в одній площині або навіть утворювати просторову спіраль.

Параметри такого теплообмінника залежать від довжини труб, яку розраховують виходячи з:

• потрібної потужності насоса, 
• грунту даного місця (вологий - краще), 
• рівня сонячної радіації і т.д. 

В будь-якому випадку площа, займана таким колектором, порівняно велика. У середній смузі Росії зразкову значення теплової потужності, що припадає на 1 погонний метр труби теплообмінника, становить 20-30 Вт. Це означає, що для забезпечення теплом котеджу площею близько 50 кв. м буде потрібно колектор площею 150-200 кв.м.

На майданчику, під якою розташовується колектор, можна садити кущі та дерева, встановлювати малі архітектурні форми (альтанки, перголи і арки, садові скульптури, стаціонарні садові світильники і т.д.). Але будь-яка серйозна забудова там заборонена. Така заборона дозволяє тепловим «запасів» грунту, остиглого за зиму, відновлюватися природним шляхом. А це відбувається в тому числі за рахунок літніх дощів. Тому ніщо не повинно перешкоджати проникненню вологи в грунт. Так що «енергетичне поле» вашої ділянки буде являти собою тільки садово-городній ландшафт, навіть без теплиць.

Вертикальний колектор, або геотермальний зонд

Вертикальний колектор - інший тип ґрунтового теплообмінника. Він являє собою вертикальну свердловину глибиною 30-100 м (іноді і більше), в якій розміщується U-образний або коаксіальний (труба в трубі) теплообмінник.

У нього є й інша назва - геотермальний зонд.

Найважливіша перевага вертикальних ґрунтових теплообмінників - В тому, що для їх влаштування потрібно мінімальна площа.

Два приклади застосування теплових насосів

1. Один з кращих прикладів на території Росії - «Активний дім» під Москвою. Він споруджений в 2011 році і став воістину символічним об`єктом в області енергоефективності дачного будівництва.

У ньому встановлено тепловий насос, що використовує 33% розчин етиленгліколю, який циркулює в колекторах охолодження скважних виконання. Для їх виробництва на присадибній ділянці в шаховому порядку пробурили 8 свердловин глибиною до 30 м.

У цьому прикладі є один дуже важливий, можна сказати вирішальний параметр: тут чітко визначено радіус дії скважних модуля в 6 м. Тобто одна свердловина повинна відстояти від іншої не менш, ніж на 12 м.

Головне достоїнство установки - Горезвісний витрата 1 кВт ч надходить ззовні потужності для отримання 3-4 кВт ч теплової енергії.

серйозний недолік таких теплообмінників - чимала вартість бурових робіт, наближається до ціни імпортного обладнання.

Проте, в Московській області більшість установок доводиться на частку теплових насосних систем саме з вертикальними ґрунтовими теплообмінниками.

На відео нижче ви можете подивитися, як взагалі відбувається буріння свердловин і закладка в них геотермальних зондів: 

2. Ще один приклад, на цей раз з Набережних Човнів. Компанія Rockwool побудувала там енергоефективний будинок Natural Balance загальною площею 186 кв. м.

Опалення та гаряче водопостачання в цьому будинку забезпечує тепловий насос. На присадибній ділянці пробурили десять свердловин глибиною по 35 м, в які опустили теплообмінники.

Труби, що з`єднують зонди з тепловим насосом, розташовані на глибині більше 1 м, тому майданчик зі свердловинами використовується як звичайний садову ділянку з плодовими деревами, городом, квітниками, садовими лавками та іншими атрибутами сучасного заміського будинку. 

Чи велика ефективність теплового насоса? 

Рівень ефективності теплового насоса визначається коефіцієнтом перетворення (Коефіцієнтом потужності), який показує відношення отриманої теплової енергії до кількості електричної енергії, витраченої на роботу компресора. У будь-який час року для теплових насосів «грунт-вода» величина коефіцієнта становить близько 4. Це означає, що при споживанні 2 кВт год електричної енергії установка виробляє 8 кВт год теплової енергії.

Я вибрав для прикладу скромні 2 кВт г, тому що це той мінімум, який може отримати одне домогосподарство в звичайному садівничому товаристві в регіоні з обмеженим енергоспоживанням. А потужності в 8 кВт год теплової енергії досить, щоб опалити грамотно утеплений будинок площею до 100 кв. м і більше.

друге призначення 

Теплові насоси можуть працювати не тільки в режимі опалення, але і в режимі кондиціонування всіх кімнат. Тобто якщо зібрати гідравлічну розв`язку в котельні, звичайний тепловий насос можна використовувати і для охолодження. У передових котлових компаній вже є моделі теплових насосів, які легко переходять з одного режиму на інший. Обидва ці варіанти не відрізняються складністю і не вимагають великих вкладень.

Читачам, яким в цілому сподобалася ідея теплових насосів, треба пам`ятати, що традиційні опалювальні радіатори не придатні для охолодження повітря, а «теплі» підлоги перетворюються на «крижані». Тому ефективне поєднання функцій опалення та охолодження можливо тільки при використанні повітряних систем опалення / кондиціонування. Цей варіант поширений в США, де тепловий насос більшу частину року працює саме в режимі охолодження.

Чи варто встановлювати тепловий насос у себе на дачі? 

Витрати на експлуатацію теплонасосних і традиційних газових систем опалення приблизно однакові. Тому при наявності магістрального газу розумніше використовувати звичне газове опалення, ніж платити сотні тисяч рублів за тепловий насос і його облаштування. Для прикладу можна навести ціну теплового насоса потужністю 6 кВт виробництва компанії Viessmann - 756 тис. Рублів.

Схожі за потужності апарати вітчизняного виробництва з імпортними комплектуючими обійдуться вже на 200 тис. Руб. дешевше. Хоча з огляду на легендарно захмарні ціни на підключення магістрального газу, теплонасосная система може стати економічно виправданою.

Якщо магістрального газопроводу поблизу немає, вибір типу опалення помітно спрощується. Застосовувати дизпаливо дорого, електрику - ще дорожче. В останньому випадку нерідкі строгі ліміти на електроенергію. Саме в такій ситуації тепловий насос може бути найбільш вигідним варіантом. він:

• не вимагає пожежонебезпечних сховищ пального, які потребують періодичної заправці, не кажучи вже про відсутність неприємних запахів і природних викидів продуктів згоряння- 
• окупається приблизно через 7-10 років. Хоча зараз цей термін став заручником курсу російської валюти.

Теплові насоси - це добре відпрацьовані конструкції. Термін їх служби до капітального ремонту - зазвичай 15-25 років. За безпеки вони еквівалентні побутових холодильників і перевершують будь-які газові та дізтоплівние котли. 

Європейські стандарти економії

Європейський лідер з використання теплових насосів - Швеція, де в нових будинках близько 95% систем опалення засновано на цій технології.

За шведами з деяким відставанням йдуть фіни і німці. Їх енергетична політика спрямована на скорочення енергозалежності від країн з багатими ресурсами. І теплові насоси - лише частина цієї великої програми. В її рамках в більшості країн ЄС успішно впроваджені системи підтримки виробників енергії з відновлюваних джерел. Так, сьогодні у користувачів теплових насосів є привілей - пільговий тариф на енергію, яка витрачається на роботу таких апаратів. 

Відео: Повітряний тепловий насос. проблеми

У Фінляндії приватному забудовнику повертається 20% від вартості обладнання і 40% (у формі податкових відрахувань) - від суми витрат на монтаж устаткування (до 2012 року було 60%).

У Росії доля теплових насосів не настільки безхмарна. Гуманні ціни на газ і відсутність реальної зацікавленості в енергозбереженні не дозволяють розраховувати на швидке розвиток поновлюваних джерел енергії. Однак інтерес реальних споживачів до цієї теми зростає з кожним роком. І це легко пояснити, адже в багатьох випадках використання теплових насосів стає практично єдиною можливістю створити сучасну і економічну систему опалення в заміському будинку.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!