Теплові насоси: як опалювати дім енергією природи та заощаджувати до 70%

Теплові насоси: як опалювати дім енергією природи та заощаджувати до 70%

Сучасні стандарти будівництва вимагають максимальної енергоефективності. Тепловий насос — це інноваційне обладнання, яке не виробляє тепло з палива або електрики безпосередньо, а «збирає» його з довкілля та переносить у дім. Така технологія дає змогу отримувати до 4-5 кВт теплової енергії на кожен витрачений 1 кВт електрики.

У цій статті ми розберемо принцип роботи теплових насосів, їх різновидів і критерії вибору для приватного будинку.

Принцип роботи: кондиціонер навпаки

Конструктивно тепловий насос схожий на побутовий холодильник або кондиціонер, але працює у зворотному напрямку. Система складається з випарника, компресора, конденсатора та розширювального клапана, всередині яких циркулює холодоагент (фреон).

Процес нагрівання складається з 4 етапів:

1. Сбор тепла: Зовнішній контур збирає низькопотенційне тепло з повітря, землі або води. Нагріте джерело передає енергію холодоагенту в іспарювачі.
2. Випаровування: Фреон має дуже низьку температуру кипіння. Отримавши тепло з довкілля, він закипає й перетворюється на газ.
3. Стиснення: Газоподібний холодоагент потрапляє в компресор. У разі стиснення тиск газу різко зростає, через що його температура піднімається до +60 °C... +80°C.
4. Конденсація (передавання в будинок): Гарячий газ надходить у конденсатор (теплообмінник), де віддає своє тепло системі опалення вдома (водяному теплому підлозі або радіаторам). Фреон остигає, знову стає рідиною, проходить через розширювальний клапан і цикл повторюється.

Цікавий факт: Влітку більшість теплових насосів можуть працювати в реверсивному режимі, охолоджуючи будинок замість кондиціонера.

Основні типи теплових насосів

Обладнання класифікують за джерелом, звідки забирається тепло, і за типом середовища, куди воно передається.

1. Повітря-Віздух

Принцип роботи аналогічний інверторному кондиціонеру в режимі обігріву. Зовнішній блок забирає тепло з вулиці, а внутрішній — обігріває кімнату гарячим повітрям.

• Плюси Найшвидший і найшвидший монтаж, доступна ціна.
• Мінуси: Ефективність (COP) сильно падає за сильних морозів. Підходить як альтернативне або міжсезонне джерело тепла.

2. Повітря-Вода

Зовнішній блок вловлює тепло вуличного повітря і через теплообмінник передає його водяному контуру (теплому підлозі, радіаторам, бойлеру ГВС).

• Плюси Не вимагає земляних робіт, легко інтегрується в готову систему опалення. Оптимальний баланс ціни та ефективності.
• Мінуси: За температури нижче -25 °C ефективність знижується, потрібна підтримка вбудованого електротену або газового котла.

3. Ґрунт-Вода (Геотермальні насоси)

Тепло забирається з землі нижче рівня промерзання за допомогою вертикальних свердловин (до 100 метрів) або горизонтального колектора (вкладається змійкою на великій площі ділянки).

• Плюси Абсолютна стабільність. Температура землі на глибині завжди Постійна (+8... +10 °C), тому насос працює з максимальним ККД цілий рік, незалежно від погоди.
• Мінуси: Дуже висока вартість обладнання та земляних робіт. Потрібна вільна площа на ділянці.

4. Вода-Вода

Тепло витягується з ґрунтових вод (система з двох свердловин: з однієї води беруть, в іншу зливають) або з найближчої незамерзальної водойми.

• Плюси Найвищий ККД серед усіх систем, позаяк вода має високу теплоємність.
• Мінуси: Потрібна ідеальна якість ґрунтових вод (щоб не забити теплообмінник) і офіційні роздільні здатності на водокористування.

Переваги та вади технології

• Економність: Витрати на опалення в 3-4 рази нижчі, ніж у разі використання електрокотла.
• Екологічність: Немає шкідливих викидів CO2 і продуктів згоряння.
• Безпека: Немає відкритого вогню, газу, небезпеки витоку палива або вибуху.
• Довговічність: Термін експлуатації компресора становить до 15-20 років, а геотермального контуру — понад 50 років.

Мінуси:

• Високі стартові вкладки: Окружність системи залежно від типу становить від 3 до 7 років.
• Вимога до утеплення: Теплові насоси — це низькотемпературні системи (найкращі працюють із теплими підлогами, де подавання до +35 °C). У старому, неутепленому будинку з чавунами радіаторами система буде неефективна.

Що вибрати для приватного будинку?

Для більшості регіонів із помірним кліматом ідеальним вибором із співвідношення «ціна/ефективність» є система Повітря-Вода. Якщо ж бюджет дає змогу грати вдовгу, а зими суворі — вибирайте геотермальний насос (Грунт-Вода).