Теплові насоси вже давно поруч із нами, хоча багато хто цього навіть не помічає. За принципом роботи вони дуже схожі на холодильники та кондиціонери. Уже не одне десятиліття такі системи використовують як ефективну альтернативу газовим і електричним котлам для обігріву будинків і підготовки гарячої води. Головна особливість теплового насоса це те, що він не виробляє тепло з нуля, а переносить його з навколишнього середовища. Для цього використовуються відновлювані природні джерела:
- повітря навколо будівлі
- вода з природних водойм
- тепло землі
- технологічні теплові викиди
- тепло стічних вод
Чим тепловий насос відрізняється від кондиціонера
Фактично звичайний кондиціонер у режимі обігріву також працює як тепловий насос типу повітря-повітря. Проте у нього є важливе обмеження а саме ефективність різко падає при низьких температурах. Коли на вулиці стає холодніше ніж приблизно +5 °C то:
- зовнішній теплообмінник покривається інеєм
- продуктивність зменшується
- витрати електроенергії зростають
Саме тому класичний кондиціонер не завжди може повністю замінити систему опалення. Для клімату України, де взимку температура часто опускається до -10 °C і нижче, найкращі результати показують геотермальні теплові насоси. Переглянути різні моделі можна в магазині: https://vash-klimat.com.ua/teplovi-nasosi Вони беруть енергію із землі або води, температура яких набагато стабільніша протягом року. На перший погляд може здатися дивним: як холодна земля або вода можуть обігрівати будинок? Насправді все пояснюється законами фізики. Будь-яке тіло з температурою вище абсолютного нуля (-273 °C) містить теплову енергію і може її віддавати більш холодному середовищу. Наприклад, якщо повітря має +5 °C, а холодоагент у системі -10 °C, тепло природно переходить до холодоагенту.
Найстабільнішими джерелами тепла є:
- ґрунт
- підземні води
- природні водойми
Їх температура майже не змінюється протягом року, тому геотермальні системи працюють особливо ефективно.
Сучасний тепловий насос для опалення або гарячого водопостачання функціонує так:
Монтаж зовнішнього контуру. У ґрунт (горизонтально або в свердловини) чи у водойму укладається трубний контур нижче глибини промерзання. Завдяки стабільній температурі джерела ККД системи залишається високим.
Циркуляція теплоносія. По трубах рухається незамерзаюча рідина. Проходячи через землю або воду, вона нагрівається приблизно на кілька градусів.
Передача тепла в будинок. Тепловий насос відбирає цю енергію та передає її в систему опалення або гарячого водопостачання.
Замкнений цикл. Охолоджена рідина повертається назад у контур і процес повторюється.
Багато моделей можуть працювати і як кондиціонер. У теплу пору року цикл просто змінюється на зворотний:
- тепло забирається з приміщення
- відводиться у ґрунт або воду
Таким чином один пристрій забезпечує комфорт цілий рік.
Потужність геотермальної системи
У середньому:
1 метр геотермального зонда дає приблизно 30–50 Вт тепла
щоб отримати 10 кВт, потрібно близько 200–300 м контуру
При цьому теплові насоси дуже ефективні на 1 кВт спожитої електроенергії вони можуть видавати 3–5 кВт тепла.
Основні типи теплових насосів
Класифікація базується на тому, звідки береться тепло і куди воно передається.
Повітря-повітря. Працює за принципом побутового кондиціонера: тепло береться з атмосфери і подається в повітря приміщення.
Вода-вода. Енергія природної води передається у водяний контур опалення або ГВП.
Повітря-вода. Тепло зовнішнього повітря використовується для нагріву водяної системи опалення.
Ґрунт-вода. Через підземний контур тепло відбирається із землі та передається в систему опалення будинку.
Вибір типу залежить від:
- клімату регіону
- площі ділянки
- наявності водойми
- можливості буріння свердловин
- бюджету проєкту
Ще донедавна такі системи були найбільш популярні в Європі, але зараз активно поширюються і в Україні завдяки курсу на енергонезалежність.
Щоб отримати 1 кВт·год тепла, система споживає лише приблизно 0,20–0,35 кВт електрики.
Система працює у замкнутому контурі без відкритого полум’я, газу чи продуктів згоряння.
Тепловий насос може:
- опалювати взимку
- охолоджувати влітку
- гріти воду цілий рік
Сучасні моделі практично не потребують складного сервісу і працюють автоматично. Більшість побутових моделей за габаритами співмірні зі звичайним холодильником. Теплові насоси підходять як для приватних будинків, так і для комерційних чи промислових об’єктів. Монтаж можливий майже в будь-якому регіоні.