Особенности применения тепловых насосов в отопительных системах

      Тепловым насосом можно назвать специальное устройство для переноса энергии. Перенос тепловой энергии происходит от источника с более низкой температурой к теплоносителю (потребителю). Процесс работы такого насоса очень напоминает работу холодильника, но только насос вырабатывает тепло, а не холод. Тепло (или энергия), согласно закону сохранения, никуда не исчезает и не появляется ниоткуда. Энергия просто либо переходит от одного к другому телу, либо меняет вид. Вот и принцип работы насоса заключается в охлаждении какого–либо источника тепла (это может быть грунт, вода или же воздух) и передаче отнятого тепла системе отопления, а точнее воде в ней или воздуху, содержащемуся внутри помещения.

      Удивительно то, что при работе теплового насоса, затрачивая 1 КВт электроэнергии, можно получить от трех до пяти КВт тепловой энергии. Это соотношение весьма перспективно и заманчиво. А тепловое отопление по стоимости довольно конкурентоспособно с другими видами отопления. К тому же оно намного чище и экологичнее. Конечно, для бесперебойной работы такого насоса понадобится источник, у которого можно будет бесконечно «отнимать» тепло. Такими источниками могут быть: воздух, грунт (но только на глубине ниже самой глубины промерзания, где его температура плюс четыре градуса), вода (проточная, озерная или грунтовая). В зависимости от этих источников тепла и разделяют тепловые насосы. И каждый вид насоса имеет свои особенности.

                                                                                Тепловой насос, источник тепла которого воздух

      Не трудно догадаться, что для таких тепловых насосов источником тепла является воздух (атмосферный). Теплообменник насоса представляет собой «скульптуру», состоящую из труб и имеющую высоту в несколько метров. Устанавливается она на наиболее продуваемом месте. Поскольку для отопления всего дома необходимо в среднем около 36000 КДж тепловой энергии, то охладить воздух, к примеру, имеющий температуру минус пять градусов, необходимо будет в объеме 2800 кубометра за тот же один час. Такие цифры могут заставить усомниться: справится ли тепловой насос с отоплением всего дома? Конечно, да! Ведь ветер имеет скорость нескольких метров в секунду, а теплообменник, имеющий площадь несколько метров вполне может обеспечить выработку необходимого количества тепла.

                                                                                  Тепловой насос, источник тепла которого грунт

Насосы с таким источником тепла считаются более надежными. Как правило, укладывают в грунт определенное количество труб, а затем по ним прокачивают промежуточный теплоноситель, который нагревается до плюс четырехградусной температуры. Однако это совсем не просто. Поскольку нагрев теплоносителя приведет к охлаждению прилегающего грунта, естественно, что понадобится какое-то количество времени для нагрева грунта вновь. А трубы прокладывать придется на глубину, порой достигающую и сотни метров. В связи с этим обустройство коллектора очень трудоемко и трудноосуществимо.

                                                                                    Тепловой насос, источник тепла которого вода

       Работа таких насосов обеспечивается за счет тепла различных вод (грунтовых, сточных или же проточных). Если сравнивать воду с воздухом по теплоемкости, то вода выигрывает. Тогда для получения необходимого количества тепла (36000 КДж) потребуется около четырех тонн воды охладить всего лишь на четыре градуса. Конечно, объем немалый, но не вызовет дефицита. Однако если объем воды затруднений не вызывает, то ее дренаж довольно проблематичен. Воду нужно будет сбрасывать в ближайшую сточную систему: ручей или речку. Поэтому тем, кто живет неподалеку от реки, очень удобно использовать такую систему отопления, при этом дополнительных затрат больших не будет. Дренажная естественная система будет способна отвести всю охлажденную воду.

      Как это не звучит парадоксально, но в качестве источника тепла можно использовать и лед, а вернее, процесс замерзания воды. При этом процессе выделяется большое количество тепла (около 330 КДж на один килограмм). Это в восемьдесят раз превышает то количество, что вода выделяет, остывая на один градус. Чтобы получить норму отопления необходимо будет заморозить сто двадцать литров воды. Потребуется разработка системы для удаления льда. Другой вариант – это складывать образовывающийся лед, а по весне он естественным образом растает. За отопительный сезон накопится около трехсот тонн – объем бассейна среднего размера.
   Для наших условий проживания тепловые насосы в большинстве случаев – экзотика среди отопительных систем. Наряду со своими неоспоримыми преимуществами (более экологичны, а также чище и т. д.), они имеют и некоторые недостатки (к примеру, их стоимость). И пока вопрос с другими видами топлива не будет вызывать проблем, перспективы применения тепловых насосов довольно неоднозначны.