Тепловые насосы (ТН) потребляют энергию низкотемпературных источников, в качестве которых могут выступать грунт, вода или воздух. В зависимости от источника тепла ТН подразделяются на 3 основных вида:
- земляные (грунт-вода);
- водные (вода-вода);
- воздушные (воздух-вода).
Земляные ТН
Принцип устройства и работы земляного ТН заключается в следующем. Труба в форме змеевика укладывается в землю на глубину ниже уровня замерзания − 1…1,5 м. Минимальное расстояние между трубами составляет обычно 0.8-1 м. Протекающая по трубам незамерзающая жидкость или вода забирает тепло от грунта и после сжатия компрессором отдает его через теплообменник системам отопления и горячего водоснабжения.
Чтобы тепловой насос работал, нужно затратить определенное количество электроэнергии на работу компрессора. Но оно примерно в 4 раза меньше того, которое получается в виде тепла. То есть, затратив 1 кВт электроэнергии, мы получим 4 кВт тепловой энергии.
Особенности грунтовых ТН
- Эффективность грунтовых ТН тем выше, чем меньше температура воды на выходе из них. Поэтому целесообразнее всего использовать земляные ТН для устройства теплых полов.
- Для укладки труб в грунт требуется значительная площадь. 1 м трубопровода дает примерно 20–30 Вт тепловой энергии. Для получения 10 кВт потребуется контур протяженностью 35–500 м, который займет площадь около 400–500 м2.
- Устройство ТН требует значительного объема монтажных и земляных работ.
- Из-за постоянного отбора тепла из грунта, он со временем остывает, что приводит к снижению эффективности системы.
- Время работы ТН до капремонта составляет 20-25 лет. Обычно требуется замена компрессора.
- Грунтовые тепловые насосы дополнительно включают в себя погружные скаважинные насосы, для получения тепла из грунтовой скажины
Несмотря на ограничения, перечисленные выше, грунтовой ТН способен полностью обеспечить загородный дом теплом.
Водные ТН
Принципиальных отличий в работе водного ТН от грунтового нет, за исключением того, что в качестве источника тепла вместо земли используется вода. Это может быть водоем, в который укладывается змеевик из труб, или скважина.
Особенности водных ТН
- Температура источника тепла практически не снижается во время эксплуатации. В скважине это почти постоянные 10 °С. В водоеме в зимнее время температура воды не опускается ниже 4 °С.
- Если в качестве источника тепла используется водоем, то он должен иметь достаточные размеры по площади и глубине. При этом монтажные работы по укладке труб значительны.
- Устройство ТН с забором тепла из скважины − мероприятие тоже не из дешевых. Бурение глубокой скважины – операция финансово затратная.
В любом случае, независимо от того, что используется − водоем или скважина, водяной ТН способен полностью обеспечить дом теплом при грамотном подключении насоса специалистами.
Солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы для получения горячей воды подразделяются на два основных вида − плоские и вакуумные. Каждый из этих двух видов в свою очередь имеет множество исполнений.
Вакуумные коллекторы в сравнении с плоскими имеют более высокую поглощающую способностью солнечной энергии, их КПД может достигать 90%. И, что очень важно, они могут работать практически при любой отрицательной температуре.
Плоские коллекторы преобразуют энергию с КПД до 80%. И могут нормально функционировать при температуре до -10…15 °C. Их конструкция проще, поэтому стоят они дешевле вакуумных. Но для получения одинакового с последними количества тепла, их суммарная площадь должна быть больше. В летнее время с помощью плоских коллекторов можно нагревать воду примерно до 70 °C, зимой − до 30 °C.