Тепловой насос: что это, для чего нужно и область применения

Наверное люди, которые хоть раз задумывались об автономном отоплении собственного жилья, сталкивались с  термином «тепловой насос», но что это такое так до конца и не поняли. Сегодня мы постараемся  подробно разъяснить этот термин.

Люди привыкли получать тепло в своих домах от сжигания чего-либо. Например, раньше в каждом частном доме стояла дровяная печь. Люди сжигали дрова, уголь и обогревали свое жилище.  В принципе, такой способ обогрева сохранился до сих пор, но встречается все реже. В городах, чтобы обогреть многоэтажки сжигается газ, уголь и нефтепродукты. То есть, принцип получения тепла сохраняется: нужно что-то сжечь, чтобы было тепло.

Но нужно понимать, что такой способ получения тепла не может продолжаться вечно. Рано или поздно, ресурсы для сжигания начнут заканчиваться. Это мысль не давала покоя многим людям, поэтому они стали задумываться об альтернативных источниках тепла.

Тепловой насос – это один из альтернативных способов получения тепла. Если разобраться, то вокруг людей содержится много тепла в воздухе, воде и земле. Тепловой насос помогает генерировать тепло именно из них, ничего не сжигая.

Тепловой насос – что это такое?

Тепловой насос представляет собой устройство, которое генерирует тепло из окружающей среды и доставляет его в систему обогрева жилища. Тепловые насосы приводятся в действие энергией, но она тратится не на  обогрев жилья, как в электрическом камине, а на перегон тепла из окружающей среды в дом. Благодаря такому подходу, коэффициент полезного действия затраченной энергии намного выше, чем при прямом обогреве жилья. Поэтому происходит экономия электричества, что положительно влияет на окружающую среду.

Тепловые насосы: виды

Тепловые насосы бывают трех видов, согласно способам получения тепла:

1. Воздушные – вырабатывают тепло из воздушной массы.
2. Геотермальные – вырабатывают тепло из земли.
3. Водные – вырабатывают тепло из воды рек, озер, морей и подземных источников.

Принцип работы простой. В одну из описанных выше сред помещают радиатор-теплообменник, который собирает тепло из земли, воздуха или воды. При помощи теплового насоса это тепло аккумулируется, повышается его температура и отправляется в систему отопления жилища.

На самом деле, каждый человек в своей жизни видел тепловой насос в работе. Яркими представителями этих насосов являются холодильник и кондиционер. Да, они работают на охлаждение. Но тепловой насос может работать как на обогрев, так и на охлаждение. Все зависит от того, как организован цикл обмена тепла. В холодильнике термодинамический цикл организован на охлаждение. Но если его направить в обратном порядке, то холодильник  заработает как обогреватель. Нет, это не значит, что в холодильнике есть где-то переключатель термодинамического цикла. Это значит, что принцип работы диаметрально противоположен, но очень похож. Потому что очень часто, при обогреве с помощью теплового насоса в системе также используется фреон в качестве теплоносителя.

По виду  теплоносителей во входных и выходных системах модели теплового насоса делятся на 8 категорий:

• «земля-вода»;
• «вода-вода»;
• «воздух-вода»;
• «земля-воздух»;
• «вода-воздух»;
• «воздух-воздух»;
• «фреон-вода»;
• «фреон-воздух».

«Фреон-воздух» – это система охлаждения в кондиционерах и холодильниках. Для обогрева чаще используют «фреон-вода», «воздух-воздух» и «воздух-вода».

Соответственно эффективность теплового насоса и тепловой системы будет зависеть от используемого теплового носителя и климатических особенностей. Например, в жарких странах система «воздух-воздух» отлично себя зарекомендовала. В более прохладных странах чаще используют «воздух-вода», однако эффективность этой системы падает, когда наступают морозы ниже -25. Если морозы опускаются ниже, то система обогрева не справляется и приходится подключать дополнительные источники теплообеспечения.

В горных регионах распространена система «земля-воздух» и «вода-воздух». Жители горных ландшафтов активно «выкачивают» тепло из гор. Причем установки могут быть как горизонтальными, так и вертикальными. В вертикальных системах распространен такой принцип получения тепла:

• копают глубокий колодец;
• опускают в него теплообменник, по которому течет антифриз, разбавленный спирт, фреон или просто вода;
• колодец наполняется водой и вода «приносит» тепло от камней к теплообменнику.

Глубина таких колодцев доходит до 170 метров.

Вообще самый эффективный способ обогрева – это сбор тепла из грунта. Этот способ хорош тем, что температура грунта даже на небольшой глубине остается неизменной круглый год. Температура воды или воздуха меняется, а земли – нет. Поэтому земляные установки обогрева практически не зависят от погодных условий. Впереди планеты всей в использовании такой системы находятся скандинавские страны. Они «помешаны» на зеленой энергии и защите окружающей среды, что делает их немного лучше остальных стран. Суть этого метода сводится к тому, что систему из радиаторов нужно закопать в землю на глубину не меньше 50 сантиметров,  ниже уровня промерзания почвы. Условно это 1,2-2 метра «под землю». В радиаторную систему заливается  антифриз, который и будет приносить «тепло земли» в дом. Антифриз по системе «гоняет» тепловой насос. Проблема этого метода в том, что он очень дорогой и окупается не меньше чем за 10-15 лет.

Заключение

Тепловой насос – это важнейшая часть системы отопления или охлаждения, при которых используется тепло окружающей среды. Тепловой насос – это электрический прибор, который «гоняет» теплообменную жидкость по системе отопления. Его актуально покупать, когда вы планируете организовать автономное отопление в своем доме, используя тепло природы.

В наших широтах не сильно распространен такой способ отопления жилья ввиду его дороговизны, трудоемкости при реализации и специфического климата. При слишком холодном климате такой способ обогрева не справляется, поэтому все равно придется пользоваться традиционным отоплением.