Одно из самых экономичных решений для отопления помещений было предложено задолго до того, как начало приобретать популярность. Речь о тепловом насосе – устройстве, которое переносит тепловую энергию от источника в среду с более высокой температурой. Извлекает он ее из грунта, воды или воздуха. Все остальные отопительные устройства производят тепло, используя энергию электричества или топлива, и имеют более низкий КПД.

Тепловой насос

По какому принципу работает тепловой насос?

Основой конструкции теплонасоса является термодинамический контур, одна часть которого расширена, а другая заужена. Более широкая часть отделена от более узкой части компрессором с одной стороны и расширительным клапаном – с другой. Контур замкнутый и заполнен рабочим веществом с высоким коэффициентом переноса тепла (хладагентом).

Работа теплового насоса аналогична работе холодильника, но результат «снимается» со стороны конденсатора, а не со стороны испарителя. Коллектор (более широкая часть) находится в среде с низкой температурой, где расширенный хладагент накапливает рассеянную тепловую энергию. Конденсатор (зауженная часть) помещается в обогреваемое помещение. Температура хладагента повышается при прохождении через компрессор. В результате нагревается теплообменник, и, как следствие – теплоизлучающие элементы системы отопления.

Тепловой насос

Отопительные системы с тепловыми насосами

Заказывая отопление под ключ, можно доверить расчет теплового насоса исполнителю и больше ни о чем не заботиться. Единственное решение, которое нужно будет предварительно принять – это выбрать источник рассеянной тепловой энергии. Именно от этого зависит, какой тип отопления будет реализован, и с какой энергоэффективностью оно будет работать.

Энергетическая эффективность теплового насоса определяется коэффициентом трансформации СОР, который определяет количество выдаваемого тепла на каждый киловатт электроэнергии. Энергоэффективность системы снижается с увеличением разницы между температурами источника и контура отопления. Поэтому тепловой насос чаще используется для воздушного обогрева или обустройства теплого пола – то есть в системах с низкими рабочими температурами.

Тепловой насос

Воздушное отопление

Тепловой насос воздух-воздух является по своей сути кондиционером с функцией обогрева. Нижний предел температурного рабочего режима у каждой модели свой, и он указан в списке технических характеристик. На работу в сильные морозы такие насосы не рассчитаны ввиду потери эффективности. Поэтому в наших условиях могут быть только дополнительным источником тепла, например, к пеллетному котлу, и использоваться в межсезонье.

Геотермальное отопление

В отопительных системах земля-вода и вода-вода используются геотермальные тепловые насосы. Их общей особенностью является высокотемпературный теплообменник с водой в качестве рабочего вещества. Низкотемпературный коллектор с незамерзающим хладагентом помещается в грунт или воду.

Коллектор системы земля-вода размещается горизонтально или вертикально. Горизонтальный вариант целесообразен, если есть возможность использовать большой по площади участок приусадебной территории. При вертикальной установке коллектор опускается в скважину глубиной 150-200 метров. Это наиболее энергоэффективная версия геотермального отопления.

Тепловой насос вода-вода выгоден из-за дешевой установки. Коллектор укладывается в ближайший к дому водоем – пруд или озеро, и не требует проведения трудоемких земляных работ. При укладке геотермального теплового насоса в воду или горизонтально в грунт учитывается глубина промерзания источника тепла.

Тепловой насос