Тепловые насосы

Тепловой насос - это система, которая добывает тепловую энергию из более низкой температуры и направляет ее в более высокую температуру. Тепловая энергия добывается из воздуха, из-под земли, из вентилируемого воздуха или воды. Энергия с помощью компрессоров и теплообменников преобразуется в полезное нам тепло, которым можно отапливать помещения и нагревать воду. Сохранившаяся в земле солнечная энергия нагревает на несколько градусов жидкость, циркулирующую в почвенном контуре (почвенной трубе, коллекторе) теплового насоса. В тепловом насосе эти несколько градусов с помощью теплообменников и компрессорной техники преобразуются в тепловую энергию, которая затем направляется в распределительную систему, то есть в трубы полового отопления, радиаторы или бойлер. Электроэнергия нужна только для работы компрессора и циркуляционных насосов. Из купленного одного киловатта энергии мы можем получить для отопления два или более киловатта природной (бесплатной) энергии. Коэффициент преобразования теплового насоса может превышать 300%. Тепловые насосы могут работать и в обратную сторону, то есть охлаждать помещения летом. Так что одна и та же система способна отапливать или охлаждать жилые помещения, а также производить горячую воду.

Экономическая целесообразность

Установка
Подходящую систему теплового насоса можно купить как для существующих, так и для новых, еще не построенных домов. Источником энергии может служить воздух, поверхность почвы, вода или вентилируемый воздух. В Эстонии в качестве почвенного контура (коллектора) преимущественно используются пластиковые трубы диаметром 40 мм (РЕМ 40). Для транспортировки теплоты почвы в трубах используется экологически абсолютно безопасная 30%-ная смесь воды и технического спирта. Почвенный контур закапывается на глубину приблизительно одного метра, при этом расстояние между трубами должно быть не менее одного метра.

Почвенный контур теплового насоса закапывается в землю.
Вводимые в дом пластиковые трубы изолируются. Для утопленных под воду труб действуют те же правила. В случае установки в воду следует обратить внимание на скобы крепления утяжелителя, которые обязательно должны быть устойчивы к ультрафиолетовому излучению.

Системами теплового насоса можно легко заменить работающие на масле или угле фоссильные, а также электрические котлы. Если тепло распределяется через радиаторы, то горячую воду можно направить напрямую в радиаторы водяного отопления. Если тепло распределяется с помощью нагретого воздуха, тепловые насосы могут сразу вырабатывать теплый воздух.

Количество возобновляемой тепловой энергии, необходимое для системы теплового насоса, зависит от географического расположения дома и его утепленности. Чем теплее климат, тем выше начальная температура и тем эффективнее работа теплового насоса.
Золотое правило гласит: насос должен быть такого размера, чтобы производить 90% необходимой тепловой энергии. В очень холодные дни следует использовать дополнительный источник отопления, например, электрический радиатор или дровяной камин.

В случае обычных условий почвы и типичного дома для одной семьи для производства 3 кВт тепла длина почвенного коллектора теплового насоса должна составлять 30 м, для производства 10 кВт тепла - 100 м, то есть в Эстонии для отопительной системы среднего дома площадью 100-150 м2 требуется почвенный контур длиной около 400 м.

Почвенный контур можно положить в горизонтальные траншеи или в вертикальные, специально пробуренные колодцы. Для бурения колодца необходимо обеспечить доступ бурильной машине, в случае горизонтальных траншей необходим доступ к участку. В отношении длины почвенного коллектора и глубины колодца рекомендуется следовать замерам производителя или его представителей. Необходимо также учитывать характер грунта (глина, влажная почва, сухой песок и т.д.). Как правило, в случае сухого грунта требуется более длинный коллектор.

Горизонтальная траншея должна быть достаточно глубокой, чтобы колебания температуры воздуха не влияли на температуру грунта. В Центральной Европе достаточно траншеи глубиной 0,9 м, в Северной Европе контур следует укладывать на глубину от 1,2 до 1,5 м. В условиях Эстонии достаточной глубиной является приблизительно 1 метр.

Систему отопления с тепловым насосом можно установить, если
• можно использовать землю, водоем или воздух
(если тепловой насос устанавливается на наружную стену здания)
• здание хорошо утеплено
• тепловой насос сможет снабжать имеющуюся распределительную систему.