Обзор видов альтернативного отопления частного дома и рекомендации по самостоятельному изготовлению и подбору компонентов

Тепловые насосы для отопления частного дома

При этом способе альтернативного отопления оборудование извлекает и концентрирует тепло, которое аккумулируется в земле, воде или воздухе. Передача энергии осуществляется в теплообменниках, а для циркуляции теплоносителей в системе используется насколько независимых контуров. По принципу работы тепловой насос похож на холодильную установку (где основным силовым элементом является компрессор), только действует он наоборот.

Геотермальные установки «грунт-вода» и «грунт-воздух»

Эти установки собирают тепло из протяжённых скважин или горизонтальных пластов с небольшой глубины. Такие тепловые насосы являются самыми эффективными, так как тепловая энергия грунта обладает стабильными показателями, причём она доступна в любых широтах. Есть два вида устройств:

• Вертикальные зонды располагаются в скважинах глубиной до нескольких сот метров. Они показывают лучшую производительность, но слишком дорого стоят, в основном из-за бурильных работ.
• Горизонтальные коллекторы состоят из системы труб, уложенных на глубине порядка 1,2-1,5 метров (ниже уровня промерзания). Они менее эффективны и занимают значительные площади, которые не подлежат застройке и не подходят для выращивания многолетних растений. Главное достоинство таких конструкций – намного меньшие затраты на земляные работы.

Тепловой насос «вода-вода» и «вода-воздух»

Контур с первичным теплоносителем располагается на дне незамерзающего озера или реки. По конфигурации он похож на горизонтальный коллектор. Использоваться может тепло промышленных стоков и канализации, а также грунтовых вод. Есть два типа конструкций:

• Вода является теплоносителем и прокачивается внутри открытого первичного контура.
• Вода отдаёт свою энергию замкнутому первичному контуру, где в качестве теплоносителя циркулирует «рассол».

Очевидно, что для организации такого энергоснабжения непосредственно возле дома должен находиться подходящий водоём довольно большой площади.

Воздушные тепловые насосы

Для получения тепла из воздуха применяют устройства с крупным радиатором-теплообменником и производительным вентилятором, который должен прокачивать большие объёмы воздушных масс. Эти установки могут нагревать воду либо сразу отдавать энергию воздуху (так, например, работают кондиционеры с функцией подогрева), иногда они используют тепло дымовых газов или исходящих потоков из вентиляционных систем.

Это самые недорогие тепловые насосы, но они наименее производительные и не все могут работать при значительных минусовых температурах (в большинстве случаев -10 является пределом). Только самые продвинутые установки с инверторным управлением будут давать тепло при -25 градусах на улице.

Итак, имеют ли право на жизнь альтернативные способы отопления частного дома? Безусловно! Это по меньшей мере дальновидно. Уже сейчас они могут качественно дополнить традиционные генераторы тепла. Если позволяют технические условия, можно собрать гибридную систему, и полностью перейти на возобновляемые источники. Правда, для этого понадобится энное количество денежных средств и квалифицированная помощь профессионалов. Но если по каким-то причинам уйти от углеводородов не получается, то есть смысл модернизировать обычную систему отопления, чтобы можно было максимально эффективно регулировать температуру теплоносителя, или, как вариант, направить усилия на утепление ограждающих конструкций дома, чтобы свести к минимуму общие потери тепла.

Солнечные батареи

Альтернативное электричество от солнца в частном домостроении используется редко. Все дело в дороговизне солнечных элементов, которые устанавливаются в батареях. Отсюда и высокая стоимость всей установки. Хотя необходимо отметить, что это перспективное направление, от которого нельзя отказываться. Ведь ежегодно на один квадратный метр поверхности земли падает 1000 кВт энергии. Представляете, сколько человечество теряет. Если сравнить с другими видами топлива, то это 100 м³ газа или 100 литров солярки.

Конечно, таким способом получить электрический ток еще дорого. А вот нагреть так воду – это очень дешево. Вот почему солнечные коллекторы сегодня так востребованы у жителей загородных поселков.

1 Особенности геотермального насоса

Тепловой насос представлен в виде современного альтернативного источника энергии, собрать его своими руками вполне возможно. Этот агрегат, собранный своими руками, может снабжать тепловой энергией такие системы как:

• Система кондиционирования;
• Система отопления;
• Система нагрева воды.

Принцип работы геотермального насоса, собранного своими руками, несколько отличен от газовых, дизельных и электрических генераторов тепла. Геотермальный насос, который был собран своими руками, имеет свой особый принцип работы, потому его расчет производится на основании специальной формулы.

Агрегат, находясь в рабочем режиме, функционирует по принципу выкачивания энергии из накопивших ее объектов окружающей среду. В летнее время года такое устройство, сделанное своими руками, с опорой на свой принцип работы, пользуется энергией, которая аккумулирована в пластах грунта, в скальных породах и водоемах.

Расчет контура мощности и прочих характеристик устройства, сделанного своими руками, производится с ориентировкой на особенности источников энергии.

Представленный агрегат, собранный своими руками, имеет такой принцип работы, который не позволяет ему применять во время работы жидкое топливо.

Геотермальный тепловой насос Интерклимат

Такой принцип работы подразумевает отсутствие традиционной дымовой трубы. Особый принцип работы теплового насоса позволяет произвести точный расчет, и обеспечить собственное жилище надежным источником тепла.

Произведя расчет системы отопления, которая работает с применением геотермального насоса, можно убедиться в том, что представленная система поможет значительно сэкономить энергию и деньги.

Сегодня, в большинстве стран СНГ, цена производства тепловой энергии напрямую зависит от цены используемого топлива. Дороже всего пользователям обходится электроэнергия, дизельные виды топлива и газ.

Расчет показывает, что при учете такой тенденции, разница при установке теплового насоса, оснащенного грунтовым теплообменником, и котельной использующей дизельное топливо, окупится уже в течение трех ближайших лет.

Практически все без исключения современные модели тепловых насосов оборудованы встроенными электронагревателями. Это связанно с тем, что расчет показателей номинальной мощности, во время выбора типа отопительного оборудования, ведется с ориентировкой на покрытие тепловой нагрузки в самые холодные периоды.

Имеется в виду, что такая минимальная температура может продержаться всего несколько дней. Именно в этот период агрегат будет работать на полную мощность.

Перспектива применения геотермальных тепловых насосов

Поскольку работа теплового насоса для частного дома не сопровождается горением, то эта система абсолютно пожаробезопасна. Высокая экологичность, так как при функционировании системы исключены образование и выброс в атмосферу вредных веществ.

Уровень шума и вибрации не превышает тех, что производит обычный бытовой холодильник. Легкость обслуживания теплового насоса. Эксплуатация теплового насоса не сопряжена с большими расходами и окупается в течение 1,5–2 лет. Долговечность. Тепловой насос способен работать 25–30 лет и более. Несмотря на наличие серьезных плюсов, отопление домов с помощью теплового насоса в нашей стране – явление довольно редкое (для сравнения – в Швеции 70 % домов обогреваются таким способом), что объясняется тем, что первоначальная стоимость оборудования достаточно высокая (порядка 300 000–350 000 рублей), потребуются масштабные земляные работы, которые обойдутся не дешево. Кроме того, есть немало относительно недорогих видов топлива, которые могут быть применены для целей отопления жилых домов.

Тем не менее перспектива применения геотермальной системы вполне оптимистичная, тем более что есть реальная возможность нивелировать затраты.

Практика показывает, что примерно 1 месяц в году насос работает на полную мощность, в остальное время его нагрузка не превышает 70–80 % от максимальной. Поэтому можно купить менее мощный насос, который обеспечит потребности в тепле до конкретного температурного показателя, а когда температура достигнет расчетного значении, следует использовать второй теплогенератор, например, электронагреватель, котел, работающий на каком-либо виде топлива, гелиоколлектор. Но, чтобы рассчитать и правильно подобрать тепловой насос, необходимо привлечь специалиста, хотя сделать приблизительные расчеты можно и самостоятельно.

Для этого надо знать тепловую потребность дома (для старой постройки и некачественной теплоизоляцией составит 75 Вт/м, для нового дома с качественной теплоизоляцией – 50 Вт/м, для низкоэнергетического дома – всего 30 Вт/м) и умножить ее на общую площадь.

Отопление дома с помощью теплового насоса будет полноценным только тогда, когда теплоизоляция постройки обеспечена на высоком уровне, что минимизирует энергопотери.

И последнее замечание: монтировать тепловой насос можно либо перед закладкой фундамента, либо в процессе выполнения строительных работ.

Подробно об отоплении домов тепловыми насосами рассказывается в этом видео :

Виды альтернативных источников отопления

Для того, чтобы обустроить альтернативное отопление частного дома своими руками, есть несколько вариантов, которые помогут сэкономить немалую сумму денег, расходуя при этом абсолютно возобновляемую энергию.

1. Биотопливо. Этот вариант полностью экологичен за счет использования специальных брикетов и пеллетов, в состав которых входит навоз, растения, сточные воды и прочие природные отходы. Кстати, такое удобрение можно получать и в домашних условиях.

В качестве преобразующего устройства используется котел, подача топлива в который осуществляется автоматически. Чтобы перейти с газового отопления на биотопливное, нет смысла менять всю отопительную систему: просто замените котел и подключите его к системе.

Чтобы самостоятельно организовать эффективную систему отопления на биотопливе, можно также построить камин, который, при соблюдении всех правил монтажа, вполне способен качественно прогреть небольшой частный дом.

2. Солнечная энергия. Преобразование солнечной энергии в тепловую – современный и достаточно экономичный способ обогрева помещения. Такое отопление получается практически бесплатное: все, что от вас потребуется – это купить солнечный коллектор или собрать его самому из комплектующих, которые без труда можно найти в специализированных магазинах. Установка коллектора достаточно проста, поэтому ее можно осуществить самостоятельно. Монтаж коллектора осуществляется на крыше, где устройство будет собирать энергию солнца и передавать ее в мини-котельную, находящуюся внутри дома. Современные солнечные коллекторы эффективны даже в пасмурную погоду.

Этот вариант обогрева частного дома позволит вам бесплатно обогревать дом даже при сильных морозах. Более того, если вы правильно установили коллектор и подсоединили его к внутренним коммуникациям, с помощью энергии солнца можно нагревать воду для бытовых нужд.

3. Энергия земли и воды. Чтобы обустроить такую отопительную систему, вам понадобится установить тепловой насос, для работы которого требуется электроэнергия. В этом случае, можно сэкономить 10-20% денежных затрат, по сравнению с газовым обогревом. Тепловой насос также можно установить самостоятельно, тем более,что по сравнению с газовым оборудованием, он является абсолютно безопасным.

Тепловые насосы могут работать по 2-типам: — вода-вода; — рассол-вода.

Для первого типа необходимо будет пробурить 2 скважины для подъема и 2 — для слива воды, глубиной около 50 м. Все эти работы можно проводить своими силами, но с разрешения госорганов.

Для второго типа понадобится скважина, глубина которой не менее 200 м. В скважине необходимо проложить трубы с раствором. Чтобы в разное время года снизить разницу тепла на выходе, можно вмонтировать теплообменник.

Несмотря на относительную сложность монтажа, такая отопительная система позволит вам получать практически бесплатное тепло, главное – сделать правильные расчеты и учесть все нюансы.

4. Инфракрасное отопление и система «теплый пол». Обогрев с помощью инфракрасных источников тепла можно с легкостью обустроить самостоятельно. Для этого нужно просто купить инфракрасные обогреватели и расставить их в доме. Стоимость их относительно недорогая, к тому же такие устройства могут стать эффектным элементом домашнего декора.

Система теплый пол также может быть вмонтирована своими силами буквально за пару дней. Для этого вам понадобится инфракрасная пленка, которую необходимо уложить сразу под верхним слоем напольного покрытия. Никаких специальных навыков этот процесс не требует, достаточно только снять существующее покрытие, постелить пленку и положить новое покрытие.

Такой альтернативный обогрев частного дома достаточно просто монтируется и позволяет эффективно протопить помещение.

Эффективность теплового насоса

Для оценки эффективности теплового насоса служит коэффициент преобразования m, равный отношению передаваемой насосом энергии, к энергии, используемой компрессором для работы всего устройства.

В современных системах тепловых насосов этот коэффициент равен 3 и более. Не вдаваясь в тонкости термодинамических процессов, отмечу, что существует взаимозависимость коэффициента преобразования от разности температуры во входном и выходном контурах теплового насоса. Чем больше перепад этих температур, тем ниже экономность расходуемой компрессором электроэнергии. Также и наоборот.

Кстати, именно поэтому выгоднее обогревать дом теплыми полами с температурой +25-+35оС, нежели обычными бытовыми радиаторами, разогретыми до +70-+90оС. В таких случаях коэффициент m достигает значений 4,5 и более.

Генерация электроэнергии

Как известно, жилище можно отапливать и электричеством, в идеале – из альтернативного источника. На данный момент его можно получить с помощью:

• ветровой электростанции;
• мини-ГЭС;
• солнечных батарей.

Получаемое таким образом электричество действительно ничего не стоит и это огромный плюс. При наличии в регионе постоянно дующих ветров или протекающей неподалеку речки добываемая энергия может стать панацеей. Электрическая система отопления будет полностью автономной.

Немного хуже обстоят дела с солнечными батареями, поскольку их КПД невысок. Чтобы сгенерировать более-менее значительную мощность, потребуется множество полупроводниковых панелей.

Отсюда огромный минус – дороговизна вышеперечисленного оборудования. По этой причине для большинства рядовых граждан подобное получение электроэнергии недоступно. Да и природные условия способствуют не везде: нет ветров или рек, а солнечную энергию, сгенерированную летом, на зиму не запасешь.

Солнечные коллекторы

Несмотря на то, что отопление загородного дома солнечными панелями практически невозможно в суровом климате, не рассмотреть этот вид альтернативного источника энергии и тепла невозможно.

Наибольшей эффективности можно достичь лишь при интенсивном солнечном излучении – только в этом случае температура в помещениях будет максимально комфортной.

Разновидности

Солнечные системы нагрева теплоносителя (в нашем случае это раствор «вода-гликоль») условно можно разделить на пассивные и активные.

Первые объединены в один так называемый «водонагреватель», который располагается на кровле. Резервуар с теплоносителем находится выше отметки коллектора, а холодная вода в бак подается снизу.

Схема работы плоского солнечного коллектора. Нажмите для увеличения.

Вторые же имеют конструктивное отличие от пассивных солнечных систем обогрева: сами солнечные коллекторы размещаются на кровле дома, а резервуар для теплоносителя – в доме.

Теплоноситель – вода, циркулирует в системе отопления с помощью насоса.

Чаще всего солнечные коллекторы применяются для хозяйственно-бытовых нужд – нагрева воды в баках-резервуарах.

Но в этом случае в зимнее время придется сливать всю воду из бака во избежание перемерзания.

Существуют два разных типа солнечных коллекторов: плоский и вакуумный (трубный).

Плоский коллектор представляет собой поглотитель солнечных лучей с остеклением по верху, имеющий слой фольгированной с внутренней стороны теплоизоляции.

Схема работы трубного коллектора. Нажмите для увеличения.

Поглотителем выступает плоский лист металла, соединенный с системой трубопроводов.

Он «собирает» солнечное тепло, передавая его теплоносителю. Стекло не должно отражать бликов – для достижения максимального эффекта от световой энергии.

Трубный коллектор отличается от плоского только наличием вакуумных стеклянных труб, собранных в один пучок.

В каждую трубку вставляется поглотитель из листа стали – его можно вращать внутри, чтобы выровнять попадание солнечных лучей.

Трубные солнечные коллекторы дороже в монтаже и обслуживании, однако они дают больший эффект, нежели плоские за счет более длительного удержания солнечного тепла.

И те, и другие виды систем обогрева монтируются на кровле дома – в наклонной части.

В последнее время производители предлагают так называемые «солнечные» крыши, в которые уже вмонтированы солнечные панели, однако широкого распространения данный вариант не получил из-за нарушения герметичности кровельного покрытия.

Извлечение тепла из окружающей среды

Сразу хочется отметить один доступный и оттого популярный способ – нагрев воды солнечными коллекторами. Остальные альтернативные источники тепла традиционно дороги. Солнечные водонагреватели работают достаточно эффективно в теплое время года, особенно в солнечные дни. Стоимость данного оборудования хоть и «кусается», но все же не заоблачная, чем пользуется много людей.

Серьезными и очень эффективными средствами обогрева жилых зданий являются тепловые насосы. Действуя по принципу «холодильник наоборот», эти агрегаты способны извлечь теплоту из морозного воздуха, недр земли или холодной воды. Самые производительные установки – с земляным внешним контуром, они могут обеспечить теплом любой дом, потребляя малое количество электричества из сети. Но из-за высокой цены оборудования тепловые насосы так и не получили широкого распространения на постсоветском пространстве.

Воздушное отопление дома

В нашей стране оно не пользуется большой популярностью, хотя имеет хорошую эффективность. Подача нагретого воздуха в помещения производится по специальным вентиляционным каналам, которые могут располагаться в полу или потолке. Воздушное отопление дома состоит из таких элементов:

• Теплогенератора. Для этих целей может использоваться отопительный котел, работающий с помощью любого энергоносителя.
• Воздуховодов. Выполняют доставку теплого воздуха от теплогенератора в помещения.
• Приточного вентилятора. Выполняет перемещение воздушных масс.

Часть воздуха для функционирования оборудования может браться с улицы, а часть с помещений. Монтаж системы отопления этого типа лучше доверить профессионалам, потому что самостоятельная установка довольно трудоемка.

Преимущества:

• Высокий КПД – до 90%.
• Не нужно тратиться на радиаторы.
• Возможность использовать совместно с кондиционированием.
• Хорошая регулируемость за счет низкой инерционности воздушных масс.

Недостатки:

• Устанавливается во время строительства строений.
• Нуждается в периодическом наблюдении и обслуживании.

Печь

Печное отопление

Относится к воздушному отоплению, потому что обогрев происходит благодаря нагретым воздушным массам, которые циркулируют по каналам расположенным в стенах. Хорошо тем, что позволяет сделать отопление частного дома своими руками, при условии, что владелец недвижимости знаком хотя бы немного с кладкой кирпича.

Печь обычно изготовляется на дровах или угле и ее принято устанавливать посредине дома, так как в таком случае тепло будет передаваться еще и лучевым способом. Будет идеальным выбором для небольших построек, например, дач.

Преимущества:

• Доступность.
• Возможность использовать твердый вид топлива – не надо связываться с компаниями поставщиками природного газа.
• Простота эксплуатации.
• Долговечность.

Недостатки:

• Нужна периодическая очистка дымовых каналов, так как они засоряются.
• Затруднительность регулировки.
• Нуждается в присутствии человека для периодического подбрасывания топлива.
• Печное отопление может обогреть небольшое здание, так как нагретые воздушные массы медленно циркулируют.
• Неэкономичность.

Принцип действия геотермального теплонасоса

Тепло у нас под ногами есть в любой среде. Его количество разное в разных регионах, но оно есть повсеместно. И геотермальный тепловой насос отбирает это тепло у природных источников и передает его нагревательному контуру.

Что может стать источником тепла? Любая среда вне помещения, температура которой зимой выше 0oC. Это близлежащий непромерзающий водоем, речка, даже колодец с достаточным количеством воды. Есть тепло и в грунте: ниже точки промерзания температура всегда положительная.

Источником тепла может быть любая среда с температурой выше нуля зимой

Принцип работы геотермального теплового насоса состоит в том, что тепло от источников переносится в установку, где преобразовывается и передается в отопительный контур.

Если говорить чуть подробнее, то все происходит так. В относительно теплой среде находится трубопровод с теплоносителем большой протяженности. Трубопровод чаще всего замкнутый, его движение обеспечивается насосом. Теплоноситель нагревается до температуры среды. Обычно это +5oC или чуть выше. Проходя по первому теплообменнику-испарителю, он отдает тепло находящемуся во втором контуре хладагенту.

Устройство теплового насоса: это три контура с теплоносителями, компрессор и испаритель, сбросный клапан

Хладагент — вещество, которое кипеть начинает при температуре выше -5oC. В большинстве установок используют фреон. До включения установки он находится в жидком состоянии. Потом, по мере поступления тепла от термальных источников, его температура поднимается. Фреон начинает испаряться, переходит в газообразное состояние. Этот газ уже имеет температуру порядка +5oC. Он поступает в компрессор, где его сжимают. При сжатии выделяется большое количество тепла, и из компрессора газ уже выходит с температурой от 35oC до 65oC. Он поступает в еще один теплообменник — конденсатор, где отдает тепловую энергию теплоносителю, который идет в контур отопления.

Сам фреон, отдав большую часть тепла, частично остывает, но все еще находится в газообразном состоянии при повышенном давлении. Он поступает на сбросный клапан, где давление резко падает, он резко охлаждается и сжижается. После чего снова поступает в испаритель, где начинается новый цикл преобразования.

Энергия ветра

Ветряные мельницы

Ветер, попадая на лопасти турбины, вращает её и при этом вырабатывается энергия. Эффективность энергии (КПД) не превышает 59%. Ещё 1920 году учёный Бец получил это значение. С того времени это значение называется «предел Беца». Таким образом, если узнать КПД преобразования, можно определить необходимую мощность электростанции.

Отличительные особенности ветряных генераторов

Установки различаются в зависимости от технических характеристик ветродвигателя:

• число лопастей;
• расположение оси вращения;
• шаг винта;
• материал элементов.

Ветряные генераторы бывают с вертикальной и горизонтальной осью вращения.

Пропеллерная конструкция с горизонтальной осью может быть с одной или несколькими лопастями. Такие ветряные установки наиболее распространенные, так как у них самый большой КПД.

Конструкции с вертикальной осью подразделяют на ортогональные и карусельные (ротор Дарье и Савониуса).

• Ротор Дарье— ортогональная конструкция, у которой аэродинамические лопасти располагаются симметрично друг другу и крепятся они на радиальных балках. Данный вариант ветродвигателя довольно сложный за счёт аэродинамической конструкции лопастей.
• Ротор Савониуса — конструкции ветродвигателя карусельного типа с двумя лопастями, которые образуют форму синусоиды. У таких конструкций коэффициент полезного действия не высок (не более 15%). Но если лопасти по направлению волны ставить не горизонтально, а в вертикальное положение и сделать конструкцию многоярусной с угловым смещением пар лопастей относительно друг друга, тогда можно увеличить КПД практически вдвое.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций

бесплатную электроэнергию

Для того, чтобы ветряная установка работала эффективно требуются постоянные ветровые потоки, а это зависит только от природы. Техническим недостатком является низкое качество электричества, поэтому систему необходимо дополнять вспомогательными модулями (зарядными устройствами, аккумуляторами, стабилизаторами и пр.).

У горизонтально-осевых установок достаточно высокий КПД, но для стабильной работы необходим контроллер направления ветрового потока и приспособления, которые защищают от ураганных ветров.

Вертикально-осевые установки имеют небольшой КПД, но они достаточно компактны и устойчивы во время сильных ветров. Работают без механизма, который позволяет следить за направлением ветра и практически бесшумны.

Обогрев дома тепловым насосом типа «земля-вода»

В тепловом насосе типа «земля-вода» теплообменник может быть представлен двумя видами:

• горизонтальным коллектором. Это несколько контуров, выполненных из пластиковых труб, которые находятся под слоем почвы, причем следует заметить, что теплообмен более интенсивен во влажных грунтах, а в сухих песчаных снижается. Тепло, которое накапливается в ней (в почве) в процессе солнечного излучения, коллектор отбирает и использует. Чтобы отопление таким геотермальным тепловым насосом было эффективным, в зависимости от характера почвы, ее теплопроводности, геометрии местности необходимо подбирать соответствующую схему укладки труб, например, в виде петли, змейки, зигзага и т. д. Для обогрева дома площадью 150–200 м потребуется трубопровод длиной примерно 400–650 м, уложенный в виде нескольких контуров на глубину 1,2–1,5 м, т. е. ниже уровня промерзания. Для этого понадобится участок площадью приблизительно 300–400 м (чтобы сократить длину трубопровода, снизить гидравлическое давление и уменьшить мощность насоса, прибегают к спиральной укладке труб на глубину 2–4 м), т. е. фактически его площадь должна вд
  вое превосходить площадь отапливаемой постройки. Понятно, что на таком участке можно лишь разбить газон или цветник, не используя его под другие нужды. Устройство горизонтального коллектора обойдется несколько дешевле, да и монтаж его отличается большей простотой, чем закладка теплообменника другого вида;
• вертикальным грунтовым зондом, для которого необходимо пробурить скважину глубиной от 50 до 200 м. Естественно, что для такого оборудования не понадобится большой участок, но бурильные работы стоят достаточно дорого. Однако и эффективность такого геотермального теплового насоса для дома будет гораздо выше (по сравнению с горизонтальным коллектором разница составит примерно 20 %), поскольку на большой глубине температура почвы тоже более высокая. Зонды могут иметь разную конструкцию, но, как правило, предпочтение отдают U-образной. Зазор между стенками скважины и зондом заполняют раствором – либо буровым, либо бетонным, что не только предохраняет трубы от механических повреждений, но и улучшает теплопередачу.

Схема отопления тепловым насосом «земля-вода»:

• первый контур с рассолом;
• второй контур – собственно тепловой насос:

1. испаритель;
2. компрессор;
3. конденсатор;
4. расширительный клапан;

третий контур – отопительная система.

Чтобы обогреть дом площадью 150–200 м, надо пробурить 5–6 пятидесятиметровых скважин, причем при этом надо соблюдать несколько условий. Во-первых, скважины должны располагаться на расстоянии от дома не менее чем 2 м, иначе его фундамент может пострадать; во-вторых, скважины не должны попасть на одну линию с подземными водами, вследствие чего эффективность теплового насоса резко упадет.

Ниже описано, как работает тепловой насос типа «вода-вода» для отопления загородного дома.

Принцип действия тепловых насосов

Принцип работы устройства для обогрева дома основан на том, что вещество (холодильный агент) может отдавать тепловую энергию либо забирать ее в процессе смены состояния. Эта идея заложена в основу функционирования холодильника (из-за этого задняя стенка прибора горячая).

Термонасос для отопления функционирует следующим образом:

1. Поступающий агент охлаждается на 5 градусов в испарительном отделе на основании энергии от носителя тепла.
2. Охлажденный агент поступает в компрессор, который в результате работы сжимает и нагревает его.
3. Уже горячий газ попадает в отсек для теплообмена, в котором он отдает собственное тепло отопительной системе.
4. Сконденсированный хладагент возвращается к старту цикла.

Устройство

Тепловой насос для отопления дома состоит из нескольких основных контурных элементов:

• контур с теплоносителем, который перемещает энергию от теплоисточника;
• контур с фреоном, который периодически испаряется, забирая тепловую энергию с первого контура, и снова оседает конденсатом, передавая тепло третьему;
• контур, где циркулирует жидкость, являющаяся переносчиком тепла для отопления.

Эксплуатация термо насоса для отопления дома является выгодной с финансовой точки зрения. Причина этого в том, что устройство не требует высокой мощности (соответственно, расход электричества не больше, чем у стандартного бытового прибора), однако при этом производится в 4 раза больше тепла по сравнению с потребляемой электроэнергии.

Также не требуется создавать отдельную линию проводки для подключения насоса.  

Плюсы и минусы

Перед принятием решения, использовать тепловой насос или нет, следует ознакомиться с достоинствами и недостатками его работы. К главным плюсам теплового насоса относится:

• небольшой расход электричества на отопление дома;
• отсутствие необходимости регулярного осмотра и технического обслуживания, что делает затраты на эксплуатацию теплового насоса для отопления минимальными;
• допускается монтаж в любой местности. Насос может работать с такими источниками тепловой энергии, как воздух, почва и вода. Поэтому появляется возможность его установки практически в любое место, где планируется строительство дома. А в условиях отдаленности от газовой магистрали, устройство является самым подходящим методом обогрева. Даже если отсутствует электричество, функционирование компрессора можно обеспечить при помощи привода на основе бензина или дизеля;
• отопление дома осуществляется в автоматическом режиме. Не требуется добавлять топливо или проводить иные манипуляции, как, например, в случае с котельным оборудованием;
• отсутствие загрязнения окружающей среды вредными газами и веществами. Все применяемые холодильные агенты полностью безопасны и экологически пригодны;
• пожаробезопасность. Жителям дома никогда не будет угрожать взрыв или повреждение вследствие перегрева теплового насоса;
• возможность эксплуатации даже при условиях холодной зимы (до -15 градусов);
• качественный тепловой насос для отопления дома может служить до 50 лет. Замена компрессора требуется лишь раз в 20 лет.

Тепловой Насос ВЫГОДЕН или НЕТ?.. Кому не Стоит Покупать Тепловой Насос? (РАЗБОР)

Watch this video on YouTube

Смотрите видео плюсы и минусы

Как и любое устройство, тепловые насосы имеют определенные недостатки:

1. Если температура окружающей среды опускается ниже 15 градусов, то насос работать не сможет. В таком случае потребуется монтаж второго теплоисточника. При очень низких температурных значениях включается котел, генератор или электрический обогреватель;
2. Высокая стоимость оборудования. Оно будет стоить примерно 350 000-700 000 рублей, еще такую же сумму придется потратить на создание геотермальной станции и установку устройства. Дополнительные монтажные работы не требуются только для теплового насоса, использующего воздух в качестве теплового источника;
3. Лучше всего устанавливать тепловой насос в сочетании с теплым полом или вентиляторными конвекторами, однако в старых зданиях потребуется перепланировка и возможно даже капитальный ремонт, что повлечет дополнительные затраты времени и средств. Если частный дом строится с нуля, такая проблема отсутствует;
4. При работе теплового насоса температура грунта, расположенного вокруг трубопровода с теплоносителем, снижается. Это становится причиной гибели некоторых микроорганизмов, участвующих в функционировании окружающей среды. Таким образом, некоторый ущерб экологии все же наносится, однако он существенно меньше урона от газо- или нефтедобычи.

Частые причины перехода на альтернативное отопление

Основная причина, по которой используются альтернативные источники отопления частного дома, – это регулярное подорожание многих видов энергоносителей. К ним можно отнести газ, природный уголь, электроэнергию и другие разновидности.

Сегодня для отопления частного дома чаще всего используются газовые магистрали. Стоимость такого отопления является самой приемлемой, но и она постоянно повышается. Поскольку газ является энергоресурсом, который рано или поздно иссякнет, тенденция к росту цен будет сохраняться постоянно. В такой ситуации альтернативное отопление можно назвать не только выгодным с экономической точки зрения, но и прогрессивным, поскольку в качестве источников тепла используются восполняемые ресурсы. В итоге древесина и не восполняемые ископаемые ресурсы не расходуются.

Эффективность теплового насоса

Для оценки эффективности теплового насоса служит коэффициент преобразования m, равный отношению передаваемой насосом энергии, к энергии, используемой компрессором для работы всего устройства.

В современных системах тепловых насосов этот коэффициент равен 3 и более. Не вдаваясь в тонкости термодинамических процессов, отмечу, что существует взаимозависимость коэффициента преобразования от разности температуры во входном и выходном контурах теплового насоса. Чем больше перепад этих температур, тем ниже экономность расходуемой компрессором электроэнергии. Также и наоборот.

Кстати, именно поэтому выгоднее обогревать дом теплыми полами с температурой +25-+35оС, нежели обычными бытовыми радиаторами, разогретыми до +70-+90оС. В таких случаях коэффициент m достигает значений 4,5 и более.