Способы отопления частного дома
Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника с более низкой температурой к источнику с более высокой температурой или, позволяющее посредством затрат электрической энергии использовать низкотемпературную тепловую энергию грунта, воздуха, воды, хозяйственно-бытовых стоков, шахтных вод, промышленных сбросов и многого другого для получения теплоносителя пригодного для тепло- и хладоснабжения помещений, зданий, сооружений. При этом затрачивая 1 кВт·ч электроэнергии на работу насоса можно получить от 2,5-5,5 кВт·ч тепловой энергии.
Тепловой насос, как источник тепловой энергии для отопления и ГВС, применяется по следующим причинам:
по экономическим — позволяет значительно снизить расход денежных средств, а при определенных факторах конкурировать с теплоснабжением от централизованных систем (котельных, ТЭЦ);
по экологическим — по сравнению с другими источниками тепловой энергии не выделяет вредных веществ;
простота в эксплуатации и обслуживании
не требуется масштабная реконструкция систем отопления и ГВС помещений, зданий, сооружений, а так же не требует специальных разрешений и утверждение при введении в эксплуатацию.
Тепловые насосы для нужд отопления стали применяться довольно давно, а в некоторых зарубежных странах их доля в теплоснабжении соизмерима с теплоснабжением от централизованных систем (котельных, ТЭЦ).
Линейка мощности тепловых насосов довольно разнообразна. Можно обеспечить теплоснабжение частного дома, а при использовании двух и более тепловых насосов — крупных районов и промышленных предприятий. Главным обстоятельством при реализации таких проектов является наличие источника низкотемпературной тепловой энергии и экономическая эффективность самого проекта.
Популярность теплового насоса возникла из-за того, что тепловая энергия получается непосредственно на месте установки оборудования (тепловые насосы для отопления дома «Воздух-Вода»).
Если сравнивать с централизованными системами теплоснабжения, то не требуется протяженных тепловых сетей до потребителя, источник теплоснабжения располагается непосредственно на месте или в близком расположении от потребителя.
Источники низкотемпературной тепловой энергии
Наружный воздух. Тепло, содержащееся в воздухе, может использоваться непосредственно в тепловом насосе. Этот источник является легкодоступным. Учитывая, что температура воздуха в отопительном периоде значительно меняется, применение данного источника в это время не всегда целесообразно для качественного и надежного теплоснабжения потребителя. Некоторыми компаниями внедряются решения, которые позволяют тепловым насосам в летний период за счет наружного воздуха вырабатывать горячую воду, а в отопительный сезон насос переключается на другой источник низкотемпературной тепловой энергии (например, на подземную воду — геотермальные тепловые насосы.
В зданиях проведение мероприятий по модернизации и реконструкции ограждающих конструкций приводит к тому, что вентиляционные выбросы составляют значительную часть тепловых потерь. При этом внедряются системы приточно-вытяжной вентиляции, которые создают технические возможности для организации утилизации тепловых выбросов. Тепловой насос позволяет обеспечивать глубокую и круглогодичную утилизацию тепла вентиляционных выбросов.
Подземная вода. Тепло, содержащееся в подземной воде и подземных озерах, напрямую подается в тепловой насос, при этом не требуется установка теплообменника, как при использовании тепла земли. Вода должна иметь соответствующий состав, температуру не менее + 8 °С на протяжении всего года, а также должна быть чистой и в достаточном количестве.
При использовании в качестве источника подземной воды также имеются нюансы, главный из них: охлажденную в тепловой насос воду нельзя возвращать назад прямо в место отбора, т.к. при этом колодец охлаждается. Инженерные решения предлагают сбрасывать отдавшую тепло воду в другой колодец так, чтобы направление течения подземных вод было от места сброса к месту отбора.
Геотермальное тепло или тепло земли. Известным фактом является то обстоятельство, что на определенной глубине почвы ее температура положительна (и по мере увеличения углубления температура растет). Тепло содержащее в почве посредством теплообменника (коллектора) в углублении и теплоносителя передается через циркуляционную схему в теплового насоса. Теплоносителем в данном случае должна являться незамерзающая, экологически безвредная жидкость, а циркуляцию обеспечивает циркуляционный насос. Теплообменник может быть помещен в землю на различное расстояние, в зависимости от требуемой мощности. Для получения большой тепловой мощности рекомендуется скважина глубиной 100-150 м. Для получения низких мощностей достаточно поместить теплообменник в плоскостной или траншейный коллектор на глубину 1,5-2 м.
Минусом установки теплообменника на малую глубину является то обстоятельство, что вокруг площадки, куда погружен коллектор, температура почвы из-за постоянного теплосъема понижается, тем самым при определенных температурных условиях на улицы этот участок почвы также может промерзнуть.
Наиболее качественным и надежным способом является бурение скважин и установка теплообменников на большой глубине.
Поверхностная вода. При использовании поверхностной воды к ней предъявляются определенные требования, как и для подземной воды. При внедрении ТН с использованием данного вида источника низкотемпературной тепловой энергии очень часто возникают проблемы с чистотой воды, а также с регулярностью температуры (в большинстве случаев температура поверхностной воды поддерживается за счет стоков промышленных предприятий).
В климатических зонах с мягким климатом и регулярностью температуры поверхностной воды, ТН может быть отличным решением для решения проблем с ГВС. Некоторыми специалистами разрабатываются и внедряются решения по утилизации морской воды.
Солнечная энергия. Использование солнечной энергии возможно при помощи солнечных коллекторов или в комбинации с дополнительным источником низкотемпературной тепловой энергии. Большинство специалистов склоняется к тому, что такое использование ТН экономически неэффективно, из-за больших капитальных затрат. Более эффективно при достаточной солнечной интенсивности использовать системы теплоснабжения без ТН, которых разработано уже большое количество.
