Тепловой насос для загородного дома: принцип работы, виды оборудования

В поисках экономичной системы отопления для частного дома многие потребители обращают внимание на тепловые насосы, которые, как известно, активно эксплуатируются в Европе и США. Производители такого оборудования преподносят его как чуть ли не единственно верное решение для негазифицированных регионов, скромно умалчивая о том, сколько стоит их продукция. Но насколько эффективны такие насосы и оправдана ли их высокая цена? Давайте разберемся.

Тепловой насос: что это и как работает

Тепловой насос для отопления загородного дома — это устройство, которое переносит тепловую энергию из одной среды в другую с помощью хладагента. Принцип работы теплового насоса для отопления загородного дома основан на физических свойствах хладагента менять свое агрегатное состояние (из жидкости в газ и наоборот) при изменении давления.

То есть энергия передается в процессе конденсации и испарения хладагента, который движется по замкнутому контуру. Подобным образом работает кондиционер инверторного типа в режиме обогрева зимой. Но, как мы уже писали, с понижением уличной температуры понижается и эффективность оборудования.

У любого насоса есть основные компоненты, их четыре:

• Испаритель. Находится непосредственно в источнике тепловой энергии (земля, вода или воздух) и поглощает ее из окружающей среды.
• Компрессор. Сжимает хладагент путем повышения его температуры.
• Конденсатор. Отдает тепло нагретому хладагенту системе отопления дома.
• Дроссельный клапан. Снижает давление хладагента, возвращая его в жидкое состояние.

Для работы теплового насоса нужно электричество, при этом его требуется не так уж и много, только для принудительной циркуляции хладагента.

Какими бывают тепловые насосы

В зависимости от того, где берут тепло насосы для отопления загородного дома, они разделяются на три категории. Источником тепла могут выступать земля (грунт) на участке, вода или воздух.

Грунтовые тепловые насосы: стабильность и эффективность

Грунтовые тепловые насосы для отопления загородного дома используют тепло земли в качестве источника энергии. Они работают по следующему принципу:

• в грунт на глубину нескольких метров закладывается специальный контур из труб, заполненных теплоносителем;
• теплоноситель циркулирует по контуру и поглощает тепло из земли;
• нагретый теплоноситель поступает в испаритель теплового насоса, где передает тепло хладагенту.

Установка грунтового теплового насоса требует проведения серьезных земляных работ, что может быть довольно дорого. При этом грунтовые тепловые насосы для отопления загородного дома являются самыми эффективными, поскольку температура земли на глубине нескольких метров остается относительно стабильной в течение всего года. Залегание труб может быть горизонтальным или вертикальным, при этом важно, чтобы коллектор насоса был расположен ниже уровня промерзания грунта, именно это обеспечит системе эффективность и работоспособность в холодное время годы.

Водяные тепловые насосы: использование энергии водоемов

Водяные тепловые насосы извлекают тепло из природных или искусственных водоемов – рек, озер, прудов, бассейнов. Они работают аналогично грунтовым тепловым насосам, но вместо грунтового контура используется контур, погруженный в воду. Источником тепла может выступать даже подземный водоносный слой. Водяные тепловые насосы для отопления загородного дома могут применяться только в тех случаях, когда рядом с домом имеется водоем с достаточной площадью поверхности и глубиной, а также там, где грунтовые воды проходят ниже уровня промерзания почвы.

Воздушные тепловые насосы: доступность и простота установки

Воздушные тепловые насосы используют тепло атмосферного воздуха в качестве источника энергии. Они не требуют прокладки грунтового или водяного контура, что делает их установку более простой и дешевой. Однако эффективность воздушных тепловых насосов для отопления загородного дома зависит от температуры наружного воздуха и снижается в холодное время года.

Воздушные тепловые насосы — самый доступный вид тепловых насосов, который можно использовать в любой местности, где температура зимой не опускается ниже +10°С…+12°С. Следовательно, это оборудование подходит только для южных (и то не всех) регионов нашей страны, а именно там, где есть потребность в стабильном и качественном отоплении зимой, такие насосы работать не будут.

Насколько хорошо прогревается дом с тепловым насосом?

Эффективность теплового насоса для отопления загородного дома характеризуется коэффициентом преобразования энергии (COP). COP показывает, сколько тепловой энергии производит насос на каждый киловатт потребляемой электроэнергии. Чем выше COP, тем эффективнее работает система. COP тепловых насосов зависит от типа насоса и температуры источника тепла.

Среднее значение коэффициента преобразования энергии (COP) различных типов тепловых насосов представлено в этой таблице:

Например, грунтовый тепловой насос с COP 4 будет производить 4 кВт тепловой энергии на каждый 1 кВт потребляемой электроэнергии. При этом важно понимать, что эффективность расходования этой тепловой энергии будет зависеть от того, какую систему отопления вы выберете для дома: теплый пол, радиаторы и так далее. Так, для системы теплого пола вам нужно будет разогревать теплоноситель до температуры не выше +40°С, а для батарей — уже до +70°С…+80°С в зависимости от уличных температур и других условий, влияющих на теплопотери дома.

Установка и монтаж теплового насоса: важные этапы

Установка теплового насоса для отопления загородного дома – это сложный процесс, который требует профессионального подхода. Основные этапы установки:

• Выбор типа теплового насоса в зависимости от условий на участке и потребностей в тепле.
• Проектирование системы отопления с учетом мощности теплового насоса и особенностей дома.
• Монтаж внешнего контура (для грунтовых и водяных насосов) или установка наружного блока (для воздушных насосов).
• Установка внутреннего блока теплового насоса и подключение его к системе теплого пола или радиаторам и системе горячего водоснабжения.
• Пусконаладочные работы и настройка системы.

Такая система отопления будет требовать регулярного обслуживания: нужно будет периодически менять теплоноситель, если это антифриз, так как он теряет свои качества, проверять трубы и радиаторы на наличие протечек.

Стоит ли устанавливать тепловой насос в частном доме?

Тепловые насосы для отопления загородного дома обладают рядом преимуществ, среди них:

• Высокая энергоэффективность: тепловые насосы потребляют меньше энергии, чем традиционные системы отопления, что позволяет снизить расходы на обогрев.
• Экологичность: тепловые насосы не производят вредных выбросов в атмосферу, не требуют очистки, как твердотопливные котлы.
• Возможность использования одновременно для отопления и горячего водоснабжения.

Конечно, тепловые насосы имеют и недостатки:

• Очень высокая стоимость оборудования и установки, плюс есть необходимость создания еще и системы отопления внутри дома.
• Сложность монтажа и обслуживания, требующая высокой квалификации специалистов.
• Большой срок окупаемости. Мало кто сейчас планирует прожить в одном доме всю жизнь, а потом передать его детям и внукам. Может сложиться так, что оборудование окупится только к тому моменту, когда дом уже будет продан.

Целесообразность установки теплового насоса для отопления загородного дома зависит от множества факторов: климатических условий, площади дома, тарифов на электроэнергию, наличия источника тепла (грунт, вода), бюджета на отопление. Эти системы дороги (стоимость установки и подключения оборудования может достигать 1 миллиона рублей и даже больше), и далеко не в каждом регионе есть профессионалы по установке, а также обслуживанию и ремонту.

Альтернативные варианты: каменные радиаторы для комфорта и экономии

Если вы ищете альтернативу тепловым насосам для отопления загородного дома, рассмотреть стоит все варианты, включая и каменные радиаторы Heat Stone.

Их выгодно выделяет целый ряд преимуществ:

• Высокая энергоэффективность. КПД каменных радиаторов приближен к 100% — вся расходуемая энергия идет на нагрев воздуха, а высокая скорость повышения температуры во всей комнате обусловлена конвекционным принципом работы
• Экономичность энергопотребления. Небольшая мощность и возможность подключения терморегуляторов помогает снизить расход электричества.
• Бережное отношение к качеству воздуха. Каменные радиаторы изготавливаются из натуральных материалов и не выделяют вредных веществ при нагреве, не сушат воздух и не жгут пыль.

Помимо этого, каменные радиаторы обойдутся гораздо дешевле покупки и установки теплового насоса для отопления загородного дома. Они легко автоматизируются, достаточно подключить к ним термостаты с модулем wi-fi, и управлять отоплением можно будет на любом расстоянии: вы сможете прогревать дом к своему приезду, а в остальное время поддерживать минимальную температуру, чтобы здание не промерзало. Еще одно преимущество — полная пожаробезопасность: корпус каменного радиатора не нагревается выше +85°С, поэтому вы можете устанавливать их в любых комнатах, в том числе детских.

Тепло в доме — это важно

Выбор системы отопления для загородного дома — дело ответственное. Тепловые насосы представляют собой сравнительно экономичное решение, которое позволяет значительно снизить расходы на отопление и сделать его более экологичным. Но высокая цена и сложность установки могут стать препятствием для многих. Кроме того, нужно особенно внимательно подходить к выбору источника тепла: в северных регионах оптимальным станет водяной или грунтовый насос, в южных — воздушный. Опять же, далеко не везде это будет целесообразным, ведь уровень промерзания грунта может быть таким, что земляные работы обойдутся в огромные суммы, и гораздо проще и выгоднее найти другое решение.

В европейских странах тепловые насосы используются преимущественно для отопления административных зданий, у нас — там, где мощности электричества не хватает для работы котельного отопления, а газа не было и не будет в ближайшей перспективе. И, конечно, при наличии у владельца дома 0,7-1,5 миллионов на монтаж теплового насоса.