Можно ли сказать, что отопление дома при помощи тепловых насосов эффективно? Сколько стоят такие тепловые насосы? И есть ли у них существенные недостатки, о которых стоит знать?

Давайте попробуем разобраться в этих важных вопросах.

Каков принцип работы?

Принцип работы можно легко объяснить на примере с холодильником. Если коротко, холодильник работает таким образом: компрессор перекачивает тепло из морозильной камеры, где его и так мало, в комнату, где непосредственно и находится холодильник. Таким образом, происходит понижение температуры в морозильной камере.
Тепловые насосы имеют похожий принцип работы: они забирают тепло у низкопотенциального источника и передают его в любое помещение, где будет установлен агрегат.

схема
Главным достоинством таких тепловых насосов стоит считать их высокий КПД, поскольку прибор не тратит энергию на выработку тепла, а лишь на его перемещение. Таким образом, используя лишь 1 квт энергии, насос передает 4 или даже 5 квт тепла.
Тепловые насосы делятся на разные виды в зависимости от того, что является источник низкопотенциального тепла. Давайте поговорим о некоторых достоинствах и недостатках каждого вида.
Вначале несколько слов о достоинствах.

Геотермальное тепло

Что такое, по сути, Земля? Это шарообразная планета в космосе несколько неправильной формы. Внутри нее находиться расплавленная масса, называемая магмой, а поверх этого есть тонкая корочка вещества, которое застыло.
Понятно, что, скорее всего, когда-нибудь этот источник тепла внутри планеты остынет и планета перестанет быть пригодной для жизни. Но за время человеческой жизни или даже всего существования человеческой цивилизации эти изменения в температуре раскаленной лавы в земных недрах крайне незначительны. По этой причине принято считать этот источник тепла неиссякаемым.
А что же такое вечная мерзлота?
Это весьма относительное понятие, поскольку в этих районах земля просто не успевает оттаять до области промерзания почвы. Все дело в том, что лета в этих районах как такового не бывает и теплый период года длиться очень недолго.
И в таких регионах можно использовать геотермальное тепло. Подобный принцип работы с успехом используется и в Якутии, и на Дальнем Востоке, поскольку и там многие решают установить тепловые насосы для своих домов. Правда, в таких случаях приходится искать источник тепла на большей глубине, но все же это возможно.
В таком случае геотермальный тепловой насос забирает тепло с глубины 50-100 метров с помощью специальных пробуренных зондов или же горизонтальным коллектором зарытым на достаточной глубине.

Почему использование геотермального тепла можно считать эффективным?

С точки зрения расходов на эксплуатацию использование таких насосов для отопления дома крайне выгодно и на это есть несколько причин.

  • Температура низкопотенциального источника довольно высока, а это означает, что затраты на транспортировку тепла будут невелики. Чем температура выше, тем меньше затраты.
  • Помимо этого эта температура постоянна в независимости от поры года. Даже в самые лютые морозы, температура почвы на нескольких метров глубины стабильна и остается высокой.

Недостатком такого метода является только его первичная дороговизна, поскольку сама установка (насос и прочее оборудование), а также бурение нескольких скважин стоит довольно дорого. Но в дальнейшем установка тепловых насосов окупит себя разы.
Есть несколько моментов, которые помогут вам снизить затраты на установку необходимого оборудования. Используйте горизонтальные коллекторы, тогда вам не понадобится бурить скважину, достаточно будет только траншеи несколько метров длиной.
Но и тут есть неприятные моменты.
Вряд ли вы сможете использовать эту землю, в которой установлен коллектор, в качестве огорода, сада или клумб. Есть мало растений, которые способны выдержать сильное охлаждение корней. Помимо этого площадь, отведенная под коллектор, должна быть несколько большей, нежели дом, который будет отапливаться с помощью этой системы.

грунтовые теплообменники теплового насоса

Вода

В этом случае необходимо отбирать температуру в водоеме больших размеров со стабильной температурой. Давайте рассмотрим этот вопрос более конкретно.
Это возможно в двух случаях: рядом с вашим жилищем уровень грунтовых вод достаточно высокий или же есть водоем солидных размеров.
Как же все это выглядит на практике?
В водоем опускается труба теплообменника на самое дно, а для того, чтобы труба не всплыла или не поменяла свое расположение по причине сильного течения, необходимо отяготить ее грузом. Этот груз составляет 5 кг на погонный метр.

водяной-теплообменник-теплового-насоса
Водоем каких размеров подойдет для установки теплового насоса?
Приведем такие цифры: для того чтобы обогреть 100-метровый дом в умеренном климате необходимо 10 квт мощности, которые можно получить если теплообменник будет длиной 300 метров или чуть больше.
Если же речь идет о тепле, которые будет доставляться из грунтовых вод, тогда необходима следующая конструкция. По направлению течения бурятся две скважины, в одну из которых опускается обыкновенный насос. Его цель просто подать воду в теплообменник, после чего охлажденная вода, отдавшая свое тепло, сбрасывается в другую скважину.
Но при использовании этого варианта нужно учитывать некоторые моменты. Нужно учитывать минимальный дебет грунтовых вод, поскольку нужно знать сможет ли уровень воды обеспечить необходимую отдачу тепла без охлаждения до точки замерзания.
Помимо этого стоит помнить, что уровень грунтовых вод может изменяться, а это означает, что если уровень резко поменяется, то все установленное вами оборудование окажется бесполезным. К тому же бурение скважин в непосредственной близости с домом — это недешевая затея.

Воздух

И наиболее доступным источником тепла, конечно же, следует считать атмосферный воздух. В таком случае теплообменник являет собой радиатор с развитым оребрением и специально установленным вентилятором для обдува этого радиатора.

1265372309890_hz_fileserver3_26904
Каким образом можно использовать тепло, получаемое таким способом?
Классический способ — это использование теплообменника «фреон-вода» и дальнейшая разводка теплоносителя  по всем отопительным приборам. Такой теплообменник можно дополнить теплоизолированной емкостью, где будет накапливаться вода для нужд горячего водоснабжения и отопления  дома.
Следует отметить, что подобный метод используют для нагрева воды в бассейнах.
Наружный теплообменник небольших размеров и следовательно небольшой мощности можно монтировать прямо на сцену дома, однако приборы больших размеров требует собственного фундамента. К тому же вибрации, которые производит компрессор, будут ощутимы в доме.
Популярным вариантом остается система «воздух-воздух». Такой вариант предполагает обогрев воздуха в помещении без теплоносителя. Наиболее простым вариантом такой системы можно назвать обыкновенную бытовую сплит-систему, которые работает на обогрев.
Есть младшие модели, которые способны обогреть лишь одно помещение, однако если установлен мощный компрессор, то речь может идти о нескольких десятках квадратных метрах. Помимо этого существуют мультисистемы, когда от одного внешнего блока тепловая энергия поступает на несколько внутренних.
Еще несколько полезных фактов в отношении систем, которые извлекают тепло прямо из воздуха
Подобные устройства инверторные, а это значит что  работу компрессора можно гибко регулировать. Например, нагрев воздух в помещении до требуемой температуры, компрессор не перестает работать, а работает с несколько меньшей мощностью.
Все такие устройства с воздушными теплообменниками начинают работать с меньшей эффективностью, если средняя температура воздуха также уменьшается. Максимально низкая температура, при которой могут работать тепловые насосы, это -30. Речь идет о насосах линейки Zubadan от Mitsubishi, который стоят достаточно дорого, но при этом весьма эффективны. Хотя в последнее время появились альтернативные варианты, которые несколько дешевле.

тепловой насос воздух вода zubadan

Достоинства и недостатки

Обсудив все эти моменты, необходимо ответить на вопрос: тепловые насосы — это необходимость и разумное использование денег или же это попытка производителей навязать новую и дорогую, но абсолютно бесполезную технологию?
На настоящий момент цены на электричество и природный газ возрастают, но при этом отопление газом остается более выгодным вариантом. При этом если газ уже подведен к дому, то покупка газового котла обойдется вам от 25 тысяч рублей. За такие деньги вы не сможете купить и установить все необходимое для работы теплового насоса.
Но если подумать о перспективах, то становится понятно, что использование альтернативных возобновляемых источников энергии — это наше будущее. Запасы газа нельзя назвать восполняемыми, а это значит, что со временем его цена будет только повышаться, с электричеством ситуация несколько сложнее, но перспективы также не радужные.
Для примера стоит привести такой факт: для жителя Норвегии кубометр газа обходится в 10 раз дороже, нежели жителю РФ. А мы все время стремимся в Европу, а это значит, что и к европейским ценам.
Явным достоинством тепловых насосов является удобство их использования. Независимо от схемы работы устройства, эксплуатация крайне проста и не затруднительна. Отвода для сгорания отходов не требуется, а вся система работает автоматически.

Какой из этого всего стоит сделать вывод?

Понятно, что в этой статье была изложена лишь одна точка зрения с упором на достоинства тепловых насосов. Кто-то может громко заявлять о дороговизне таких насосов и об их нецелесообразности. Поэтому решение вам следует принимать самостоятельно на основании фактов, которые вы узнали.
Но если вы живете холодном регионе и готовы потратить, скажем, 15-20 тысяч долларов на установку геотермального теплового насоса, тогда знайте, что такое решение окупится в разы с течением времени.
Если рядом с вашим домом есть подходящий по размерам водоем, то его просто грех не использовать в своих целях. В таком случае установка необходимого оборудования может выйти даже несколько меньше указанной выше суммы.
Если же вы живите в регионе, где температура воздуха всегда выше нуля, тогда вы сможете использовать тепловой насос, извлекающий тепло прямо из воздуха. Такой вариант наиболее экономный, но в то же время практичный и эффективный. Таким образом, вы сможете обеспечить себя теплом с минимальными затратами.