Переход на альтернативные источники энергии – тренд последних лет. Большой экологический вред от добычи угля, газа и нефти ведет к тому, что их стараются добывать меньше. Цена на такие энергоносители растет, но потребность в газе и дровах все равно не уменьшается. Поэтому идея использовать мощности «на шару», став энергонезависимым, приобретает все большую популярность среди владельцев как коммерческих, так и частных зданий.

Использование тепловых насосов – пример эффективного преобразования энергии ветра, земли и воды в источник тепла для отопления. Для тех, кто хочет узнать больше, в статье мы разберемся с такими вопросами:

• какие виды тепловых насосов бывают;
• в чем преимущества моноблочного типа теплового насоса;
• как не допустить замерзания отопительной системы при отключениях света.

Принцип работы

В воздухе, почве и грунтовых водах всегда есть тепловая энергия, поскольку (помним физическое правило) энергия никуда не исчезает, а только переходит из одного состояния в другое. Тепловой насос является тем устройством, которое с помощью преобразований способно ее отбирать и использовать для ваших нужд.

Тепловые насосы принципом работы похожи на кондиционеры и холодильники. Тепло, полученное из окружающей среды, в них проходит 3 стадии цикла:

• Сбор энергии.
• Повышение температуры компрессором.
• Использование, например для воды в системе отопления или подогрева воды в бассейне.

Как работают тепловые насосы в этом цикле

Первая стадия

Внешний блок насоса с помощью системы трубопроводов, по которым циркулирует легко кипящая незамерзающая жидкость, получает определенное количество тепловой энергии из воздуха, воды или почвы. Это происходит из-за температурной разницы – температура хладагента в системе всегда ниже той, которая поступает извне (хладагент может замерзнуть только при -55℃). Поэтому хладагент закипает (от температуры как с плюсовым, так и с минусовым значением), превращаясь в газ. В газообразном состоянии он попадает на 2 стадию.

Вторая стадия

Здесь компрессор сжимает пары хладагента, что приводит к повышению их температуры. Теперь эти пары становятся достаточно горячими, чтобы передать их в систему отопления дома. Именно для работы компрессора тепловые насосы используют электроэнергию.

Третья стадия

Нагретая вода попадает в систему отопления дома. В тепловом контуре дома полученное тепло можно использовать для поддержания комфортной температуры теплого пола и радиаторов, а также нагрев воды для душа (ГВС).

При повторном попадании хладагента на 2 стадию, его температуру и давление снижают. Теперь он снова готов пройти цикл – система замкнутая, поэтому не дает никаких выбросов в атмосферу.

Виды тепловых насосов

По тому откуда берется энергия, тепловые насосы для отопления дома делятся на 3 типа:

• грунт-вода (забирает энергию с земли);
• воздух-вода (забирает энергию из воздуха);
• вода-вода (забирает энергию воды из скважины или источника).

Первое слово в типе обозначает откуда берется тепло, а второе – куда оно передается. Каждый из этих вариантов имеет как свои недостатки, так и преимущества.

Например, насос воздух-вода Raymer RAY-15MN способен обеспечить потребность в 15 кВт, чего может хватить на около 150 кв.м. отапливаемой площади. Он легок в монтаже и обслуживании, однако его способность выдавать тепло, как и у всех насосов такого типа, зависит от погодных условий. Чем ниже температура воздуха, тем ему труднее работать на полную мощность.

Для грунтовых тепловых насосов обычно необходимо бурить землю, прокладывать много труб по всей территории земельного участка. Этот монтаж требует специалистов и значительных вложений. Водяные тепловые насосы требуют легкого доступа к грунтовым водам, что не всегда возможно на участке. Например, геотермальный тепловой насос Raymer RAY-15WW может стабильно выдавать 15 кВт тепла при любых погодных условиях, но требует монтажа в две скважины.

Самый распространенный вид тепловых насосов – это именно воздушно-водный тип.

Эти устройства различаются по структуре:

• Сплит-система, которая состоит из внутреннего и наружного блоков. Между блоками циркулирует фреон. Эта система более надежна (ведь фреон не может замерзнуть), но она обычно и дороже.
• Моноблочный тип – все устройство состоит из внешнего блока который сразу подключается к существующей системе отопления. Моноблочная система дешевле, но из-за того, что вода из системы отопления выходит на улицу (в сам блок), моноблочная система нуждается в защите.

Лучшими тепловыми насосами будут те, которые максимально эффективно превращают тепло снаружи в тепло внутри при конкретных параметрах помещения. Тепловые насосы для квартиры преимущественно двухкомпонентные, а в частных домах целесообразнее и дешевле использовать моноблоки.

Преимущества тепловых насосов моноблочного типа

К основным преимуществам следует отнести следующие характеристики моноблоков:

• Компактность. Одно устройство, в отличие от сплит-системы, занимает меньше места. Например, RAY-23MN меньше 1.5 метра в высоту и 1.2 м в длину. И такое компактное место он занимает на улице, а не внутри дома.
• Низкий уровень шума. Конденсатор и компрессор находятся снаружи помещения, поэтому звук их работы почти неслышен внутри.
• Универсальность. Они могут быть инверсными, то есть зимой обеспечивать отопление дома, а летом – его охлаждение.
• Высокая эффективность. Их оптимизированная конструкция позволяет обеспечивать высокий коэффициент преобразования (COP).
• Эстетичный вид. Моноблочные тепловые насосы могут быть скрытыми или интегрированными в дизайн здания.

Правила монтажа моноблока или как защитить моноблок от оттаивания

При установке тепловых насосов моноблочного типа стоит учитывать требования действующего законодательства, в частности условия, прописанные для тепловых насосов в ДБН. В том числе:

• Выбранное место должно соответствовать строительным нормам. В частности, там должно быть достаточно воздуха для отбора тепла. Стоит избегать мест с препятствиями или ограничениями воздушного потока.
• Температурный диапазон наружного воздуха должен соответствовать требованиям технической документации производителя устройства.
• Важно избегать повреждения системы и обеспечить доступность для обслуживания.

Стоит заметить, что необходимость монтажа моноблочных вариантов на улице порождает определенные риски. Во время отключений электроэнергии зимой они могут замерзнуть, ведь в них находится вода из системы отопления. Тепловые насосы необходимо заранее защитить от такой ситуации.

Защита устройства

Работы по усовершенствованию можно провести еще на этапе установки. Это заранее сэкономит вам время и деньги, ведь размирзание теплообменника – это не гарантийный случай у любого производителя. Если в систему компрессора попала вода, то такой тепловой насос ремонту уже не подлежит.

Методы предотвращения замерзания моноблока включают следующие действия:

• Заливание спиртового раствора (только етиловый спирт!). Этот метод предотвращает разрывы теплообменников при отключении питания. Лучше не использовать пропиленгликоль, так как растворы на его основе могут становиться густыми на морозе и мешать работе теплового насоса, даже приводить к ошибке оборудования. Стоит отдавать предпочтение этиловому спирту, что исключает замерзание (кстати, подойдет даже самогонка).
• Установку промежуточного теплообменника. Его использование становится выгодным вариантом при больших объемах теплоносителя в системе. Этот элемент помогает поддерживать оптимальную температуру в бытовых тепловых насосах и предотвращает их замерзание. Смысл теплообменника в том, что вода не выходит на улицу, а циркулирует по внутреннему кругу. На улицу будет выходить спиртовой раствор другого, маленького круга отопления.

Установка одного или нескольких из указанных вариантов надежно защитит систему от негативных воздействий замерзания, а также непрерывно обеспечит дом теплом и горячим водоснабжением на весь отопительный сезон.