В 1846 году французские инженеры Фердинанд и Эдмонд Карре сконструировали охлаждающую машину, работающую по принципу сжатия и расширения воздуха, а в 1852-м англичанин Уильям Томсон (лорд Кельвин) предложил систему обогрева, названную им умножителем тепла. Где связь? – спросите вы. Все очень просто: принцип работы у этих установок один. Внутри замкнутой системы по трубам циркулирует хладагент (вещество с низкой температурой кипения), которое, переходя из жидкого состояния в газообразное, выделяет тепло, и наоборот, вновь становясь жидкостью, это тепло поглощает. То есть в первом случае система нагревает окружающее пространство, а во втором – охлаждает. В наших широтах холода хватает, а вот как получить тепло "ниоткуда"?
Для использования тепловой энергии грунта трубопровод с незамерзающей жидкостью (солевой раствор на основе пропиленгликоля или этиленгликоля) зарывают ниже уровня промерзания почвы: в любой мороз на глубине двух метров температура плюсовая – этого достаточно для перехода хладагента, находящегося в самом тепловом насосе, из жидкого состояния в газообразное с выделением тепловой энергии. Это самый дешевый путь производства работ. Однако на участке с подобным контуром нельзя ничего строить и даже выращивать – максимум газон. Для обогрева дома площадью 200 кв. м придется пожертвовать 6–8 сотками земли.
Вода – наиболее выгодный источник тепла. Можно использовать находящийся рядом достаточный по размерам проточный водоем либо сделать несколько скважин с вмонтированными "зондами" – полимерными трубами с хладагентом. Глубину и количество скважин определяют исходя из того, что 1 м дает 50–60 Вт тепловой энергии. Так, для дома 200 кв. м нужны три скважины глубиной 80 м на расстоянии 6–8 м друг от друга – это займет гораздо меньшую площадь на участке. Причем качество воды должно соответствовать нормам, и потребуется разрешение на использование скважины.
Установки для преобразования тепловой энергии из воздуха можно размещать как внутри здания, так и снаружи. К сожалению, подобная система эффективно работает только при плюсовых температурах окружающего воздуха и малопригодна для нашего климата.
Вечных двигателей нет, и в процессе работы тепловой насос затрачивает электроэнергию. Она нужна для работы компрессора, сжимающего газ, и циркуляционных насосов, обеспечивающих движение жидкостей для передачи тепла. Отношение затраченной электрической мощности к выработанной тепловой – это кпд работы теплового насоса. В зависимости от условий и режимов работы он может доходить до 800%. То есть на 1 кВт затраченной электрической мощности мы можем получить до 8 кВт тепловой. Неплохо, да? Но и это еще не все.
Существует мнение, что тепловые насосы используют исключительно для отопления помещения. Генеральный директор компании Veles-GreenHeat Дмитрий Коновалов считает иначе: "Несмотря на то что тепловые насосы – это низкотемпературные системы, они могут выполнять три задачи. Во-первых, отапливать дом (идеальна система "теплых полов"). Для этого температура теплоносителя должна быть 30–40 °С. Во-вторых, снабжать горячей водой. Здесь потребуется уже большая тепловая мощность насоса, способная обеспечивать температуру теплоносителя около 55 °С. При этом создается два рабочих контура, один из которых направлен на полы (радиаторы), а другой – на емкость с холодной водой, которую необходимо нагреть. В-третьих, как это ни парадоксально, тепловой насос может не только отапливать здание, но и охлаждать, выполняя роль кондиционера. Все, что для этого требуется, – включить в установку дополнительный модуль, который при необходимости заставит систему работать в обратную сторону".
Нужно только однажды настроить систему, чтобы в дальнейшем температура поддерживалась на определенном уровне. Не потребуется ничего регулировать – автоматика все сделает за вас. Несмотря на то что тепловой насос – это высокотехнологичная продукция, для ее использования не нужно специальных навыков. Например, тепловые насосы Buderus имеют наглядный текстовый дисплей и интуитивное меню на русском языке, низкий уровень шума, который достигается за счет тепло- и шумопоглощающей изоляции компрессоров, эластичных опор, а также шумопоглощающей теплоизоляции внутренних элементов теплового насоса. Электронный ограничитель пускового тока снижает пиковые нагрузки на электросеть при старте ("мягкий старт"). Легкий доступ к важнейшим компонентам системы через фронтальную панель обеспечивает удобное сервисное и техническое обслуживание. Конечно, само оборудование и его монтаж – далеко не дешевое удовольствие. Чтобы обеспечить 20 кВт тепла на небольшой загородный дом, придется выложить минимум 1,5 миллиона рублей. Максимум, как всегда, ограничен лишь размерами вашего кошелька.
Срок службы теплового насоса – это срок службы компрессора. По информации от производителей ресурс работы компрессоров – примерно 60 000 часов. В год система работает около 2000 часов. При несложном подсчете видно, что тепловой насос проработает минимум 25–30 лет. Срок окупаемости напрямую будет зависеть от стоимости начальных альтернативных вариантов. Колеблется он от 10 до 20 лет. Срок немаленький, но философия такова: один раз строим дом – раз и навсегда решаем проблему его отопления.
Эксплуатационные затраты при отоплении разными видами топлива за 1 кВт тепловой мощности следующие:
- С использованием магистрального газа – 60 коп.
- С использованием сжиженного газа – 1,50 руб.
- Отопление с использованием дизельного топлива – 2 руб.
- Отопление с использованием приборов прямого электрического нагрева – 3 руб.
- Отопление с использованием теплового насоса при тарифе на электроэнергию 3 руб. – 75 коп. Однако в последнее время появилась возможность использования многотарифной системы (день/ночь). С учетом ночного тарифа средняя стоимость 1 кВт тепла, выработанного тепловым насосом, составит 50 коп.
