Джерела енергії для теплового насоса: ґрунт, вода чи повітря

Який тепловий насос вибрати залежно від джерела тепла

Зовнішній контур теплового насоса збирає тепло з навколишнього середовища. Зазвичай це поліетиленовий трубопровід, прокладений у ґрунті або воді, всередині якого циркулює незамерзаюча рідина — розсіл.

Основними джерелами енергії для теплового насоса є ґрунт, вода та повітря. Кожне з них має свої переваги, обмеження, вартість монтажу та стабільність роботи протягом року.

Ґрунтовий тепловий насос

Ґрунтовий тепловий насос використовує тепло землі. Це один із найстабільніших варіантів, оскільки температура ґрунту на певній глибині майже не залежить від погоди та сезонних коливань.

Ґрунт добре акумулює сонячну енергію і протягом року підігрівається теплом земних надр. Він завжди доступний на ділянці та може віддавати тепло незалежно від погодних умов.

При використанні ґрунту як джерела тепла зовнішній контур теплового насоса опускають у свердловину на глибину 50–100 м у вигляді вертикального теплообмінника або закопують на глибину 1,2–2,0 м у вигляді горизонтального теплообмінника.

Температура ґрунту майже не змінюється залежно від сезону вже на глибині понад 5 м, а після 15 м залишається стабільною незалежно від температури зовнішнього повітря. Саме тому вертикальні геотермальні зонди дають високий і стабільний коефіцієнт ефективності теплового насоса.

Перевага ґрунтового джерела — стабільність і ефективність протягом усього року. Основний недолік — вищі початкові капітальні витрати на буріння або земляні роботи.

Тепловий насос вода-вода

Тепловий насос вода-вода використовує тепло підземних вод або відкритих водойм. Такий варіант може бути дуже ефективним, якщо поруч є відповідне джерело води та технічна можливість його використання.

Вода, як і ґрунт, добре акумулює сонячну енергію. Джерелом тепла можуть бути підземні води, озеро, річка або інша відкрита водойма.

Для використання підземних вод потрібно облаштувати водозабірну і скидну свердловину. У багатьох випадках для цього необхідно отримати дозвіл відповідних служб.

Якщо джерелом тепла є озеро або річка, контур укладають на дно водойми. У певних умовах цей варіант може бути ефективнішим за ґрунтовий контур, адже влітку температура води вища за температуру ґрунту, а взимку вода у водоймі зазвичай має позитивну температуру.

Відносно висока температура джерела тепла покращує теплообмін із зовнішнім контуром теплового насоса. Це може зменшити розміри контуру, витрати на матеріали та підвищити коефіцієнт ефективності системи.

Перевага системи вода-вода — потенційно нижча вартість монтажу та висока ефективність. Недоліки — залежність від якості води, дозвільних умов, стабільності джерела та ризик пошкодження обладнання.

Тепловий насос повітря-вода

Тепловий насос повітря-вода використовує зовнішнє повітря як джерело тепла. Це найпростіший за монтажем варіант, але його ефективність суттєво залежить від температури на вулиці.

Навколишнє повітря легко використовувати як джерело тепла, адже воно доступне в необмеженій кількості. Сучасні повітряні теплові насоси можуть працювати майже протягом усього року.

Однак при низьких температурах коефіцієнт ефективності та теплова потужність такого насоса помітно зменшуються. Тому повітряні теплові насоси часто використовують у бівалентних схемах опалення — разом з електричним котлом, твердопаливним котлом або іншим резервним джерелом тепла.

Порівняно з ґрунтовими та водяними системами, повітряні теплові насоси потребують менших початкових вкладень. Але в кліматичних умовах України їх не завжди доцільно використовувати як єдине джерело тепла без резервної системи.

Окремий варіант — використання теплого повітря з витяжної вентиляції або виробничих процесів. Такі рішення можуть бути корисними для підприємств, де постійно утворюється надлишкове тепло: у пекарнях, керамічному виробництві та інших технологічних процесах.

Яке джерело тепла краще обрати?

Найстабільнішим джерелом тепла є ґрунт, найдоступнішим за монтажем — повітря, а найефективнішим за сприятливих умов може бути вода. Остаточний вибір залежить від ділянки, бюджету, тепловтрат будинку, доступності води, можливості буріння та вимог до надійності системи.

Для постійного проживання у приватному будинку найчастіше розглядають ґрунтовий або повітряний тепловий насос. Ґрунтовий варіант дорожчий на старті, але стабільніший узимку. Повітряний дешевший у монтажі, проте потребує уважного підбору потужності та резервного джерела тепла.

Читайте також інші статті про теплові насоси.