тепловой насос
ФОТО: www.shutterstock.com
Альтернативные методы добывания энергии приобретают все большую популярность. Несмотря на дороговизну самого оборудования и его установки, солнечная энергия и тепло земли обходятся бесплатно, а значит, это разумная инвестиция.

С помощью теплового насоса можно использовать  энергию грунтовых вод.
Солнечная энергия

Солнечные коллекторы — это устройства, которые поглощают солнечное излучение и преобразуют его в тепловую энергию, передавая теплоносителю. Такое тепло можно использовать для подогрева воды или теплоснабжения. Нюансов получения тепла таким способом несколько. Во-первых, коллекторы эффективно генерируют только так называемое низкопотенциальное тепло. Эти устройства обычно рассчитаны на нагрев теплоносителя до +50 °С, при более высоких показателях снижается КПД коллектора. Во-вторых, количество вырабатываемого тепла зависит от температуры воздуха, погодных условий (ясно или пасмурно), от того, с какой стороны света будет установлен аппарат и под каким углом наклона.

Где и как установить?

Гелиоколлекторы устанавливают как на наклонной, так и на плоской крыше, при этом используются различные конструкции креплений. Лучше ориентировать агрегаты на юг. Угол наклона коллектора в 25–35° относительно горизонта позволяет достичь максимальной эффективности работы в летний период. Наклон 40–60° целесообразен, если гелиосистему эксплуатируют круглогодично. Несколько снижается ее работоспособность летом, зато увеличивается в остальные сезоны. Под углом 90° коллекторы обычно устанавливают в системах, рассчитанных только на зимний период, в частности для отопления.

Для участков с маленькой площадью  подойдет вертикальный грунтовой зонд.
Насколько эффективна солнечная энергия?

Безусловно, солнечные коллекторы полностью не заменят нам привычные источники отопления. А зимой, особенно в северных районах страны, количество вырабатываемой ими энергии будет сводиться к нулю. В этом случае рациональнее всего для получения горячей воды и отопления объединить коллектор с газовым или электрическим отопительным котлом.

Солнечные коллекторы в Украине

Не на всей территории нашей страны одинаково выгодно применение солнечных коллекторов в качестве самостоятельных источников тепла для ГВС или отопления. Идеальный вариант — устанавливать их в южных регионах Украины, особенно на Южном берегу Крыма, где в году 250–280 солнечных дней.

Точный расчет мощности, эффективности и времени окупаемости системы достаточно сложен и должен учитывать широту местности, число солнечных дней в году, угол отклонения возможного места установки от направления на юг и другие факторы. Поэтому приходится оперировать средним значением интенсивности солнечной радиации в расчете на 1 м2 поверхности для данной местности. По данным компаний, занимающихся установкой и обслуживанием солнечных коллекторов, окупаемость составляет 5–10 лет.

Тепло земли

Этот ресурс стало возможным использовать с появлением тепловых насосов. Принцип работы можно объяснить следующим образом: сверху землю нагревают солнечные лучи, а снизу тепло идет из ее недр. Тепловой насос поглощает это тепло и передает в контур отопления и ГВС.

Типы тепловых насосов

Вертикальный грунтовой зонд. Для установки такого зонда землю бурят на глубину около сотни метров, где температура достигает +10 °С и постоянна на протяжении всего года. В скважину устанавливают конструкцию из пластиковых труб, в которых будет циркулировать незамерзающая жидкость, называемая рассолом. Рассол передает тепло земли через теплообменник в насос. Скважину заливают раствором, образующим монолит. При необходимости длина зонда может быть распределена на несколько скважин. Для бетонирования применяют специальную  смесь, которая обладает повышенной теплопроводностью. Ее можно приобрести у поставщиков тепловых насосов.

Вертикальный зонд идеально подходит для земельных участков небольшой площади, на которых нет достаточно места для укладки теплового коллектора. Для хорошо теплоизолированного дома площадью 150 м2 и потребностью в тепле 7,5 кВт потребуется зонд длиной около 110 м.

Горизонтальный грунтовой насос. Такая система состоит из системы труб, уложенный на широкой площади примерно на 20 см ниже уровня промерзания. На такой глубине круглый год сохраняется температура +5–15 °С. Коллектор особенно эффективен на участках с большой площадью. Теплоотдача зависит от свойств грунта. Чем большей он влажности, тем выше теплоотдача. Для хорошо теплоизолированного дома площадью 150 м2 и потребностью в тепле 7,5 кВт для укладки коллектора потребуется площадь около 250 м2.

Горизонтальный грунтовой коллектор — хороший вариант для владельцев больших участков.

Как использовать грунтовые воды?

Грунтовые воды являются наиболее продуктивным источником тепла. Сравнительно постоянная в течение всего года температура +8–10 °C позволяет обеспечить самую высокую среди всех систем теплоотдачу. Через всасывающий колодец грунтовые воды подаются к тепловому насосу при помощи погружного насоса, а затем через глубинный колодец вновь выводятся в почву. Всасывающий и глубинный колодцы устанавливают на расстоянии около 15 м друг от друга.

При установке теплового насоса для грунтовых вод необходимо предусмотреть:

1. Наличие достаточных запасов грунтовых вод на глубине не более 15 м.

2. Максимально отбираемое количество и качество грунтовых вод.

3. Всасывающий колодец для отбора воды должен быть расположен в направлении течения грунтовых вод перед глубинным колодцем.

4. На использование грунтовых вод должно быть получено разрешение соответствующего ведомства, обычно — службы Госводонадзора.

Для потребления тепла из воды применяется исполнение теплового насоса типа «вода/вода». Если в водах содержатся вещества, вызывающие коррозию, заиливание испарителя теплового насоса, между колодезной установкой для грунтовых вод и тепловым насосом установливают разборный теплообменник.

Инвестиции в энергоэффективность

То, что о своем будущем надо заботиться уже сейчас, стало понятно многим. Естественно, установка современных отопительных систем не панацея в данном случае, ведь главной проблемой является сохранение тепла. Теплоизоляция — обязательное условие, чтобы сделать дом энергоэффективным. Окупаемость инвестиций в термомодернизацию будет напрямую зависеть от комплексности подхода. Когда учтены все факторы, расходы начнут окупаться на 2–3-й год после полной модернизации дома. Установка лишь одной из современных систем, без решения других задач, может окупиться в течение 10–20 лет, что нецелесообразно.

Поделиться: