МОЙ ДОМ - МОЯ КРЕПОСТЬ. ВИЭ ДЛЯ ЧАСТНОГО ДОМА.

Мой дом — моя крепость
Возобновляемые источники энергии для частного дома

Известная английская пословица, ставшая заголовком к этому тексту, в России необыкновенно популярна. Произнося ее, обычно имеют в виду стальные двери, крепкие заборы и надежные охранные системы. Но исторические аналогии говорят о том, что для настоящей крепости автономное жизнеобеспечение не менее важно, чем прочные стены. Применительно к частному загородному дому, где воду можно брать буквально из-под ног, это прежде всего система теплоснабжения и источники электроэнергии.

Тепло из земли и воздуха

Для жителей большинства регионов России в силу особенностей климата являются вопросы отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Без электричества можно обходиться какое-то время. Но если зимой не работает отопление, прекратилась подача газа или затруднена доставка топлива — это чревато серьезными последствиями.
Однако сегодня есть технологии, позволяющие обойтись вообще без горючего, получая тепло для нужд частного дома из земли или воздуха на приусадебном участке. Для этого вместо котла понадобится тепловой насос. Его действие обратно действию холодильника или кондиционера. Если холодильник отбирает тепло у продуктов в своей внутренней камере и отдает его наружу (поэтому его радиатор всегда горячий), то тепловой насос работает наоборот: забирает тепло снаружи (из земли или уличного воздуха) и отдает его во внутренние помещения дома.

Что такое тепловой насос Тепловой насос служит для переноса низкопотенциального тепла (от источников с более низкой температурой — грунта, грунтовых вод, атмосферного воздуха) к потребителю (отапливаемые помещения с более высокой температурой). Противоречия второму началу термодинамики нет: тепло передается не непосредственно, а через промежуточный контур. В нем циркулирует хладагент (фреон). Низкопотенциальное тепло грунтового коллектора передается более холодному жидкому фреону, затем компрессор повышает его давление, и хладагент переходит в другое агрегатное состояние — разогревается вследствие сжатия и закипает. После чего кипящая жидкость отдает тепло во внутренний отопительный контур дома. Эффективность теплового насоса определяется отношением полученной тепловой энергии к потребляемой агрегатом электрической. Оно называется коэффициентом эффективности, можно также встретить обозначение COP — coefficient of performance.

 

Типы тепловых насосов

Наиболее универсальным решением является геотермальный тепловой насос. Есть два варианта реализации этой системы — с горизонтальным грунтовым коллектором или вертикальными глубинными зондами. «Коллектор — это уложенная «змейкой» в грунте пластиковая труба, по которой циркулирует рассол. В средней полосе и европейской части России коллектор закапывают примерно на 1,2-1,4 метра: на этой глубине температура грунта круглый год остается практически неизменной. Но протяженность трубы довольно большая: для жилого дома средней площади (230 м²) с теплопотерями на уровне 70 Вт/м² нужен коллектор длиной около 600 м, уложенный так, чтобы расстояние между трубами было 1 м. То есть потребуется участок размером около шести соток, на котором нельзя ничего строить. На этом месте можно устроить газон, или грядки, посадить цветы, кустарник или деревья с некрупной корневой структурой.. Если такой свободной площади нет, то следует выбрать вариант с вертикальными зондами», — объясняет Нина Горшкова, специалист направления «Тепловые насосы» компании «Данфосс», ведущего мирового производителя энергосберегающего оборудования.

Производительность тепловых насосов Коэффициент трансформации COP не является постоянной величиной. Он меняется в зависимости от того, в каком режиме работает оборудование. Наибольшую эффективность тепловые насосы показывают при пиковых нагрузках, то есть в период холодов (впрочем, это правило справедливо и для любых других источников тепла — котлов, электрообогревателей и пр.). Например, COP тепловых насосов Danfoss может меняться в пределах от 4 до 5, а для некоторых моделей воздушных тепловых насосов достигает значения 5,5. Это значит, что на 1 кВт потребляемой электрической мощности агрегат способен дать до 5 кВт тепла и даже больше. «Все тепловые насосы Danfoss имеют погодозависимое регулирование и работают по специальному алгоритму, обеспечивающему максимальную мощность при минимальных энергозатратах. В среднем в период отопительного сезона они включаются на 8 часов в сутки. На практике 16,4-киловаттный агрегат стандартной категории в реальных условиях эксплуатации потребляет порядка 4,1 кВт электрической мощности, а самый современный — около 3,2 кВт», — добавляет Нина Горшкова.

Установка глубинных зондов, по словам эксперта, требует куда меньшей площади. Так, 600-метровый горизонтальный коллектор можно заменить четырьмя скважинами, глубиной порядка 80 метров каждая. Минимальное расстояние между ними составляет около 7 м, причем  можно расположить как в линию, так и по углам прямоугольного участка. В последнем случае он будет иметь площадь порядка 50 м² — в 12 раз меньше, чем нужно для прокладки коллектора. Причем пространство между скважинами допустимо использовать для различных нужд.
Применять геотермальные тепловые насосы можно даже в том случае, если грунт промерзает. Так, горизонтальный коллектор будет функционировать при отрицательных температурах до –8°C, а вариант с глубинными зондами теоретически применим даже на вечной мерзлоте.
Еще один вариант — воздушный тепловой насос типа «воздух-вода». «Он забирает низкопотенциальное тепло у воздуха и потому не требует ни коллектора, ни скважин. Это значительно снижает расходы на монтаж и позволяет применять оборудование в стесненных условиях. Такой агрегат может использоваться не только для отопления и нагрева воды для ГВС, но также в качестве кондиционера. Правда, работает он при температурах наружного воздуха не ниже –20°C», — рассказывает Нина Горшкова.
Как объясняет специалист, на случай сильных морозов воздушный тепловой насос имеет дополнительный котел с электрическими ТЭНами.

А если отключат электричество? Мощность, необходимая тепловому насосу, невелика — в среднем 3–4 кВт. Поэтому на случай перебоев в электросети или зимних аварий на ЛЭП в качестве резервного источника питания для теплового насоса будет достаточно, например, портативного дизель-генератора небольшой мощности. Впрочем, вырабатывать электроэнергию можно и на приусадебном участке.