В качестве альтернативного источника тепла может использоваться не только солнечная энергия, но и энергия земли. Сделать это помогут устройства, называемые тепловыми насосами. Принцип их действия, который можно назвать «холодильником наоборот», был разработан еще полтора столетия назад. Однако лишь в начале этого века, когда цены на энергоносители резко пошли вверх, а ограниченность запасов природных ресурсов стала очевидной, такой принцип теплоснабжения оказался необходимым и эффективным решением. Сегодня тепловые насосы — это наиболее современная технология отопления, доведенная до стадии массового производства.
Тепловым насосом называется устройство, преобразующее низкотемпературное тепло источника в высокотемпературное тепло, необходимое для отопления помещения. При этом источником тепла может быть не только земля, но и вода, воздух. Наиболее распространенными тепловыми насосами являются те, которые используют энергию земли.
Обусловлено это наилучшим сочетанием цены и потребительских качеств таких устройств, эффективностью их применения.
Эффективность, правда, зависит также и от способа обогревания дома, степени его утепленности, герметичности окон и т. п. Наиболее рациональным является применение низкотемпературных систем отопления, например, так называемых «теплых полов». Связано это с низкотемпературным режимом нагревания воды тепловым насосом, а значит, традиционные радиаторы потребуются увеличенного размера.
Тепловым насосам также требуется электроэнергия, но, затратив 1 кВт электроэнергии на работу компрессора и насосов, Вы получите 3-5 кВт тепловой энергии. При этом в летний период тепловой насос, при наличии реверсивного режима работы, может охлаждать воздух в помещении.
Как уже упоминалось, использоваться могут различные источники энергии. Именно с ними, а также с тем, какой среде тепло передается, связана наиболее распространенная классификация тепловых насосов. Они бывают следующих типов: «вода — вода», «грунт — воздух», «вода — воздух», «воздух — вода» и «воздух — воздух». Например, насосы типа «грунт-вода» используюттепловую энергию земли и передают ее для обогревания дома через систему водяного отопления.
Грунт одновременно аккумулирует солнечную энергию и подогревается от земного ядра. Он всегда «под ногами» и может отдавать свое тепло вне зависимости от капризов погоды, а на глубине ниже 10 м температура практически постоянна в течение всего года и в любой точке нашей страны. Энергия, отобранная от земли, аккумулируется носителем, в качестве которого чаще всего используется незамерзающая жидкость-антифриз, называемая также «рассолом». Опускаясь вниз по теплообменнику, «рассол» отбирает у грунта тепло (примерно 3-4 °С) и передает его фреону, циркулирующему во внутреннем контуре теплового насоса. Фреон, проходя через каналы испарителя, закипает и испаряется. Образовавшийся при этом пар поступает в компрессор, сжимается там (при этом температура его повышается), после чего горячий и сжатый пар направляется в теплообменник конденсатора, где охлаждается, передавая тепло воде. Вода используется в системе отопления и горячего водоснабжения, а жидкий фреон стекает на дно конденсатора, откуда, за счет перепада давлений, через дроссель возвращается в испаритель. Цикл завершен и повторяется снова и снова.
