• великий вихід енергії;
• екологічна безпека; відсутність шкідливих викидів;
• економічність: при використанні системи не будуть потрібні паливо та хімічні реагенти;
• пожежо- та вибухобезпека;
• тривалий термін служби. При правильному монтажі системи опалення вона прослужить протягом 30 і більше років.

Опалення житлових та виробничих площ енергією Землі з успіхом застосовується в європейських країнах та США, де він став основним джерелом тепла. У нашій країні геотермальні системи розглядаються лише як альтернатива звичним видам опалення за допомогою електроенергії, газу, твердого палива. Однак, з упевненістю можна сказати, що в недалекому майбутньому цей рентабельний та екологічний спосіб опалення стане основним.

Геотермальні свердловини створюються багатьма способами. Наша компанія використовує вертикальний спосіб теплообміну. У цьому способі не обійтися без глибокого буріння свердловин для теплових насосів, це дозволить заощадити площу ділянки земляних робіт. Теплопоглинаючий контур трубопроводу вміщується в свердловину для теплового насоса.

Рідина, що нагрівається під впливом земного тепла, по трубах надходить у насос. Там вона охолоджується, виділяючи енергію для обігріву приміщення. Процес нагадує принцип влаштування холодильника (тільки у разі зберігається не холод, а тепло земних надр). Відпрацьована рідина повертається у землю, де знову нагрівається.

Концепція теплових насосів була розроблена ще 1852 року британським фізиком та інженером Вільямом Томсоном (Лордом Кельвіном) і надалі вдосконалена та деталізована австрійським інженером Петером фон Ріттінгером. Петера Ріттера фон Ріттінгер вважають винахідником теплового насоса, оскільки саме він спроектував і встановив перший відомий тепловий насос в 1855 році.

Практичне застосування тепловий насос отримав значно пізніше, а точніше у 40-х роках XX століття, коли винахідник-ентузіаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) експериментував із морозильною камерою. Якось Вебер випадково торкнувся гарячої труби на виході камери і зрозумів, що тепло просто викидається назовні. Винахідник задумався над тим, як використати це тепло, і вирішив помістити трубу в бойлер для підігріву води. В результаті Вебер забезпечив свою сім'ю такою кількістю гарячої води, яку вони просто не могли використовувати, і при цьому частина тепла потрапляла у повітря. Це наштовхнуло його на думку, що від одного джерела тепла можна підігрівати воду і повітря одночасно. Вебер удосконалив свій винахід і почав проганяти гарячу воду по спіралі (через змійовик) та за допомогою невеликого вентилятора поширювати тепло по будинку з метою його опалення.

Згодом саме у Вебера з'явилася ідея «викачувати» тепло із землі, де температура не надто змінювалася протягом року. Він помістив у ґрунт мідні труби, якими циркулював фреон, який «збирав» тепло землі. Газ конденсувався, віддаючи своє тепло у будинку, і знову проходив через змійовик, щоб підібрати наступну порцію тепла. Повітря рухалося за допомогою вентилятора і поширювалося по будинку.

У 40-х роках тепловий насос був відомим через свою надзвичайну ефективність, але реальна потреба в ньому виникла за часів Арабського нафтового ембарго в 70-х роках, коли, незважаючи на низькі ціни на енергоносії, виник інтерес до енергозбереження.

Внутрішній контур теплових насосів складається з наступних компонентів:

конденсатор;

капіляр;

випарник;

компресор, що працює від електричної мережі;

терморегулятор, що керує обладнанням;

холодоагент.

Холодоагент під високим тиском через капілярний отвір потрапляє у випарник, де за рахунок різкого зменшення тиску відбувається процес випаровування. При цьому холодоагент відбирає тепло у внутрішніх стінок випарника, а випарник, у свою чергу, відбирає тепло у земляного або водяного контуру, за рахунок чого він постійно охолоджується. Компресор вбирає холодоагент з випарника, стискає його, за рахунок чого температура холодоагенту різко підвищується і виштовхує в конденсатор. Крім цього, в конденсаторі, нагрітий в результаті стиснення холодоагент віддає тепло (температура порядку 85-125 градусів Цельсія) опалювальному контуру та переходить у рідкий стан. Процес повторюється постійно. Коли температура в будинку досягає необхідного рівня, електричний ланцюг розривається терморегулятором та тепловий насос перестає працювати. Коли температура в опалювальному контурі знижується, терморегулятор знову запускає тепловий насос. Таким чином, холодоагент в тепловому насосі робить зворотний цикл Карно

Як бачите, теплові насоси перекачують розсіяну теплову енергію землі, води або повітря відносно високопотенційне тепло для опалення об'єкта. Приблизно 75% опалювальної енергії можна зібрати безкоштовно з природи: ґрунту, води, повітря і лише 25% енергії необхідно витратити на роботу самого теплового насоса. Інакше кажучи, власник теплових насосів економлять 3/4 коштів, які він регулярно витрачав би на дизпаливо, газ чи електроенергію для традиційного опалення. Простіше кажучи, тепловий насос за допомогою теплообмінників збирає теплову енергію із землі (води, повітря) та «переносить» її до приміщення.

Залежно від принципу роботи теплові насоси поділяють на компресійні та абсорбційні. Компресійні теплові насоси завжди діють за допомогою механічної енергії (електроенергії), тоді як абсорбційні теплові насоси можуть працювати на теплі, як джерелі енергії (за допомогою електроенергії або палива).

Геотермальні (використовують тепло землі, наземних чи підземних ґрунтових вод)

а) замкнутого типу

- горизонтальні

Колектор розміщується кільцями або хвилясто в горизонтальних траншеях нижче за глибину промерзання грунту (зазвичай від 1,20 м і більше). Цей метод є найбільш економічно ефективним для житлових об'єктів за умови відсутності дефіциту земельної площі під контур.

- вертикальні

Колектор розміщується вертикально у свердловини глибиною до 200 м. Цей спосіб застосовується у випадках, коли площа земельної ділянки не дозволяє розмістити контур горизонтально або є загроза пошкодження ландшафту.

- Водні

Колектор розміщується хвилясто або кільцями у водойму (озеро, ставок, річку) нижче за глибину промерзання. Це найдешевший варіант, але є вимоги до мінімальної глибини та обсягу води у водоймі для певного регіону.

б) відкритого типу

Така система використовує як теплообмінну рідину - воду, що циркулює безпосередньо через систему геотермального теплового насоса в рамках відкритого циклу, тобто вода після проходження повертається в землю. Цей варіант можна реалізувати на практиці лише за наявності достатньої кількості щодо чистої води та за умови, що такий спосіб використання ґрунтових вод є дозволеним.

2. Повітряні (джерелом відбору тепла є повітря)

3. Такі, що використовують вторинне тепло (наприклад, тепло трубопроводу центрального опалення). Цей варіант є найбільш доцільним для промислових об'єктів, де є джерела паразитного тепла, яке потребує утилізації.

Економічність. Тепловий насос використовує електричну енергію набагато ефективніше за будь-які котли, що спалюють паливо. Коефіцієнт ефективності теплових насосів значно більше одиниці. Між собою теплові насоси порівнюють за умовною величиною - коефіцієнт перетворення тепла (КПТ), також це поняття називається коефіцієнтом трансформації тепла, потужності, перетворення температур. Він показує ставлення одержуваного тепла до витраченої енергії. Наприклад, КПП = 4,5 означає, що номінальна (споживана) потужність теплового насоса становить 1 кВт, на виході ми отримаємо 4,5 кВт теплової потужності, тобто 3,5 кВт тепла ми отримуємо з природи;

Широкий спектр застосування. На нашій планеті існує багато розсіяного тепла. Земля та повітря є скрізь, також більшість людей не мають проблем із водою. Саме вони містять теплову енергію, отриману від сонця. Теплові насоси незалежно від погодних умов, зниження тиску в газовій трубі збере це тепло для вас. Все, що потрібно для цього, - електрична енергія. Але якщо її немає, це теж не проблема – деякі моделі теплових насосів можуть використовувати дизельне паливо чи бензин для своєї роботи;

Екологічність. Тепловий насос не тільки заощаджує гроші, а й береже здоров'я власникам будинку та їхнім дітям. Прилад не спалює паливо, отже не утворюються шкідливі окиси типу CO, CO2, NO х, SO2, PbO2. Тому навколо будинку на ґрунті немає слідів сірчаної, азотистої, фосфорної кислот та бензольних сполук. І для нашої планети застосування теплових насосів безперечне благо. Адже на ТЕЦ скорочується витрати газу чи вугілля на виробництво електрики. Застосовувані в теплових насосах хладони не містять хлорвуглецеві та озонобезпечні;

Універсальність. Теплові насоси, обладнані реверсивним клапаном, працюють як на опалення, так і на охолодження. Тепловий насос може відбирати тепло з повітря вдома, охолоджуючи його. Влітку надлишкове тепло можна використовувати для підігріву побутової води або басейну;

Безпека. Теплові насоси Атмосистеми вибухо- та пожежобезпечні. У процесі опалення відсутні небезпечні гази, відкритий вогонь чи шкідливі суміші. Деталі теплонасоса не нагріваються до високих температур, які можуть стати причиною пожежі. Зупинка теплового насоса не спричинить його поломку, ним можна сміливо користуватися після тривалого простою. Також виключено замерзання рідин у компресорі чи інших складових частинах.

Чим менша різниця між температурою джерела теплоти та температурою теплоносія в опалювальному контурі, тим більший коефіцієнт перетворення тепла (КПТ). Тому вигідніше опалювати приміщення низькотемпературними системами опалення: системою «тепла підлога» або повітряним опаленням, оскільки в цих випадках теплоносій за медичними вимогами та будівельними нормами не повинен бути вищим за 35°C.

Чим більший коефіцієнт завантаження теплового насоса, тим доцільніше його використання. Наприклад, системи нагрівання води для басейнів працюють у постійному режимі протягом усього року. Їхній коефіцієнт завантаження (використання потужності протягом року) може досягати 80%. У системах опалення будинків коефіцієнт завантаження обладнання становить близько 30-40%. Відповідно, у першому випадку річна економія від застосування теплового насоса рівної потужності буде у 2-3 рази більша, ніж у другому, а терміни окупності обладнання — у 2-3 рази менші.

Чим більші теплові втрати, тим доцільніше використання теплових насосів: по-перше, питома вартість для теплових насосів великої потужності (вартість встановленого кВт) у 3-5 разів нижча, ніж для ТН малої потужності; а по-друге, що більше обсяги споживання теплоти, то більше вписувалося економія від застосування ТН в абсолютному вимірі.

Наразі в Україні немає законодавчих та технічних можливостей для визначення дійсних технічних показників теплових насосів. Користуючись цим, деякі виробники та продавці теплових насосів вказують на завищені показники обладнання. Відомі два випадки, коли під виглядом теплових насосів кінцевого споживача встановлювали електрокотли, в зміненому корпусі.

Європейський досвід наголошує на необхідності впровадження в Україні міжнародних стандартів, за якими вимірюються показники теплових насосів, та створення відповідної лабораторії. Окрім законодавчого регулювання, в ЄС існує громадська організація – Європейська асоціація теплових насосів (EHPA), перевіряє показники теплових насосів та позначає знаком якості QL (Quality Label).