В последние годы прогнозы российских экономистов по ценам на энергоносители для населения звучат угрожающе. Новый вариант прогноза развития России до 2030 года, составленный Минэкономразвития в 2012 году, предполагает коренную смену инвестиционной модели, по крайней мере, для двух монопольных секторов – электроэнергетики и газоснабжения. Через 15 лет их потребности будет оплачивать, в основном, население. Рост тарифов на услуги ЖКХ и возникающие сложности с подключением к существующим мощностям теплоснабжения заставляет обращаться к поискам альтернативных источников тепла. Кроме того, выбросы диоксида углерода, растущие вместе с потреблением ископаемых видов топлива, негативно сказываются на состоянии экологии.

При этом огромные запасы совершенно бесплатного тепла находятся рядом с нами. Вернее, у нас под ногами, в виде почвы, подземных и грунтовых вод, и вокруг нас в виде атмосферного воздуха. Источником этого тепла, конечно же, является Солнце. Земля, вода и воздух лишь накапливают эту энергию, взаимно передавая её друг другу. И этого тепла достаточно, чтобы обогреть самые разные здания – от небольшого коттеджа до многоквартирного дома или промышленного цеха.
Устройство, предназначенное для «выкачивания» тепла из окружающей среды, называется тепловым насосом. Тепловой насос собирает это тепло и преобразует его в применимое для отопления, горячего водоснабжения и подогрева вентиляции.

Использование теплового насоса является отличной альтернативой подключения к газовой сети и тепловой магистрали. Этот простой в использовании, небольшой по размерам и долговечный прибор является на данный момент самым экологичным и безопасным способом отопления и горячего водоснабжения дома. Тепловой насос позволяет получить до 85% тепловой энергии бесплатно от природы.

Тепловой насос переносит тепловую энергию от одного источника к другому, повышая или понижая при этом температуру среды до заданного уровня.

Конструктивно тепловой насос состоит из двух теплообменников в контуре хладагента, между которыми, с одной стороны, расположен компрессор, а с другой – дроссельный клапан, которые, синхронно работая, меняют агрегатное состояние хладагента в теплообменниках, за счёт чего в одном теплообменнике он постоянно аккумулирует тепловую энергию, а в другом – отдаёт. Пропуская через один теплообменник жидкую (или газообразную) среду за пределами помещения, мы будем постоянно забирать тепловую энергию у этой среды и передавать её в другом теплообменнике жидкости внутренней системы отопления (или напрямую воздуху помещения).

Теплонасос — установка во многом похожая на холодильник. Как в тепловом насосе, так и в холодильнике есть компрессор, конденсатор, испаритель и устройство дросселирования. У обоих установок одинаковые циклы работы, разнятся лишь параметры настройки. Даже визуально, по габаритам и форме, они схожи.

Работа холодильника основана на «выкачивании» тепла наружу, работа же теплового насоса, наоборот, основана на заборе тепла извне и перенаправлении его в систему отопления. В холодильниках практически не ощущаемое тепло продуктов отводится в виде достаточно горячего воздушного потока, которое отходит от радиатора, расположенного на задней стенке холодильника (конденсатора). Именно поэтому, образно говоря, вытащив из холодильника испарительную камеру (с трубами) и закопав ее в грунт, мы будем иметь теплонасос, который будет способен обогревать помещения подогретым воздухом. Если же конденсатор омывать водой (через теплообменник), то нагретую воду можно направлять в систему водяного отопления: в радиаторы, фанкойлы или в теплые водяные полы.

В качестве источников тепла в окружающей среде для теплового насоса можно использовать:

• тепло скважин при использовании геотермального зонда. В коллекторе из пластиковых труб, помещённых в скважину, постоянно циркулирует низкозамерзающий теплоноситель, переносящий тепло земных недр в тепловой насос для обогрева помещений в холодное время и утилизирующий туда же избыток тепловой энергии в жару. Для монтажа зондового теплосборника требуется минимум места на поверхности земельного участка;
• тепло верхнего слоя грунта. Пластиковые трубы с циркулирующим теплоносителем зарываются в грунт ниже уровня промерзания зимой и аккумулируют в течение отопительного периода солнечную энергию, накопленную почвой. Способность к аккумуляции тепловой энергии возрастает во влажном грунте;
• грунтовую воду, которая в течение года поддерживает положительную температуру 4-12 градусов по Цельсию и может быть эффективно использована в качестве теплоисточника. Обычно оборудуют один подающий колодец (скважину) для забора воды и один для возврата на некотором расстоянии от подающего. При стабильном водоносном слое и приемлемом качестве воды такая схема будет оптимальной;
• атмосферный воздух, который даже в зимнее время в условиях отрицательных температур является хорошим источником низкопотенциального тепла. Для эффективной работы в условиях пиковых низких температур (ниже -25 градусов по Цельсию) возможна установка электрокотла в паре с теплонасосом;
• водоём, не промерзающий до дна зимой. На дно водоёма укладывается пластиковая труба с циркулирующим теплоносителем, который переносит тепловую энергию к теплонасосу. Наиболее экономичный вариант;
• сточные воды, канализационные стоки, технологическую воду на производстве, нагретый отработанный воздух и т.д.