Тепловой насос отбирает из резервуара тепло, необходимое для отопления и приготовления горячей воды. Если температура в баке опускается ниже температуры замерзания воды, высвобождается скрытая энергия кристаллизации, которая поглощается тепловым насосом. При кристаллизации воды высвобождается столько же энергии, как и поглощается при обратном процессе, то есть таянии. Для односемейного дома необходим бак размером 12 кубометров, который в год позволит экономить энергию, эквивалентную 120 литрам жидкого топлива.
Ледяная система отопления состоит из теплового насоса, емкости с чистой водой и солнечных коллекторов. Емкость производится из бетона и закапывается на участке рядом с домом. В отличие от традиционного грунтового теплового насоса для установки емкости не нужна ни большая площадь земли, ни глубокое бурение. В емкости находится теплообменник – полимерные трубы по которым циркулирует теплоноситель.
Принцип работы системы отопления с помощью льда схож с принципом работы теплового насоса грунт-вода или вода-вода. Тепловой насос «вытягивает» низкотемпературное тепло воды, которой заполнена емкость. В результате вода в емкости замерзает. При этом для производства тепла используется также энергия кристаллизации. Для регенерации – оттаивания воды – используется тепло, поставляемое солнечными коллекторами. В процесс вовлечено также низкотемпературное тепло грунта и грунтовых вод, окружающих емкость.
Система, разумеется, может использоваться также для охлаждения помещений в летнее время года – когда низкая температура воды в емкости используется для производства холода.
Какое количество энергии может производить система ледяного отопления? Проведем расчет. Энергия кристаллизации воды составляет при температуре ноль градусов примерно 333 кДж на килограмм. Один литр льда (примерно равный 916 граммам льда) даст примерно 306 кДж энергии. Это соответствует примерно 0,085 кВтч: 306 кДж = 306 кВтс =306/3600кВтч= 0,085 кВтч. Энергия сгорания одного литра дизельного топлива составляет 10 кВтч. Таким образом 120 литров льда «соответствуют» приблизительно одном литру дизельного топлива. Бак на 10000 литров, а такова минимальная емкость, применяемая для индивидуальных жилых домов, «содержит» приблизительно 850 кВтч энергии, выделяемой при каждом цикле замерзания.
Кроме того, ограниченный объем энергии, обусловленный размерами емкости, а также подходящее «по природе» для тепловых насосов низкотемпературное отопление (теплые полы) предполагает использование ледяного отопления только в зданиях высокой степени энергоэффективности, очень качественно спроектированных и хорошо утепленных домах.
С помощью обычной пластиковой бочки и всего за несколько часов, можно накопить энергию для питания целого дома. При этом дорогостоящие солнечные батареи не понадобятся. Под воздействием солнечной энергии вода перекачивается и вырабатывает электричество.
