Вы здесь

Главная » Альтернативные источники

Тепловые насосы

Тепловой насос — это высокотехнологичное устройство, которое позволяет использовать тепловую энергию воздуха или грунта для отопления, кондиционирования и приготовления горячей воды в доме. Тепловой насос работает по аналогии с обычными холодильниками, только наоборот: отбирает тепло и передает его в дом, предварительно подогрев.

Способен не только отапливать помещения, но и обеспечивать горячее водоснабжение, а также осуществлять кондиционирование воздуха. Но при этом в тепловых насосах должен быть реверсивный клапан, именно он позволяет тепловому насосу работать в обратном режиме – режиме кондиционера.

 

Кратко о принципе работы

Основные узлы Теплового Насоса:

  1. Компрессор (находится в наружном блоке)
  2.  Конденсатор (внутренний теплообменник)
  3.  Расширительный вентиль
  4.  Испаритель (наружный теплообменник)

Теплоноситель (в роли которого выступает вода или рассол), взявший несколько градусов из окружающей среды, проходит через теплообменник теплового насоса, называемый испарителем, и отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом, который имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре 5°С. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник — конденсатор, где происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам.

Типы тепловых насосов наиболее распространенных в КР

Эффективность использования тепловых насосов определяется двумя важнейшими факторами – средой, выступающей источником рассеянной энергии и видом теплоносителя, которому преобразованная энергия передается.

Таким образом, несмотря на множество классифицирующих признаков, наиболее справедливым, объективным и удобным можно считать деление ТН по видам теплоносителей входного и выходного контуров.

Геотермальные тепловые насосы - для отбора тепла используют грунтовые скважины глубиной 50-100 м (грунтовый зонд), либо заглубленные параллельно поверхности земли на 0,80-1,50 м грунтовые коллекторы.

Преимущества:

  • остается постоянным источником тепла, независимо от изменения внешних температур;
  • возможность летнего охлаждения.

Недостатки:

  • значительные затраты на установку;
  • частые ошибки при проектировании;
  • значительная стоимость оборудования;
  • установка требует значительную площадь для бурения скважин или прокладки коллекторов в грунтовые коллекторы.

 

Тепловые насосы "вода-вода" - используют тепло, накопленное водоемами или подземными водами.

Преимущества:

  • самый высокий коэффициент эффективности по отношению к другим типам насосов;
  • при установке в открытых водоемах не требуют дорогостоящих бурильных и монтажных работ.

Недостатки:

  • нецелесообразность использования вдали от водоемов и при глубоком залегании грунтовых вод.

Тепловые насосы "воздух-вода", "воздух-воздух" - считаются наименее затратным, имеют наиболее простую конструкцию, характеризуются широким спектром преимуществ.

На сегодняшний день наиболее распространенными на рынке Кыргызстана являются воздушные тепловые насосы типа воздух-воздух, воздух-вода.

Преимущества:

  • Высокая эффективность.
  • Низкая стоимость. Наиболее доступны для широкого круга потребителей.
  • Наименьший срок окупаемости, по сравнению с другими типами теплонасосов
  • Низкое энергопотребление
  • Простота конструкции, монтажа и эксплуатации
  • Возможность установки практически в любой климатической зоне
  • Возможность установки в уже построенном доме с имеющейся традиционной системой отопления.
  • Автономность, компактность и бесшумность работы
  • В летнее время тепловые насосы типа "воздух-воздух" можно переключать на режим охлаждения.

Недостатки:

  • Зависимость величины производительности от колебаний температуры наружного воздуха.
  • Насосы типа "воздух-воздух" нагревают лишь воздух в помещениях (происходит прямой нагрев воздуха), их можно использовать только для отопления. Для подогрева воды в ванной или кухне необходимо предусмотреть иные решения

 

Выгода использования теплового насоса

Тепловой насос использует введенную в него энергию на голову эффективнее любых котлов, сжигающих топливо. Величина КПД у него много больше единицы. Между собой тепловые насосы сравнивают по особой величине - коэффициенту преобразования тепла COP (Кпт), среди других его названий встречаются коэффициенты трансформации тепла, мощности, преобразования температур. Он показывает отношение получаемого тепла к затраченной энергии.

К примеру, испльзуя в качестве источника тепла в доме тепловой насос с  COP = 4, подведя к тепловому насосу 1 кВт, на выходе мы получим 4 кВт тепловой мощности, то есть 3 кВт природа предлагает нам безвозмездно;

Использование в качестве источника тепла газовых котлов:

Использование в качестве источника тепла электричества:

Оборудование

Энергоноситель

КПД

Теплотворность с учетом КПД

Цена энергоносителя

Цена 1 кВтч  тепловой энергии

Газовый котел

            газ

90%

8,37 кВт

16,93 сом/м3

1,693 сом

Твердотопливный котел

            дрова

70%

2,87 кВт

2,3 сом/кг

(1500 за м3)

0,92 сом

            уголь

6,3 кВт

5 сом/кг

1 сом

Электрокотел

         электричество

99%

0,99 кВт

2,16 сом/кВт

2,22 сом

Тепловой насос

            воздух

COP=4

4,0 кВт

0.7 сом/кВт

0,721 сом

Тепловой насос имеет большой срок службы до капитального ремонта (до 10 - 15 отопительных сезонов). Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы. Срок окупаемости оборудования не превышает 2 - 3 отопительных сезонов.

Характерные особенности использования теплового насоса

При применении тепловых насосов необходимо помнить, что для всех типов тепловых насосов характерен ряд особенностей:

  • Во-первых, тепловой насос оправдывает себя только в хорошо утепленном здании, то есть с теплопотерями не более 100 Вт/м2. Чем теплее дом, тем больше выгода. Как вы понимаете, отапливать улицу, собирая на ней же крохи тепла, - занятие глупое;
  • Во-вторых, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования тепла COP (Кпт), то есть меньше экономия электроэнергии. Поэтому более выгодно подключение агрегата к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего, имеется в виду обогрев от водяных полов или теплым воздухом, так как в этих случаях теплоноситель по медицинским требованиям не должен быть горячее 35°С.
Практический пример KyrSEFF

Житель г.Бишкек Уланбек Джаныбердиев при кредитной поддержке KyrSEFF установил тепловой насос типа «воздух-вода» для обогрева своего жилья площадью 300 м3.

«Я всегда интересовался современными энергосберегающим технологиями и мечтал построить большой, красивый и экономичный дом. В прошлом году моя мечта осуществилась, я наконец переехал в новый дом. На полученные кредитные средства 1 100 000 сомов по линии программы KyrSEFF я установил тепловой насос «воздух-вода». Для обогрева жилого помещения, площадью 300 м2 - это идеальное решение.

Оборудование потребляя 9 киловатт часов, выдает 30 киловатт часов тепловой энергии, которых достаточно для поддержания благоприятного температурного режима во всех комнатах» -рассказывает домовладелец Уланбек Джаныбердиев.

Вложенные владельцем дома инвестиции в приобретение теплового насоса по окупятся примерно в течение 5 лет за счет ежегодного энергосбережения около 23 тысяч кВт часов энергии. Кроме того, реализованный проект внесет свою лепту в сохранение экологии путем сокращения вредных выбросов СО2 в атмосферу на 1,5 тонны в год.

Проект Уланбека Джаныбердиева призан успешным, и домовладелец был удостоен гранта KyrSEFF в сумме 2900 долларов США.