Особливості застосування теплових насосів для опалення будинку

Теплові насоси досить надійні пристрої. Термін експлуатації компресора і теплообмінного контуру близько 30 років. Практика застосування теплових насосів показала, що їх агрегати і автоматика практично не виходять з ладу протягом всього терміну експлуатації вартість одержуваного тепла в 2,5 рази нижче, ніж тепло від індивідуальних газових котелень і в 3 рази нижче, ніж вартість тепла від централізованої системи опалення .

Тепловий насос - це холодильник навпаки. Основне завдання теплового насоса - забрати тепло з прохолодною зовнішнього середовища і передати його в приміщення. Зовнішнє середовище при цьому може бути різна: водойма, море, теплі каналізаційні стоки, грунт, тепле повітря витяжної вентиляції. Принцип роботи теплового насоса: в замкнутому контурі циркулює холодоагент з низькою температурою випаровування. Він випаровується в зовнішньому теплообміннику при низькому тиску і температурі.

При випаровуванні відбувається охолодження теплообмінника і тепло забирається із зовнішнього середовища. Далі компресор теплового насоса стискає пари і перекачує їх у внутрішній теплообмінник. При проходженні через сопло розширювача тиск і температура пара різко падають, відбувається конденсація теплоносія на стінках теплообмінника з передачею йому тепла. Від теплообмінника нагрівається повітря в приміщенні або підігрівається вода в системі опалення. В якості теплоносія зазвичай використовується 30% -й розчин пропіленгліколю або етиленгліколю, фреони, пропан, рідше - спиртові розчини.

Хоча ККД теплового насоса характеристика важлива, але для теплового насоса цей параметр не головний. Завдання теплового насоса накачати тепло, використовуючи електроенергію для приводу компресора. Тому тепловий насос оцінюється коефіцієнтом перетворення теплоти. Тобто скільки теплової енергії виробляє тепловий насос на 1 кВт затрачуваної електричної енергії. Зазвичай цей коефіцієнт від 2,5 до 5. Вибір зовнішнього середовища для роботи теплонасоса, теплообмінників, схеми їх розташування і укладання трубопроводів - справа фахівця. Всі ці конструктивні особливості істотно впливають на ефективність роботи теплового насоса.

У зовнішньому контурі теплового насоса зазвичай проблем з температурою не виникає. З економічних причин не має сенсу вихолоджується повітря з мінусовою температурою, але дуже вигідно забирати тепло з каналізаційних стоків, з придонному частини ставків і озер і з інших промерзає водойм, боліт. Оскільки температура цих джерел практично постійна, вважається, що для теплового насоса це необмежене джерело тепла. Теплообмінники для водних джерел підбираються виходячи з розрахунку знімання теплової енергії 30Вт на 1 погонний метр труби теплообмінника. Фіксація теплообмінника в придонному частини забезпечується вантажем 5 кг на 1 метр теплообмінника.

При використанні в якості джерела тепла грунту, ситуація дещо складніша. Розташування теплообмінника в грунті справа досить трудомістка. Для нормальної роботи теплообмінника його потрібно заглибити нижче шару промерзання на глибину близько 1 метра. Площа розташування теплообмінника для середнього будинку близько 400 м 2. довжина труб близько 450 метрів. Якщо замінити поверхневий теплообмінник на глибинний, то для його розташування буде необхідно пробурити свердловину 70-150 метрів, що дуже дорого. Правда виробник гарантує роботу такого теплообмінника до 100 років, але за такий термін плани використання земельної ділянки і технології генерації тепла можуть змінитися. Крім того, грунт має обмежену теплопровідністю. Навколо теплообмінника грунт з часом вихолоджується, що знижує ефективність роботи теплового насоса. Є відомості про те, що деякі проблеми з теплос`ема виникають через десять років експлуатації такого теплообмінника.

Вельми ефективним є застосування теплових насосів якщо вдається використовувати тепло геотермальних джерел і тепло грунтових вод. У цьому випадку застосовуються теплообмінники вода-вода, які забирають тепло з двох недалеко віддалених один від одного свердловин.

Температура на виході теплового насоса зазвичай не перевищує 40 о С. Тому теплові насоси доцільно використовувати або для підігріву теплоносія звичайної системи опалення та води для ГВП, або для підігріву підлоги системою опалення "Тепла підлога"

У жаркий період тепловий насос можна використовувати для охолодження приміщення. У цьому випадку тепло відводиться в зовнішній контур через спеціальний теплообмінник, встановлений всередині приміщення.

Перспективи застосування теплових насосів

Практика застосування показує, що зазвичай тепловий насос повністю забезпечує потреби в теплі. Винятки становлять дні з холодною погодою, на які припадає 2-8% необхідного додаткового підігріву від котла або Тена. Терміни окупності теплових насосів оцінюються по різному: від 2 до 6 років. По всій видимості це пов`язано із застосуванням субсидій на установку теплових насосів в деяких країнах. У Росії вартість тепла, що виробляється тепловим насосом конкурентна вартості тепла від газових котлів. Очевидно ця обставина стримує впровадження теплових насосів.

За оцінками фахівців, в даний час в світі встановлено близько 100 мільйонів теплових насосів і щорічно встановлюється ще близько 20 мільйонів.

У Швеції 50% всього опалення забезпечують геотермальні теплові насоси.
У Стокгольмі 12% всього опалення забезпечується геотермальними насосами із загальною потужністю 320 МВт, джерело тепла - Балтійське море.
У Швейцарії експлуатується понад 60000 теплових насосів, що становить приблизно 30% від загальної кількості теплових установок в житлових будинках
У США щорічно виробляється більше 1 млн. Геотермальних теплових насосів. Федеральне законодавство США, при будівництві нових громадських будівель, вимагає використовувати геотермальні теплові насоси в системах опалення.
В Японії щорічно проводиться 3 мільйони теплових насосів.
У Німеччині передбачена дотація держави в розмірі 30 євро на 1 кВт встановленої теплової потужності теплових насосів. Ціна теплового насоса стала доступна більшості. Тому частка теплових насосів в загальній кількості теплових установок становить 2%, щорічно встановлюється близько 50 тисяч теплових насосів. В основному в новобудовах.
У Китаї 20% кліматичного обладнання складають теплові насоси.

У Росії процес застосування теплових насосів в самому початку. Загальна потужність встановлених теплових насосів незрівнянно мала в порівнянні з іншими країнами. Судячи з інформаційних джерел, насоси встановлюються в основному в громадських будівлях. Теплові насоси працюють в Туапсе, Пермі, Калінінграді, Самарі, Пензі, Московській і Ленінградській областях. Проте процес пішов. Стрімко зростаюча вартість газу, вартість технологічного приєднання до теплових і електричних мереж, змушують шукати альтернативні джерела автономного теплопостачання. При протіканні теплих стічних річок по містах і підприємствам, знайти додаткове джерело теплопостачання виявляється нескладно. На це вже багато хто починає звертати увагу.

Поділися в соціальних мережах:

Схожі