Тепловой насос: Шведское искусство – тепло из холода
Хотя наши люди еще только привыкают к такому понятию как тепловые насосы, в современной жизни их применение становится все более актуальным. Главным образом потому, что цены на газ имеют тенденции к росту. И чем они выше, тем сильнее становятся позиции возобновляемых источников тепловой энергии. В таких условиях поневоле обратишь внимание на тех, кто имеет в этой области наиболее положительный опыт. Идеальный пример – Швеция, где разработка оборудования и, главное, масштабы применения тепловых насосов доказывают, что высокая эффективность подобных устройств позволяет их использовать не только в бытовом, но и на промышленном уровне.
Согласно независимому исследованию шведского правительства, геотермальные тепловые насосы для отопления и горячего водоснабжения становятся все более эффективными с развитием технологий. При 45 °C в радиаторе и 0 °C в коллекторе все тестируемые тепловые насосы имеют приблизительно одинаковые коэффициенты производительности, – около 3. С уменьшением температуры в коллекторе, Viessman и Stibel Eltron имеют меньший коэффициент по сравнению с другими тепловыми насосами. Thermia имеет наиболее быструю производительность горячей воды, Viessman – наименьшую. Наиболее тихий тепловой насос – Thermia.
Принцип работы теплонасоса – использование низкопотенциальных источников тепла, таких как грунтовые воды, грунт, воздух и водоемы, сточные воды, отработанный теплый воздух.
Сам тепловой насос состоит из трех секций. Первая и главная – коллектор. Именно он собирает тепло. Представляет он из себя замкнутый контур полиуретановых труб, по которым циркулирует так называемый рассол – незамерзающая смесь на основе спирта или гликоля. Гликоль является экологически чистым продуктом и даже в случае попадания в почву не несет никакой угрозы окружающей среде. В зависимости от концентрации гликоля регулируется уровень температуры замерзания. Скорость прогонки рассола составляет примерно 2 литра в секунду при мощности насоса 4 кВт.
К контуру подключен теплообменный элемент, называемый испарителем. С его помощью тепло от рассола передается хладагенту, циркулирующем в другом контуре. В качестве хладагентов используется экологически чистые углекислота или углеводороды. Поскольку хладагент имеет низкую температуру кипения, он закипает и превращается в газ. При помощи компрессора, увеличивающего давление, температура хладагента повышается, и он направляется в конденсатор, передающий тепловую энергию в третью секцию - отопительную систему дома. После конденсатора остаточная тепловая энергия из хладагента «выжимается» с помощью дополнительного охладительного элемента, после чего хладагент переходит в жидкое состояние. Затем давление снижается при помощи расширительного вентиля, и цикл повторяется снова – хладагент снова попадает в испаритель.
Преимущество теплового насоса – высокая экономическая эффективность. Расход электроэнергии на работу компрессора компенсируется «прибылью» от теплоотдачи – на 1кВт электроэнергии получаем 3-4 кВт тепла. Недостатки – их почти нет. Разве что высокая стоимость относительно газового котла для частиков. Для промышленного же сектора цены по сравнению с газовым котлом сопоставимы. Тепловой насос окупается за несколько лет исходя из нынешних цен на газ. А мы все понимаем, что цены будут еще расти. Простота эксплуатации также относится к числу достоинств теплового насоса – они работают полностью в автоматическом режиме. Их можно подключить к любой отопительной системе – радиаторам, фанкойлам, системе водяного теплого пола, приточной системе вентиляции.
Важно отметить, что тепловой насос тем эффективнее, чем ниже температура теплоносителя в радиаторах или теплом водяном полу. Например, температура воды, подаваемая в радиаторы примерно 50-65 градусов. В системе теплого водяного пола она ниже - 35-40 градусов - за счет большей теплоотдающей площади. И чем ниже температура, тем выше КПД теплового насоса. В случае с радиатором вы получите 3-4 кВт тепла на 1 кВт энергии. В случае с напольным отоплением – все 5 кВт. Предварительные расчеты показали, что в кирпичном доме с хорошим утеплением площадью 200 кв.м, с учетом теплопотерь (количества тепла, необходимого для обогрева одного квадратного метра дома), проживания в доме 4 человек, использования грунтового коллектора и радиаторной системы отопления нужен тепловой насос мощностью 10 кВт. Это при температуре минус 20 градусов за окном. При этом протяженность труб коллектора составит 380 метров. Такой ТН оборудован баком для горячей боды объемом 180 литров и двумя насосами, перегоняющими воду по контурам. Оптимальным считается подключение насоса к трехфазному питанию, но возможно и однофазное. Помимо отопления и горячего водоснабжения, тепловой насос может обеспечить кондиционирования летом. Это реализуется с помощью блока кондиционирования, который встраивается в любой тепловой насос кроме воздушного.
Важным условием правильной работы теплового насоса является квалификация монтажной организации и их аккредитация на монтаж. Одной из нескольких таких компаний на территории России является компания «Water Energy», специалисты которой успешно занимаются установкой оборудования как на частных, так и на коммерческих объектах.
|
