Тут и там слышишь, что тепловые насосы – это вещь. Людям не знакомым с термодинамикой работа тепловых насосов кажется нереальной. К тому же большая часть информации в сети или продаёт вам тепловые насосы или же отговаривает вас покупать их, поскольку продаёт что-то другое. Поэтому мы решили ответить на основные вопросы, чтобы вы могли сами принять обоснованные решения.
Что такое тепловой насос?
Тепловой насос это устройство которое переносит теплоту от менее нагретых тел к более нагретым, затрачивая электрическую энергию. Устройства подобные тепловому насосу имеются в каждом доме – это ваш бытовой холодильник. Именно так - ТН это холодильная машина, работающая по парокомпрессионному циклу, или так называемому обратному циклу Карно. Коэффициент преобразования энергии (КОП) современных тепловых насосов превышает 5, - на каждый затраченный кВт*ч электроэнергии в систему отопления будет передано 5 кВт*ч тепловой энергии.
Хотя идея, высказанная лордом Кельвином в 1852 году, была реализована уже спустя четыре года, практическое применение тепловые насосы получили только в 1930-х годах. К 2012 году в Японии, эксплуатируется более 3,5 миллионов установок, в Швеции около 500 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.
Как работает тепловой насос?
Цикл теплового насоса начинается в компрессоре в которым газообразное рабочее тело (фреон) сжимается достигая давления и температуры выше значений конденсации и подается в теплообменник-конденсатор где переходя в жидкое состояние отдает тепло теплоносителю системы отопления, после конденсатора уже жидкий фреон проходит расширительный клапан, в котором его давление и температура снижаются до значений ниже точки кипения и уже парожидкостная смесь попадает во второй теплообменник-испаритель в котором окончательно испаряясь фреон отбирает тепло у теплоносителя внешнего контура (рассола), из испарителя фреон всасывается компрессором и цикл повторяется.
В воздушном тепловом насосе, в качестве конденсатора, используется теплообменник воздух-фреон, а не вода-фреон, как у грунтового ТН. Из этого вытекают его преимущества - в качестве источника тепла используется наружный воздух а не промежуточный теплоноситель, - не требуется устройство геотермального контура, а так же его недостатки: с понижением температуры наружного воздуха снижается эффективность воздушного теплового насоса, так как затраты энергии на перенос тепла возрастают.
Самые эффективные, но и самые дорогие схемы предусматривают отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров, что делает установку практически независимой от погоды.
В связи свыше сказанным ТН типа «грунт-вода» можно рекомендовать для теплоснабжения домов с отапливаемой площадью более 300 м2, а системы «воздух-вода» только в бивалентных схемах систем отопления, когда ТН покрывает до 70% тепловой нагрузки, а при сильных морозах включается в работу дополнительный источник.
В чем преимущество теплового насоса?
Для компенсации теплопотерь дома в 10 кВт, тепловой насос потребит из сети 2 кВт электроэнергии на привод компрессора и циркуляционных насосов, которая в результате работы преобразуются в тепло, а недостающие 8 кВт отнимет у окружающей среды, что говорит о его эффективности 5-ти кратно превышающей электронагреватель.
Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования. Срок эксплуатации до первого капремонта 15-20 лет.
Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к отопительному коллектору подключаются фанкойлы или система «теплые/холодные стены».
Тепловой насос надёжен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.
Каковы преимущества питания теплового насоса от солнечных батарей?
В автономном доме при использования теплового насоса в качестве теплогенерирующей установки, потребуется в 3-4 раза меньше солнечных батарей. Что так же актуально при недостаточной мощности подключения к сети, для нужд теплоснабжения.
Какие есть ограничения на использование теплового насоса?
Ограничение в степени сжатия компрессора и понижение его КПД с ростом степени сжатия приводит к необходимости использования низкотемпературных систем отопления (системы поверхностного нагрева типа теплый пол, теплая стена, теплый плинтус, воздушные системы отопления с применением фанкойлов и т. п.. Максимальная температура нагрева ТН не более +60 °С ÷ +65 °С, причём, чем выше температура нагреваемой воды, тем меньше эффективность теплового насоса.
Когда в доме уже смонтирована радиаторная система отопления, рассчитанная на более высокие температуры подачи, потребуется замена радиаторов или добавление секций.
Какой срок окупаемости теплового насоса?
Ответим на этот вопрос на конкретном примере:
Частный дом отапливаемой площадью 350 м2, с термоизоляцией соответствующей государственным строительным нормам Украины, за год расходует 37100 кВт*ч энергии, из них 4260 кВт*ч на горячее водоснабжение для 4-х человек.
С тепловым насосом грунт-вода NIBE F1145-17kW годовая экономия энергии составит 27540 кВт*ч, а это равно сожженным в котел 4400 м3 природного газа.
Сметная стоимость установки теплового насоса с горизонтальным грунтовым контуром - 10400 евро. Отнимем от этой суммы 3000 евро компенсации от Европейского банка по программе IQ Energy, так же отнимем 2000 евро, - стоимость газового конденсационного котла с дымоходом и монтажом. Не будем отнимать стоимость подвода газа к участку, так как эта сумма различна в каждом случае. В итоге разделив 5400 евро на стоимость сэкономленной за год энергии, получим срок окупаемости в пять лет и семь месяцев, что не превышает нормируемые шесть лет.
Кроме экономического эффекта от использования ТН, следует отметить отсутствие выбросов дымовых газов и в частности СО2 и комфорт обеспечиваемый современной автоматикой уровня «умный дом». Так же ТН дает возможность дешевого кондиционирования дома в летний период, что не учитывалось при расчете.
Как подобрать тепловой насос?
Важной особенностью системы является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.
К основным параметрам влияющим на выбор теплового насоса относятся: объем энергии расходуемой домом, метеорологические условия, наличие достаточной не занятой площади на участке для устройства геотермального контура.
Так для домов с не большим энергопотреблением или квартиры оптимальной будет сплит система «воздух-вода», для домов площадью более 300 м2, отличным решением станет система «грунт-вода», которая значительно снизит Ваши счета на отопление и подогрев горячей воды зимой, кондиционирование дома и подогрев бассейна летом.
Обращайтесь к нами и специалисты нашей компании выполнят все необходимые расчёты и предложат наилучшее решение по теплоснабжению Вашего объекта.
