Применение тепловых насосов на производстве

Тепловые насосы в промышленности, городском строительстве и ЖКХ

В настоящее время при проектировании систем горячего водоснабжения (ГВС), водяного или воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования всё чаще используются тепловые насосы (ТН) в качестве источника тепловой или холодильной энергии.

Тепловой насос представляет собой тепло- и холодогенерирующее устройство, которое получает энергию из низкопотенциального тепла различных источников, например: сточной воды, обратной воды ТЭЦ, оборотной воды технологических и производственных процессов, вытяжного воздуха, рассеянного тепла грунта, скальных пород, воздуха, водоёмов (как с пресной, так и морской водой), контура кольцевой или гибридной системы и других источников. После поступления от источника низкопотенциального тепла через теплообменник-испаритель во внутренний фреоновый контур ТН, оно преобразуется в высокопотенциальное тепло с температурой +45. +105 °С для использования в системе отопления или -12. +12 °С для использования в системе льдогенерации и охлаждения (рис. 1а).

Тепловые насосы обладают важными преимуществами в сравнении с традиционными системами отопления, вентиляции и кондиционирования.

1. ТН отличаются большей энергоэффективностью за счёт выработки единицы тепла (или холода) при значительного меньшем расходе энергоносителей. Благодаря снижению затрат такие системы окупаются в срок от трёх до пяти лет, что делает их инвестиционно-привлекательными. Также отметим, что система на базе ТН в меньшей степени зависит от колебания цен на топливо и газ. Такая система не производит вредных выбросов и потому не подпадает под выплаты за негативное воздействие на окружающую среду.

2. ТН отличаются высокой надёжностью, взрыво- и пожаробезопасностью и длительным сроком эксплуатации. Срок службы ТН до замены или капитального ремонта составляет от 15 до 25 лет в зависимости от условий эксплуатации. Также за счёт высокой надёжности ТН требуют гораздо меньше затрат на текущий ремонт и обслуживание, чем традиционные системы.

3. В системах на базе ТН применяется современная автоматика, позволяющая пользователю настраивать желаемые параметры температуры воздуха и воды, осуществлять мониторинг работы системы с возможностью дистанционного контроля и управления.

4. Одно устройство в реверсивном режиме в период отопительного сезона работает в режиме отопления, а в летний период в режиме охлаждения — это делает теплонасосную установку уникальной и сверхвыгодной. Во многих странах, например в Финляндии, муниципальные и городские власти, используют данную особенность. ТН снабжают город или район не только центральной системой отопления, но и охлаждения без дополнительных затрат, что существенно пополняет бюджет того или иного образования.

Тепловой насос представляет собой тепло- и холодогенерирующее устройство, которое получает энергию из низкопотенциального тепла различных источников, например: сточной воды, обратной воды ТЭЦ, оборотной воды технологических и производственных процессов, вытяжного воздуха, рассеянного тепла грунта, скальных пород, воздуха, водоёмов (как с пресной, так и морской водой), контура кольцевой или гибридной системы и других источников

Вот лишь некоторые преимущества систем, спроектированных на базе тепловых насосов, которые можно применять в городском, частном, и производственном секторах. С помощью такой системы можно обеспечить тепловой энергией потребителей любых масштабов, будь то индивидуальная постройка (коттедж или дачный дом), детский сад, школа, гостиница, бизнес-центр или городской микрорайон. Если в условиях городской застройки нет возможности производства буровых работ под геотермальный контур ТН, например, по причине наличия подземных коммуникаций, то применяется так называемая комбинированная система. При этом используется несколько источников низкопотенциального тепла: вытяжной воздух, сточные воды, грунтовая вода и др.

Существует возможность комбинирования ТНУ как с традиционными системами, так и оборудованием, использующим возобновляемые источники энергии — ORC-установками, солнечными коллекторами или электрическими фотопанелями. В настоящее время фонд жилищно-коммунального хозяйства всё шире внедряет подобные технологии при жилом строительстве, на объектах муниципальной принадлежности и в рамках программы по переселению граждан из ветхого и аварийного жилья.

Особо эффективно применение тепловых насосов на объектах с большими объёмами производственных (промышленных), хозяйственно-бытовых и поверхностных сточных вод, среднегодовая температура которых в среднем составляет 10-20 °C. При использовании такого источника низкопотенциальной энергии ТН работает при более высоких коэффициентах преобразования COP по сравнению с использованием в качестве источника тепла грунтового теплообменника с температурой 0. +5 °C.

Существуют различные способы утилизации энергии сточной воды. Например, предварительно очищенные стоки проходят через разделительный теплообменник, а затем подогревают контур теплового насоса, заполненный водой или незамерзающим теплоносителем. Если в качестве источника тепла используются неочищенные сточные воды, в которых содержатся сор, твёрдые вещества, механические примеси и взвешенные частицы, то рекомендуется применять специализированные самоочищающиеся фильтры-сепараторы сточных вод, которые хорошо себя зарекомендовали себя на многих объектах. Они используются для фильтрации воды, которая затем подаётся на промежуточный теплообменник.

Особо эффективно применение тепловых насосов на объектах с большими объёмами промышленных, хозяйственно-бытовых и поверхностных сточных вод, среднегодовая температура которых составляет 10-20°C. При использовании такого источника низкопотенциальной энергии ТН работает при более высоких коэффициентах преобразования COP

После прохождения через теплообменник вода направляется обратно в фильтр для его промывки, а затем сбрасывается в сточный коллектор. Таким образом, самоочищающиеся фильтры-сепараторы служат центральным элементом первичного контура ТН в системе отбора низкопотенциального тепла из сточных вод. Данные агрегаты могут использоваться в режиме отопления, а также для отвода тепла при работе ТН в режиме охлаждения (рис. 1б).

На многих производственных, промышленных и технологических объектах вода, воздух, жидкость или масло используются повторно. При этом их высокая температура вначале принудительно охлаждается через систему градирен или драйкулеров, после чего повторно направляется на выполнение той или иной функции.

Такое использование оборотной воды характеризуется низкой экономической эффективностью, особенно в период отопительного сезона, когда теплоснабжение объектов осуществляется посредством высоко затратных электрических, дизельных и газовых котельных.

В случае внедрения тепловым насосом с использованием существующей системы оборотной воды энергоэффективность объекта значительно возрастает.

Подобная схема приведена на рис. 2.

Внедрение подобных систем на базе ТН позволит провести модернизацию имеющихся устаревших котельных и ИТП. За счёт высокой рентабельности, подобная бивалентная система окупится в кратчайшие сроки.

Использование систем с ТН на оборотной воде может быть особенно востребовано, например, для отопления собственных зданий ТЭЦ, при возведении больших коммерческих объектов и жилых кварталов в условиях нехватки существующих мощностей.

Благодаря своим технологическим, экологическим и экономическим преимуществам тепловые насосы приобретают всё большую популярность в России. Применение систем на базе ТН позволяет эффективно решать такие насущные проблемы, как дефицит тепловой энергии, сокращение расходов в условиях постоянно растущей стоимости энергоносителей и сохранения окружающей среды за счёт использования возобновляемых источников энергии.

Промышленные тепловые насосы

Экономное отопление складов и производств тепловыми насосами

Компания «OVANTER» выполняет весь комплекс работ по установке и введению в эксплуатацию теплового оборудования для промышленности, в том числе с применением современных тепловых насосов, мы осуществляем свою деятельность в Москве и по всей России.

Тепло из воздуха и земли. Без газа. Экономия на отоплении до 4 раз.

На 1 кВт/ч затраченной электроэнергии 3-4 кВт/ч полезного тепла.

Срок окупаемости оборудования 3-4 года.

Сэкономить энергоресурсы на обогрев, кондиционирование и водоподготовку в производственных цехах, складах, автомастерских и других технических помещениях помогут промышленные теплонасосы, поставляемые нашей компанией.

Если Вы хотите купить тепловой насос большой мощности, то безусловно вы обратились по адресу.

Основные особенности промышленного отопления – большие площади помещений, значительная высота потолков и большие теплопотери, требующие повышенной мощности и безотказности системы в целом.

Мы поставляем, устанавливаем и обслуживаем следующие типы промышленных систем:

  • геотермальные тепловые вода-вода для теплоснабжения, охлаждения и использования в технологических процессах;
  • воздушные тепловые насосы, включая системы рекуперации.

Помогаем сэкономить до 3/4 расходов на обогрев зимой и охлаждение летом с помощью тепловых насосов.

  • Переработка тепловой энергии. Производственные технологии подразумевают вывод отработанных газов и стоков, дымоотвод и т. п. Все эти среды несут в себе огромное количество тепла, которое лучше направить на пользу дела – например, на обогрев цехов или в технологический процесс.
  • Обогрев и кондиционирование. Один промышленный агрегат, оснащённый теплонасосом, может решить одновременно несколько задач. Перераспределение тепла – одна из них: теплонасос охлаждает воздух со склада и нагревает офисные и производственные здания.
  • Подготовка сырьевых масс. Производство зачастую предусматривает подогрев и охлаждение сырьевых масс. Теплонасос доведёт показатели сырья до требуемых и в результате существенно снизит потребление энергоресурсов.


Особенности промышленного отопления
Теплонасосы уже давно используют в Европе и многие начинают внедрять такие системы у нас. Применение тепловых насосов поможет более эффективно и экономно обогревать как небольшие производственные помещения и склады, так и крупные ангары, заводы, большие производства. Дополнительное применение погодозависимой автоматики позволит сэкономить еще больше. Особенности промышленного отопления в энергоемких объектах, большой протяженности коммуникаций, жестких условиях по температуре, влажности и запыленности, а также в нестандартных инженерных решениях на каждом конкретном объекте. Следует учитывать и то, что помимо оборудования, на объекте всегда находятся люди – сотрудники предприятия. Поэтому, при проектировании системы отопления следует обеспечить равномерное распределение тепла по всему периметру объекта с учетом зон со специфическим температурным режимом.

Читайте также  Вакуумный тепловой коллектор

Экономическая эффективность тепловых насосов


Напрасно полагать, что расходы на теплонасос и монтаж вернутся через пару месяцев. При этом, оборудование реально окупает само себя: постепенно затраты будут полностью компенсированы за счёт сокращения расходов на энергоносители. Таким образом, к промышленным тепловым насосам нужно относиться как к инвестициям, которые со временем дадут видимый результат и производству, и природе. В ходе сотрудничества с компанией «OVANTER» вам предоставят пакет документации, с помощью которой вы можете просчитать график капиталовложений.

Специалистами нашей компании наработан огромный опыт установки насосов на производстве. На практике мы убедились, что в промышленности эффективность насосов (СОР) варьируется в пределах от 2 до 7 и зависит от сезона, режима эксплуатации, способа установки и пр. Для уточнения эффективности системы для вашего производства пригласите наших инженеров, чтобы они познакомились со спецификой объекта. Договориться о дате и времени визита можно прямо здесь, через форму обратной связи, или позвонив по номеру +7 (495) 409-49-89 .

Подробная документация под ключ


Важным критерием в промышленном отоплении служит качество сопроводительной документации. Для каждого выполненного проекта мы предоставляем всю техническую документацию, разрешения, лицензии, допуски и сертификаты, паспорта оборудования.

Монтаж промышленных тепловых насосов


При обустройстве инженерных магистралей необходимо соблюдать ряд правил и ГОСТ-стандартов, которые определены как обязательные к исполнению. Дополнительные требования следует учесть еще на этапе проектирования сооружения. Они касаются специфики помещения – складское, торговое, промышленное. Размеры площади, особенности продукции, нюансы температурных режимов, санитарно-гигиенические нормативы.

Еще факторы, которые мы учитываем – «роза ветров», толщина стен и крыши, материал, из которого было сооружено здание. Поэтому, процесс согласования проекта и его реализация – ответственный и процесс. Высота помещений на складских и промышленных объектах может достигать 10 и более метров. Поэтому согласование, проектирование и строительство системы теплоснабжения может занимать несколько месяцев, так как каждый этап сопряжен с особыми сложностями и необходимостью решить ряд промежуточных задач.

Потенциальные возможности поставляемого компанией «OVANTER» оборудования вышеназванным не ограничиваются – расходы на насос возмещает его огромный функционал. Как лучше использовать насос на вашем производстве, насколько он будет выгоден и сколько стоит установка? — у нас уже готовы предварительные ответы на все эти вопросы – звоните нам прямо сейчас, и наши специалисты бесплатно вас проконсультируют.

Сотрудничество с нами – гарантия того, что все работы на объекте будут проводиться специалистами с высоким уровнем квалификации, с соблюдением всех норм, предписанных в договоре о сотрудничестве.

Тепловые насосы для дома: особенности технологии, сфера применения и стоимость оборудования

Земля – источник неисчерпаемой тепловой энергии, применение которой в быту экологично и экономно.

Нашим подписчикам — скидки на товары для отопления и водоснабжения.

Источником тепла для насосов типа «рассол/вода» является постоянно положительная температура земли.

Источником тепла для насосов типа «вода / вода» являются грунтовые воды.

Тепловые насосы успешно используются в быту и промышленности в Европе и США уже более 25 лет. Их особенность состоит в преобразовании так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды: земли, воды, воздуха. На российском рынке эта экологичная технология получила распространение сравнительно недавно.

Экспериментальные поселки, которые отапливались при помощи тепловых насосов, существовали еще в Советском Союзе. То, что было смелым экспериментом в двадцатом веке, в двадцать первом – вошло в практику.

Устройство и принцип работы бытового теплонасоса

Тепловой насос – это система, с помощью которой можно переносить тепло от менее нагретого тела к более нагретому, увеличивая температуру последнего. Тепловые насосы являются альтернативными источниками энергии, позволяющими получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды.

Принцип работы бытового теплонасоса основан на том факте, что любое тело с температурой выше абсолютного нуля обладает запасом тепловой энергии. Этот запас прямо пропорционален массе и удельной теплоемкости тела. Если в этом контексте обратить внимание, например, на моря, океаны, подземные воды, обладающие огромной массой, можно прийти к выводу, что их грандиозные запасы тепловой энергии можно частично использовать для отопления домов без ущерба мировой экологической обстановке. «Взять» тепловую энергию какого-либо тела можно, если охладить его. Грубый расчет выделяемого при этом тепла возможен по формуле: Q = C*M*(T2 − T1), где Q − полученное тепло, C − теплоемкость, M – масса, T1 − T2 − температура, на которую было произведено охлаждение тела. Формула показывает, что при росте массы теплоносителя разница температур может быть небольшой. Например, охлаждая 1 кг теплоносителя от 1000 до 0 o С, можно получить столько же тепла, сколько даст охлаждение 1000 кг от 1 до 0 o С.

Типы тепловых насосов

По виду передачи энергии тепловые насосы бывают двух типов:

  • Компрессионные. Основные элементы установки – это компрессор, конденсатор, расширитель и испаритель. Используется цикл сжимания-расширения теплоносителя с выделением тепла. Этот тип тепловых насосов прост, высокоэффективен и наиболее популярен.
  • Абсорбционные. Это теплонасосы нового поколения, использующие в качестве рабочего тела пару абсорбент-хладон. Применение абсорбента повышает эффективность работы теплового насоса.

По источнику тепла выделяют тепловые насосы:

  • Геотермальные. Тепловая энергия берется из грунта или воды.
  • Воздушные. Тепло извлекается из атмосферы.
  • Использующие вторичное тепло. В качестве источника тепла используются воздух, вода, канализационные стоки.

По виду теплоносителя входного/выходного контура:

  • Тепловые насосы «воздух-воздух». Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение.
  • Тепловые насосы «вода-вода». Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.
  • Тепловые насосы «вода-воздух». Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.
  • Тепловые насосы «воздух-вода». Атмосферное тепло используется для водяного отопления.
  • Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.
  • Тепловые насосы «лед-вода». Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа.

Расчет эффективности тепловых насосов для отопления

Для того чтобы тепловой насос был эффективным, он должен давать тепловой энергии больше, чем потреблять электрической. Это соотношение называется коэффициентом преобразования. Коэффициент преобразования может меняться в зависимости от разницы температур входного и выходного контура. Чем холоднее снаружи, тем менее эффективна система. Для разных типов тепловых насосов коэффициент преобразования может варьироваться от 1 до 5. Для объективной оценки теплового насоса требуется дополнительный параметр годовой эффективности.

Эффективность конкретного теплового насоса будет зависеть от множества факторов, и ее расчет достаточно сложен. Дать обобщенную формулу, которая бы работала всегда, практически невозможно. Поэтому каждый конкретный случай требует обращения к экспертам, которые в зависимости от поставленной задачи и ее условий подберут необходимый тип теплового насоса и объем хладагента.

Сферы применения и степень распространения

Тепловые насосы востребованы прежде всего в случаях, когда другие способы организации системы отопления обходятся значительно дороже. Растущая распространенность тепловых насосов на производстве и в быту связана со следующими их преимуществами:

  • Экономичность. Для передачи в отопительную систему 1 кВт•ч тепловой энергии, установке требуется в среднем затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электроэнергии.
  • Простота эксплуатации.
  • Упрощение требований к системам вентиляции помещений, повышение уровня пожарной безопасности.
  • Возможность переключения с зимнего режима отопления на летний режим кондиционирования.
  • Компактность и бесшумность, что делает тепловой насос привлекательным для отопления частного дома.

По данным Европейской ассоциации тепловых насосов, до недавнего времени европейский рынок этого оборудования был в основном сосредоточен во Франции. В последние несколько лет рынки стали расширяться в Германии, Великобритании и Восточной Европе. По оценке Мирового энергетического комитета, уже в ближайшие пять лет доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов будет составлять в развитых странах не менее 75%.

Общий недостаток тепловых насосов – не очень высокая температура нагреваемой воды. Как правило, она составляет 50-60 o С.

Это интересно!

Впервые в Москве теплонасосная система горячего водоснабжения для многоэтажного дома была сдана в эксплуатацию в микрорайоне Никулино-2 в 2002 г. Проект был реализован при участии Министерства обороны РФ.

Стоимость оборудования

Традиционное решение для частных домов и коттеджей – газовое отопление. Однако вариант теплового насоса значительно выгоднее и удобнее. Чтобы установить газовый котел, требуются специальный дымоход, вентиляция, а также целый набор разрешительных документов. Применение тепловых насосов избавит вас от этих проблем и существенно сэкономит ваши средства. Чтобы провести газ в Подмосковье, потребуется около $20 000, и это в том случае, если ваш дом удален от газопровода менее, чем на 1 км, – иначе затраты вырастут в несколько раз! Помимо этого, придется учесть скорость работы отечественных газовщиков. Установка теплового насоса «под ключ» стоит от $15 000, а работы занимают всего 2-3 недели.

Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод: использование тепловых насосов – это эффективное, простое в монтаже, экологичное и экономичное решение для организации отопления и горячего водоснабжения в частном доме.

Установка теплового насоса «под ключ»

Выбирая, где купить тепловой насос, обращайте внимание прежде всего на качество и надежность оборудования. На нашем рынке можно приобрести продукцию ведущих европейских производителей климатической техники, выпускающих тепловые насосы. Если вы поклонник немецкого качества, можно обратиться к официальному представителю известного бренда Vaillant – в интернет-магазин «Тепломатика.ру». Здесь работают квалифицированные инженеры, которые произведут для вас все необходимые расчеты и подберут эффективное оборудование. Все работы осуществляются «под ключ», сервис включает доставку и монтаж теплового насоса.

Эффективность и перспективы использования тепловых насосов

Эффективность

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина.

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество источника низкопотенциального тепла, стремясь не сильно его охлаждать. Тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса (масса воды в скважине или в земляном контуре была значительно больше массы воды в радиаторах и водяном полу). Для этого, также, необходимо увеличивать площади теплообмена, чтобы перепад температур между источником тепла и холодным рабочим телом, а также между горячим рабочим телом и отапливаемой средой был поменьше. Это снижает затраты энергии на отопление, но приводит к росту габаритов и стоимости оборудования.

Условный КПД тепловых насосов

Даже современные парогазотурбинные установки на электростанциях выделяют большое количество тепла, что и используется в когенерации. Тем не менее, при использовании электростанций, которые не генерируют попутное тепло (солнечные батареи, ветряные электростанции, топливные элементы) применение тепловых насосов имеет смысл, так как такое преобразование электрической энергии в тепловую более эффективно, чем использование обычных электронагревательных приборов.

В действительности приходится учитывать накладные расходы по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии (то есть услуги электрических сетей). В результате отпускная цена электричества в 3-5 раз превышает его себестоимость, что приводит к малой финансовой эффективности использования тепловых насосов по сравнению с газовыми котлами при доступном природном газе. Однако, отсутствие газа во многих районах приводит к необходимости выбора между обычным преобразованием электрической энергии в тепловую и с помощью теплового насоса, который в данной ситуации гораздо более эффективен.

Непосредственный теплообмен DX

Хладагент (антифриз) подаётся непосредственно к источнику земного тепла по медным трубкам — это обеспечивает высокую эффективность геотермальной отопительной системы.

Испаритель устанавливают в грунт горизонтально ниже глубины промерзания или в скважины диаметром 40-60 мм пробуренные вертикально либо под уклоном (к примеру 45 град) до глубины 15-30 м. Благодаря такому инженерному решению устройство теплообменного контура производится на площади всего несколько квадратных метров, не требует установки промежуточного теплообменника и дополнительных затрат на работу циркуляционного насоса.

Примерная стоимость отопления современного утеплённого дома площадью 120м2 Калининградская область 2012 год. (Годовое энергопотребление 20 000 кВт*ч)

Тип системы отопления

Цена (руб/кВт*ч)

Эффективность

Годовые затраты

Геотермальные DX с воздушной системой отопления

Класические геотермальные насосы

Воздушный тепловой насос

Преимущества и недостатки

К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с кпд до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».

Тепловой насос надежен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.

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.

Теплонасос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

Хотя идея, высказанная лордом Кельвином в 1852 году, была реализована уже спустя четыре года, практическое применение теплонасосы получили только в 30-х годах прошлого века. В западных странах тепловые насосы применяются давно — и в быту, и в промышленности. Сегодня в Японии, например, эксплуатируется более 3 миллионов установок, в Швеции уже в 2006 году более 500 000 домов обогревалось тепловыми насосами различных типов.

К недостаткам тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования. Этот недостаток компенсируется тем, что для теплового насоса нет необходимости обустраивать отдельное помещение под котельную с соблюдением дорогостоящих технических норм, как в случае с газовым котлом.

Перспективы

Для установки теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $300–1200 на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы до 20 лет до капитального ремонта. Капитальный ремонт, как правило, ограничивается заменой компрессора (подобно тому, что устанавливается в холодильниках).

Ещё более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды).

Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем горячая.

Ограничения применимости тепловых насосов

Основным недостатком теплового насоса является обратная зависимость его эффективности от разницы температур между источником теплоты и потребителем. Это накладывает определённые ограничения на использование систем типа «воздух — вода». Реальные значения эффективности современных тепловых насосов составляют порядка СОР=2.0 при температуре источника −20 °C, и порядка СОР=4.0 при температуре источника +7 °C. Это приводит к тому, что для обеспечения заданного температурного режима потребителя при низких температурах воздуха необходимо использовать оборудование со значительной избыточной мощностью, что сопряжено с нерациональным использованием капиталовложений (впрочем, это касается и любых других источников тепловой энергии). Решением этой проблемы является применение так называемой бивалентной схемы отопления, при которой основную (базовую) нагрузку несет тепловой насос, а пиковые нагрузки покрываются вспомогательным источником (газовый или электрокотел). Оптимальная мощность теплонасосной установки составляет 60…70 % от необходимой установленной мощности, что также влияет на закупочную стоимость установки отопления тепловым насосом. В этом случае тепловой насос обеспечивает не менее 95 % потребности потребителя в тепловой энергии за весь отопительный сезон. При такой схеме среднесезонный коэффициент преобразования энергии для климатических условий Центральной Европы равен порядка СОР=3. Коэффициент использования первичного топлива для такой системы легко определить, исходя из того, что КПД тепловых электростанций составляет от 40 % (тепловые электростанции конденсационного типа) до 55 % (парогазовые электростанции). Соответственно, для рассматриваемой теплонасосной установки коэффициент использования первичного топлива лежит в пределах 120 %…165 %, что в 2…3 раза выше, чем соответствующие эксплуатационные характеристики газовых котлов (65 %) или систем центрального отопления (50…60 %). Понятно, что системы, использующие геотермальный источник теплоты или теплоту грунтовых вод, не имеют этого недостатка. Следствием этого же недостатка является необходимость использования низкотемпературных систем отопления (системы поверхностного нагрева типа «теплый пол», воздушные системы отопления с применением фен-койлов и т. п.). Однако это ограничение касается только устаревших радиаторных систем отопления, практически не находящих применения в современных технологиях строительства.

COP

COP — от английского (Coefficient of performance) Коэффициент полезного действия теплового насоса. Представляет собой отношение тепла на выходе «теплового резервуара» к потребляемой мощности. COP был создан для сравнения тепловых насосов по энергоэффективности.

Назначение и виды тепловых насосов

Система отопления является одной из обязательных составляющих каждого жилого помещения (впрочем, и большинства нежилых также). Объясняется это тем, что все мы стремимся находиться в тепле. К тому же, дом без отопления в зимний период будет попросту непригоден для проживания. В связи с этим актуальность приобретает обустраивание отопительной системы таким образом, чтобы она была эффективной и недорогой одновременно. И в этом плане без дополнительного оборудования обойтись практически невозможно. Под дополнительным оборудованием в данном случае подразумеваются различного рода технические средства, именуемые тепловыми насосами. Они разделяются на несколько типов, исходя из принципа действия. Так, существуют насосы, работающие при взаимодействии воды и воздуха либо какого-то одного из указанных элементов. Кроме того, в последнее время все более широкое распространение получают насосы, предназначенные для проектирования систем геотермального отопления. Такие системы являются более дешевыми, по сравнению с традиционными.

Чтобы купить тот или иной тепловой насос, необходимо знать принцип его действия и четко представлять себе, для чего именно вы будете его использовать. Это позволит сделать покупку максимально выгодной, а вложения — эффективными. Далее мы рассмотрим особенности проектирования систем геотермального отопления, а также определим, какие же тепловые насосы являются наиболее предпочтительными.

Особенности и принцип работы систем геотермального отопления

Впервые геотермальное отопление появилось в США. Жители этой страны поняли, что природные ресурсы являются исчерпаемыми и могут в какой-то момент закончиться. К тому же, запасы природного газа в Америке достаточно ограничены. Разработки альтернативных отопительных систем велись достаточно долго. В конечном итоге была создана система, работающая при использовании нагретых грунтовых вод. Именно она и получила название геотермальное отопление .

Принцип работы этой системы основан на том, что грунтовые воды имеют достаточно большую температуру. Снизу они подогреваются магмой, а сверху — энергией Солнца. Если вы знаете законы физики, то наверняка имеете представление о том, что любой предмет можно нагреть определенной энергией. В частности, оставленный под прямыми солнечными лучами металл даже на холоде может стать теплым. Именно по этой причине грунт не промерзает слишком глубоко. Это знание и было положено в основу создания системы геотермального отопления.

Затраты на установку такой системы внушительны, но они довольно быстро окупаются. Дело в том, что 1 кВт электроэнергии, затраченной на функционирование геотермального отопления, способен превратиться в 3 и даже больше кВт тепловой энергии. Если сравнивать это с работой, например, кондиционера, то можно сделать вывод о том, что система геотермального отопления способна нагреть воздух максимально быстро.

Чтобы реализовать систему геотермального отопления на вашем участке, нужна будет шахта и тепловой насос. При наличии естественного водоема можно обойтись и без шахты. Если говорить кратко, то принцип действия системы основан на том, что в шахту устанавливается труба для перегона воды и специальный антифриз, нагревающий эту воду. При этом антифриз практически не расходуется. В установке труб никаких сложностей нет, а вот к выбору насоса нужно подойти более ответственно.

Виды и особенности выбора тепловых насосов для отопления

Сразу нужно отметить, что цена на тепловые насосы напрямую зависит от их мощности. Тепловые насосы для отопления выпускаются в 3 вариантах — вода-вода , воздух-вода и воздух-воздух . На первый взгляд, названия несколько странные. Но именно они объясняют принцип действия того или иного насоса.

Чтобы наиболее выгодно купить тепловой насос для отопления, нужно знать, прежде всего, глубину скважины. Не лишним будет и учет количества этажей в доме, поскольку для поднятия воды на большую высоту нужна будет и соответствующая мощность. Поэтому если для одноэтажного здания вполне подойдут насосы с небольшой мощностью, то для многоэтажных объектов более предпочтительными являются более усовершенствованные модели.

Покупка теплового насоса для отопления — достаточно выгодное вложение, поскольку срок службы у насосов достаточно большой. К тому же, при их использовании в системах геотермального отопления будет ощущаться еще и достаточно большая экономия средств.

В среднем, производительность тепловых насосов позволяет им вырабатывать количество тепловой энергии, втрое превышающее количество затраченной.

Принцип работы насосов «воздух-воздух»

В целом работа любого теплового насоса основана на обычных физических свойствах. Что касается насосов типа «воздух-воздух», то принцип их действия заключается в том, что жидкость при испарении влияет на температуру рабочей поверхности. Если провести сравнение с бытовой сферой, то это будет похоже остывание горячего чая.

С технической точки зрения работа насосов данного вида примерно такая же, как у бытовых кондиционеров. Вообще, они являются альтернативным источником тепловой энергии. Если вы решили купить тепловой насос именно этого типа, то никакие отопительные приборы вам больше не понадобятся. Температура в помещении будет нагреваться непосредственно при обмене воздуха внутри дома с уличным. Проходя через насос, уличный воздух взаимодействует с конденсатором и испарителем. Под влиянием фреона происходит нагревание до нужной температуры. Соответственно, обратно при этом выходит воздух из помещения.

Тепловые насосы имеют дополнительную функцию, позволяющую использовать их как для нагревания окружающего воздуха, так и для охлаждения. Однако, во втором случае количество затраченной энергии будет выше, по сравнению с бытовым кондиционером. Поэтому каждый прибор все же лучше применять по его прямому назначению.

Как работают тепловые насосы типа «вода-вода»

Тепловые насосы типа вода-вода предназначены в основном для систем геотермального отопления, о которых речь шла выше. Принцип работы насосов данного вида основан на том, что вода находится в замкнутой системе и постоянно циркулирует. Для работы лучше всего (и проще для установки) использовать естественный водоем, находящийся на расстоянии не менее 100 метров от постройки. Если такого водоема поблизости нет, придется бурить скважину.

Для применения насосов типа вода-вода понадобятся отопительные трубы. Срок эксплуатации такой системы будет достаточно высоким, так как вода будет постоянно циркулировать. Соответственно, отложений на стенах не возникнет. Купить насос именно этого типа лучше всего тем, кто проживает в непосредственной близости от водоемов или в местности с высоким уровнем грунтовых вод. Это объясняется тем, что в данном случае затраты на монтаж отопительной системы будут не столь большими.

По своим качествам все насосы этого типа являются погружными, то есть они могут работать только при непосредственном взаимодействии с водой. Ввиду этого корпус таких насосов имеет повышенные защитные свойства, что предотвращает развитие коррозии и быстрый выход его из строя.

Принцип работы тепловых насосов «воздух-вода»

Тепловые насосы воздух-вода являются дополнительным оборудованием для монтажа отопления. Принцип работы этих насосов обусловлен нагреванием жидкости под влиянием энергии ветра. Такие насосы подойдут, преимущественно, для применения в южных регионов. Дело в том, что количество тепловой энергии здесь зависит от температуры окружающего воздуха, а также от мощности электроэнергии. Наиболее качественной является работа этого типа насосов при температуре не ниже -5 градусов. Конечно, с их помощью можно обогреть помещение и при сильных морозах, но это потребует большего расхода энергии. Соответственно, увеличатся финансовые затраты на оплату электроэнергии.

Устанавливать такие насосы желательно на расстоянии 2 метра от дома. При этом место установки следует оборудовать навесом, чтобы предотвратить попадание на корпус осадков. В зимний период насосы типа «воздух-вода» требуют дополнительного обслуживания, заключающегося в обогреве. В противном случае полезные характеристики оборудования могут в любой момент испортиться.

Дополнительная информация, консультации, цены

Мы предложим эффективное и экономичное решение. Воспользуйтесь опытом наших технических специалистов — заполните форму справа, или позвоните.