Тепловой насос — это универсальный прибор, сочетающий в себе отопительный котел, источник горячего водоснабжения и кондиционер. Основное отличие теплового насоса от всех остальных источников тепла заключается в его исключительной возможности использовать возобновляемую низкотемпературную энергию окружающей среды на нужды отопления и нагрева воды. Порядка 80% от выдаваемой мощности тепловой насос фактически «выкачивает» из окружающей среды, используя рассеянную энергию Солнца. Т.е на 1 затраченный киловатт электрической энергии можно получить от 2 до 4 киловатт полезной тепловой энергии
Как работает тепловой насос
Холодильник, всем известно, переносит тепло из внутренней камеры на радиатор и мы пользуемся, холодом внутри холодильника. Тепловой насос — это холодильник «наоборот». Он переносит рассеянное тепло из окружающей среды в наш дом.
Принципиальная схема контура хладагента теплового насоса
Преимущества теплового насоса
• Экономичность. Низкое энергопотребление достигается за счет высокого условного КПД (от 200% до 400%) и позволяет получить на 1 кВт фактически затраченной энергии 2-4 кВт тепловой энергии, или до 2,5 кВт мощности по охлаждению на выходе
• Экологичность. Экологически чистый метод отопления и кондиционирования, как для окружающей среды, так и для людей, находящихся в помещении. Применение тепловых насосов — это сбережение невозобновляемых энергоресурсов и защита окружающей среды, в том числе и путем сокращения выбросов СО2 в атмосферу. Тепловые насосы установки, осуществляя обратный термодинамический цикл на низкокипящем рабочем веществе, черпают возобновляемую низкопотенциальную тепловую энергию из окружающей среды, повышают ее потенциал до уровня, необходимого для теплоснабжения, затрачивая в 1,2-2,3 раза меньше первичной энергии, чем при прямом сжигании топлива.
• Безопасность. Нет открытого пламени, нет сажи, нет выхлопа, нет запаха солярки, исключены утечка газа, разлив мазута. Нет пожароопасных хранилищ для топлива.
• Надежность. Минимум подвижных частей. Высокий ресурс работы. Независимость от поставки топочного материала и его качества. Защита от перебоев электроэнергии. Практически не требует обслуживания. Срок службы теплового насоса составляет 15-25 лет.
• Комфорт. Тепловой насос работает бесшумно (не громче холодильника), а погодозависимая автоматика и мультизональный климатический контроль создают комфорт и уют в помещениях.
• Гибкость. Тепловой насос совместим с любой циркуляционной системой отопления, а современный дизайн позволяет устанавливать его в любых помещениях.
• Универсальность по отношению к виду используемой энергии (электрической или тепловой).
• Широкий диапазон мощностей (от долей до десятков тысяч кВт).
Таблица 1. Приблизительные данные зависимости площади помещения и мощности теплового насоса
№ | Отапливаемая площадь, кв. м | Мощность теплового насоса, кВт | Альтернативный источник тепла | ||
Скважина | Земляной коллектор | Водный коллектор | |||
1 | 80–120 | 4,5 | 60м | 250м | 250м |
2 | 130–180 | 6 | 90 м | 350м | 350м |
3 | 200–250 | 8 | 110м | 400м | 400м |
4 | 250–300 | 10 | 140 м | 450м | 450м |
5 | 300–350 | 12 | 170 м | 500м | 500м |
6 | 350–400 | 14 | 195м | 600м | 600м |
7 | 400–500 | 16 | 2х110м | 2х350м | 2х350м |
Область применения тепловых насосов поистине безгранична. Все вышеуказанные преимущества этого оборудования позволяют легко решать вопросы теплоснабжения городского комплекса и объектов, расположенных вдали от коммуникаций, — будь то фермерское хозяйство, коттеджный поселок или АЗС на трассе. В целом тепловой насос универсален и применим как в гражданском и промышленном, так и в частном строительстве.
Потребности России в таком оборудовании огромны и востребованной представляется вся «линейка» тепловых насосов мощностью 5, 10, 25, 100 и 1000 кВт. Так, в средней полосе России для отопления дома площадью 100 м2 необходимо иметь тепловую мощность в 5-10 кВт, а насоса с тепловой мощностью 100 кВт достаточно для отопления типовых школ, больниц и административных зданий. Тепловые насосы мощностью 1000 кВт удобны для задач возврата тепловых отходов, использования горячих источников. По оценкам специалистов, стоимость установки теплового насоса в российских условиях оценивается примерно от 300 долларов США за 1 кВт тепловой мощности при сроке окупаемости оборудования от двух до четырех лет, что в первую очередь зависит от цен на топливо и климатических условий конкретного региона.
Введение в эксплуатацию порядка 100 тысяч тепловых насосов суммарной тепловой мощностью в 2 ГВт позволит дать тепло 10 миллионам человек при среднем сроке службы теплового насоса в 15 лет. Объем продаж такого оборудования может составить более полумиллиарда долларов в год.
В «ООО КЭП Лаборатория вариаторов» с 2000-го года непрерывно ведутся работы и инженерные изыскания по повышению эффективности тепонасосных установок для условий Южного Урала, и исследования в области источников низкопотенциального тепла.
Преимущество теплового насоса достигается за счет низкого энерогопотребления.(ниже чем традиционного отопления в 3-4 раза). Высокая общая инертность системы теплонасосного отопления позволяет накапливать тепло в ночной период(с 23.00 до 7.00) , используя электрическую энергию по вдвое сниженным ночным тарифам.