Тепловые насосы

 

 

Если климатические условия местности не требуют интенсивного обогрева помещений (например, Крым), то современные технологии кондиционирования дают возможность не ограничиваться традиционными газонаполняемыми кондиционерами и  электрическими либо газовыми обогревателями, а находить энергию для кондиционирования буквально «под ногами», используя безвозмездные и возобновляемые природные ресурсы: энергию Солнца, теплоёмкость воздуха, водоемов и почвы.

Принцип работы теплового насоса заключается в извлечении тепла, накопленного и рассеянного в окружающей среде. Другими словами, это компактные соле-водяные устройства, использующие для отопления и горячего водоснабжения тепло низкопотенциальных источников (окружающего воздуха, грунтовых и артезианских вод, грунта, недр, естественных и искусственных водоемов), перенося его к теплоносителю с более высокой температурой.

Эта техника надёжна (работает в среднем 15-20 лет без капремонта), экономична и энергоэффективна: 1 кВт затраченной электроэнергии даст вам от 3 до 6 кВт тепловой энергии. Кроме того, тепловые насосы экологически чисты и безопасны: их использование не причиняет вреда окружающей среде.

Практика внедрения и эксплуатации тепловых насосов в странах Запада насчитывает более 30 лет: неоднократные энергетические кризисы 70-80-х годов прошлого столетия подтолкнули потребителей тепла к поиску более экономичных его источников, и инженерами был спроектирован первый тепловой насос. В настоящее время наибольшее распространение тепловые насосы получили в Швеции, а США ими оснащены более 30% жилых и административных зданий. Итак, рассмотрим устройство и характеристики тепловых насосов. Тепловой насос может использоваться как в качестве  единственного источника теплоснабжения, так и в качестве встроенного элемента любой  циркуляционной отопительной системы. Конструктивно тепловые насосы включают в себя контур рабочей жидкости, водяной контур системы отопления, циркуляционные насосы и компрессоры для обоих контуров, а также автоматизированную систему управления, датчики температуры которой позволяют оптимизировать выработку тепла, исходя из имеющихся физических параметров (температура внешней среды, мощность системы) и требований потребителя.

Характеристики тепловых насосов могут различаться в зависимости от того, из чего насос добывает тепло. В частности, это влияет на конструкционные особенности и выходную энергоэффективность насоса.

Наиболее компактным и эффективным можно считать тепловой насос, предназначенный для добычи тепла из земных недр. Внешний контур такого насоса монтируется в скважине шириной 10-15 см и глубиной от 50 до 200 м, а энергоэффективность максимальна – до 6 кВт на 1 кВт потребленной энергии. Таким образом, на минимальной площади вы получаете максимально эффективный, безопасный и долговечный источник теплоснабжения. Единственный минус такого насоса – дополнительные капиталовложения на буровые работы. Однако его эффективность быстро их окупит.

Можно также смонтировать внешний контур теплового насоса в поверхностном слое грунта (на глубине до 1 м). Чтобы такой насос давал 10 кВт тепловой энергии, длина трубопровода внешнего контура должна составлять 350-400 м, а для его монтажа потребуется площадь примерно 400 м².

Для получения тепла из водоемов и воздуха предназначены тепловые насосы Ticа, Ross, в линейке которых представлены модели мощностью от 65 до 220 кВт. Внешний контур теплового насоса монтируется на дне водоема либо в донном грунте (температура которого обычно немного выше температуры воды) и для выработки 10 кВт тепловой энергии требует примерно 300 погонных метров трубопровода. Это наиболее простой и распространенный тип теплового насоса, и уже сегодня массово используется в Крыму.

Следует заметить, что все приведенные цифры приблизительны и усреднены, так как характеристики тепловых насосов зависят от температуры источников тепла, а также от среднегодовых колебаний температур. Для минимизации колебаний предпочтительнее выбрать глубинные способы монтажа внешнего контура, так как температура на глубине практически неизменна. В таком регионе, как Крым, где достаточно мягкий климат и высокая теплоотдача окружающей среды, эффективность применения тепловых насосов может оказаться гораздо выше приведенных здесь средних показателей.