Тепловые насосы - что нужно знать?
“Тепловой насос” — это устройство, использующее физическое свойство вещества поглощать или отдавать тепло при переходе из одного агрегатного состояния в другое. В основе работы (см картинку ниже) лежит циркуляция хладагента в системе “теплового насоса”: - охлажденный жидкий хладагент (вещество с низкой температурой кипения и испарения) подается в теплообменник "теплового насоса" (испаритель), при подаче на испаритель “теплого” наружного воздуха, солевого раствора или воды (зависит от типа "теплового насоса"), хладагент нагревается и переходит из жидкого состояния в газообразное. - компрессор сжимает газообразный хладагент, увеличивая его давление и соответственно его температуру (при этом процессе используется электроэнергия). - дальше хладагент подается в конденсатор, где он охлаждается, передавая тепло теплоносителю системы отопления, переходя при этом в жидкое состояние.
После этого цикл начинается заново. Это базовая схема работы любой “тепловой машины” (кондиционер, холодильник и т.д.)
Отличаются “тепловые насосы” по первичному контуру “источника тепла”:
- “геотермальные” (грунтовые), когда тепло для нагрева хладагента берется от грунта, температура которого почти не подвержена сезонным колебаниям. Тепловую энергию грунта отбирает “солевой раствор”, который циркулирует по горизонтальному грунтовому теплообменнику первого контура (сеть трубопроводов зарытых в землю) или по системе вертикальных зондов (несколько скважин) и прокачивается через испаритель теплового насоса, отдавая тепло хладагенту, нагревая его. Такая система достаточно универсальна, по причине того, что может использоваться практически в любой климатической зоне (трубы погружаются ниже уровня промерзания грунта) круглый год.
- “водяные”, когда используется тепло грунтовых вод, которые прокачиваются через испаритель теплового насоса. Принцип работы не отличается от «геотермального». Отличие в том, что в качестве теплоносителя первичного контура в первом варианте используется “солевой раствор”, а во втором варианте используются “грунтовые воды”. Грунтовые воды имеют постоянную температуру и обладают высокой теплоотдачей, что и обеспечивает высокую эффективность.
- “воздушные”, когда тепло для нагрева хладагента берется от наружного воздуха. Данная система не требует дополнительного первичного контура, что сильно снижает первоначальные затраты, но низкие температуры в холодное время года сильно снижают эффективность такой системы по сравнению с другими. Нагревается хладагент в специальном наружном блоке, который устанавливается снаружи здания (похож на наружный блок кондиционера). Исходя из этой особенности данный “тепловой насос” эффективно работает до температуры – 5 ºС. При дальнейшем понижении температуры (до -20 ºС) “коэффициент эффективности” воздушного насоса значительно снижается.
Стоит дать определение “Коэффициента эффективности” — это главный критерий оценки эффективной работы “тепловых насосов”, показывающий отношение полученной тепловой энергии к потреблённой электрической. Для приборов «вода–вода» (геотермальный и водяной) величина данного коэффициента в любое время года фактически не превышает 4, но и не опускается ниже 3-3,5. Это означает, что при потреблении 1 кВт/ч электрической энергии установка выдает соответственно от 3 до 4 кВт/ч тепловой энергии. Для воздушных «воздух-воды» тепловых насосов эта величина находится в диапазоне от 1 до 4,5 “ (см график выше) и сильно зависит от наружной температуры.
Выводы и дополнительная информация:
“Тепловые насосы” являются очень эффективным источником тепла, но имеют ряд особенностей в виде больших первоначальных затрат для геотермальных (“земля-вода”) и водяных (“вода-вода”) систем. При этом для системы “вода-вода” требуется наличие грунтовых вод на участке. Данные типы тепловых насосов можно применять практически по всей территории РФ и они имеют весьма не плохой коэффициент эффективности.
Эффективность воздушных “тепловых насосов” (“воздух-вода”) сильно зависит от наружной температуры и эффективны только на южных территориях РФ. Срок окупаемости такой системы "воздух-вода" в Москве и МО примерно 10-12 лет (считал на нескольких объектах), что значительно выше, чем при использовании “буферной емкости” и электрического котла с 2-х тарифным счетчиком электроэнергии (6-8 лет) при значительно меньших первоначальных капитальных затратах (системы с буферными емкостями рассматривал в статье).
Использование “тепловых насосов” требует точного расчета и специфических знаний данного предмета. Использование “теплового насоса” позволяет не только отапливать дом, но и охлаждать его в теплое время года, что является несомненным преимуществом и требует дополнительных мероприятий в виде специальных приборов отопления (фанкойлов). Эти мероприятия в любом случае требуют дополнительных капитальных вложений.
Важно знать, что система отопления от “теплового насоса” является “низкотемпературной” и требует низких температурных режимов работы, соответствующих расчетов отопительных приборов (их в любом случае требуется считать), расчета объема бойлера ГВС на существующие параметры теплоносителя и т.д.
Кстати сказать, бойлер требуется с повышенной площадью теплообменника или большого объема. Большинство производителей приводят сроки окупаемости на много меньше, чем 10-12 лет, но они не учитывают дополнительные затраты, которые присутствуют и они не маленькие (увеличение размеров отопительных приборов как пример).
Часто "заинтересованные" люди оперируют таким фактом, что “тепловые насосы” широко используются в северных странах, таких как Финляндия, Швеция и т.д. И это правда. Но в этих “северных” странах средняя температура в самый холодный месяц (февраль) не опускается ниже - 5-7 ºС (Гольфстрим однако). Поэтому к использованию “тепловых насосов” на территории РФ нужно подходить взвешенно и ответственно. Если вы все же задумались над использованием “тепловых насосов”, то обращайтесь только к специалистам и профессионалам и все будет ОК.
Наши рекомендации - «Тепловые насосы» лучше применять при строительстве нового жилья, это связано именно с температурными режимами работы существующей системы отопления (в большинстве случаев существующая система отопления рассчитана на высокую температуру теплоносителя) и нужно пересчитывать и менять все отопительные приборы, чтобы сохранить их теплоотдачу (подробно в статье). Есть смысл задуматься над данной системой (вода-вода) в доме в любом случае вне зависимости от источника энергии, тк затраты на подвод газа компенсируют (в большей степени) разницу между стоимостью «теплового насоса» и газового котла. Электричество на территории РФ есть везде, а стоимость газа будет только расти в перспективе. Да и в данных условиях эксплуатационные затраты на «тепловой насос» не сильно отличаются от стоимости газа (хотя кто-то и поспорит).
Отдельно стоит сказать про систему «воздух-вода». Данный тип теплового насоса наиболее распространен, но его лучше использовать в южных регионах или при определенных условиях. А именно, иметь запас мощности электричества в холодный период отопительного сезона и использовать электрический котел в данный период года. Т.е. когда на улице холодно "тепловой насос" не сильно будет отличаться по эффективности от электрического котла, и в это время должен работать электрический котел, а тепловой насос будет работает при температурах, когда он наиболее эффективен, т.е. большую часть отопительного сезона.
Мы будем ради помочь или проконсультировать.
Примеры выполненных работ и список услуг можно посмотреть в разделе "Объекты" и "Услуги"
www.ovk-prof.ru
Телефон: +7 977 897-00-70, Email: levin1003@gmail.com
Telegram - t.me/ovk_prof
VK - https://vk.com/ovk_prof
Подписывайтесь на наши соцсети, там есть больше информации, можно задать вопрос и получить ответ.