Тепловой насос, и с чем его едят.

О тепловых насосах, как о средстве отопления частных домов, в России узнали относительно недавно, однако первые тепловые насосы появились более 60 лет назад, и сегодня их производство переросло в самостоятельную индустрию. Во всем мире функционируют сотни изготовителей тепловых насосов, которые предлагают множество различных моделей альтернативных отопительных систем с широким набором всевозможных функций. По прогнозам Мирового Энергетического комитета (МИРЭК), к 2020 г. в развитых странах мира теплоснабжение будет осуществляться именно с помощью тепловых насосов. И это легко объяснимо тем, что данное оборудование обладает широким перечнем преимуществ. Основное из них состоит в том, что тепловой насос — это универсальный прибор, сочетающий в себе отопительный котел, источник горячего водоснабжения и кондиционер.

Тепловой насос представляет из себя систему, с помощью которой можно переносить тепло от менее нагретого объекта к более нагретому, постоянно увеличивая температуру последнего. Как уже было сказано, тепловые насосы являются альтернативными источниками энергии, они позволяют получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды.

Принцип работы теплового насоса основывается на факте того, что любое тело с температурой выше абсолютного нуля обладает запасом тепловой энергии, которую можно использовать. Этот запас прямо пропорционален массе тела и его удельной теплоемкости. «Изъять» тепловую энергию какого-либо тела можно, если его охладить. Примерный 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. Вот как это работает: теплоноситель, которым заполнен внешний контур (чаще всего это вода или специальный рассол), взявший несколько градусов из окружающей среды, проходит через теплообменник теплового насоса, называемый испарителем, и отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом, который имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре 5°С. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник — конденсатор, где происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам.

Как уже было сказано тепловой насос имеет широкий перечень достоинств, перечислим некоторые из них:

• Экономичность. Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД (от 300% до 800%) и позволяет получить на 1 кВт фактически затраченной энергии 3–8 кВт тепловой энергии или до 2,5 кВт мощности по охлаждению. 
• Повсеместность применения. Источник рассеянного тепла можно обнаружить где угодно, в любой точке нашей планеты. Земля и воздух найдутся и на самом заброшенном участке, даже вдали от линий электропередач и газовых магистралей - везде этот агрегат может раздобыть себя "пищу", чтобы бесперебойно отапливать ваш дом, не завися от капризов погоды, поставщиков дизельного топлива или падения давления газа в сети. 

• Экологичность. Тепловой насос не только экономит деньги, но и сбережет здоровье всем обитателям дома.  Поскольку топливо не горит, значит, не образуются вредные соединения типа CO, СO2, NOх, SO2 , PbO2. Потому почва вокруг дома не несет в себе серной, азотистой, фосфорной кислот и бензольных соединений.
• Универсальность. Тепловые насосы обладают свойством реверсивности (обратимости). То есть прибор способен не только отапливать дом в холодный сезон, но способен так же отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его. Летом например полученную избыточную энергию иногда отводят на подогрев бассейна.
• Безопасность. Эти агрегаты практически абсолютно взрыво- и пожаробезопасны. Поскольку в процессе обогрева не используется открытый огонь, не образуются опасные газы или их смеси. Взрываться здесь просто нечему, так же исключается риск угореть или отравиться. Ни одна деталь системы не нагревается до температур, способных вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей. В сущности, тепловой насос опасен не более чем любой бытовой прибор.

Все тепловые насосы можно разбить на несколько групп, в зависимости от вида подачи энергии (компрессионные / абсорбционные), по источнику используемого тепла (геотермальные / воздушные) и по виду теплоносителя. Последняя классификация требует наиболее подробного рассмотрения, так как она включает в себя несколько групп:

Тепловые насосы «воздух-воздух». Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха в атмосфере, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение. Наиболее простое и функционально удобное устройство, не требующее никаких дополнительных работ. 

Тепловые насосы «вода-воздух». Совмещенная система отопления, использующая зонды или скважины для воды и атмосферное тепло.

Тепловые насосы «вода-вода». В этой системе используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения. Контур закладывается либо в открытом водоеме, либо в скважины.

Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы внешнего контура прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта. Эта система имеет один существенный недостаток, для ее полноценного функционирования требуется довольно большой участок земли для закладки труб. На этом участке, в дальнейшем нельзя производить какие либо посадки, поскольку теплоноситель будет забирать тепло и у корней растений, отчего они могут вымерзнуть. 

Однако известно, что производительность тепловых насосов «вода-воздух» и «воздух-воздух», использующих для обогрева помещений низкопотенциальное тепло наружного воздуха, уменьшается при снижении температуры на улице. И это уменьшение весьма значительное: при температуре -20°С теплопроизводительность на 40% меньше номинального значения, указанного в спецификациях приборов и измеренного при температуре +7°С.  Именно по этой причине воздушные тепловые насосы не рассматривают в странах с холодными зимами как полноценный нагревательный прибор.

Отношение к ним коренным образом изменилось с появлением тепловых насосов Mitsubishi Electric серии ZUBADAN и ECODAN.

Особенности тепловых насосов ZUBADAN

• Тепловые насосы ZUBADAN выпускаются в бытовой, полупромышленной и мультизональной модификациях.
• Теплопроизводительность 1 системы может составлять от 3 до 63 кВт.
• Минимальная температура наружного воздуха -25°С. При более низких температурах холодного периода года устанавливают, так называемые, бивалентные системы с дополнительным источником тепла. Такая комбинация позволяет, практически весь отопительный период использовать тепловой насос, и лишь в редкие холодные дни задействовать дополнительный источник тепла.
• Предусмотрено центральное управление системой отопления и горячего водоснабжения, диспетчеризация и подключение в системы «умный дом».

Серия ECODAN дополнительно оснащена гидробоксом, в который заливается вода, энергия которой в дальнейшем так же используется для отопления.

Тепловые насосы, современные энергоэффективные и надежные устройства. Период службы компрессора и контура системы превышает 30 лет. Практика использования подтверждает, что узлы и автоматика агрегатов практически никогда не выходят из строя на протяжении всего срока эксплуатации. Стоимость вырабатываемого тепла в 2,5 раза дешевле по сравнению со стоимостью тепла от газовых котлов и в 3 раза дешевле, если сравнивать с выработкой тепла централизованной системой отопления. Подогрев воды не вызывает никаких сложностей и весомых затрат, так как 75% требуемого нагрева уже сделал тепловой насос.

Практика применения подобного оборудования подтверждает, что оно способно полностью обеспечить потребности в тепле отопление даже в условиях суровой Приморской зимы.  

 

Смотрите так же последние новости