ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОВОЙ НАСОС?
Современная холодильная машина (главная составляющая любого современного кондиционера) может работать по прямому циклу — реализуя режим кондиционирования, а может работать по обратному циклу — реализуя режим «теплового насоса». В первом случае тепло отбирается у воздуха помещения (теплопритоки) и переносится в окружающую среду, во втором случае тепло отбирается у окружающей среды и переносится в помещение (тем самым компенсируются теплопотери помещения).
|
КАК ЭТО РАБОТАЕТ?
Второй Закон термодинамики гласит: «невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более теплым (постулат Клаузиуса, 1850 г.)»
|
 |
- А можно ли заставить тепло двигаться в обратном направлении?
-
- Да, но в этом случае потребуются дополнительные затраты энергии (работа).
- Системы, которые переносят тепло в обратном направлении называют «ТЕПЛОВОЙ НАСОС».
-
|
|
Существует несколько видов «тепловых насосов», отличающихся по той низкопотенциальной среде, у которой происходит отбор тепла.
Как выбрать тип теплового насоса?
В связи с ростом цен на энергоносители все большее распространение получают низкопотенциальные источники тепла: земля, вода и воздух. Устройства, позволяющие «перекачать» низкопотенциальное тепло в высокопотенциальное, называется тепловой насос.
| Наибольшее распространение получили тепловые насосы «вода — вода» (они «перекачивают» тепло из грунта, грунтовых вод, вод рек, водоемов и т. п.)
Тепловой насос «вода — вода» использует земной грунт и грунтовые воды с постоянной температурой в течении года (около +10°С). Это позволяет тепловому насосу в течении года «перекачивать» неизменное количество тепла с одинаково высоким коэффициентом эффективности (СОР) . Однако в стоимости данных тепловых насосов необходимо учесть достаточно весомую долю затрат связанных с земляными работами для организации грунтового контура или водозабора. А также обеспечение повышенных требований к экологической безопасности в сравнении с воздушными тепловыми насосами.
Тепловой насос «воздух — вода» использует окружающий воздух поэтому его производительность естественно будет непостоянной в следствии изменения температуры окружающего воздуха, а именно: с понижением температуры окружающего воздуха — теплопроизводительность будет снижаться.
|
 |
 |
|
В целом, тепловые насосы данного вида работают с высокой эффективностью до температуры -5 °С. При более низких температурах работоспособность сохраняется, но несколько снижается производительность (см. График 1). Это является существенным недостатком тепловых насосов «воздух — вода» и ограничивает географию их применения, но не требуется проведения земляных работ и получения разрешений на использование природных ресурсов (скважин, водозаборов и т.п.).
|
 |
|
Рассмотрим график температурных колебаний для г. Одессы, полученного на основании усредненных данных годового изменения температуры окружающего воздуха за 10 лет. Из графика видно, что большую часть отопительного периода температура окружающего воздуха колебалась в интервале от -5°С до +15°С, а температура ниже -5°С — длилась только 6% от общего времени, что соствляет 283 часа или около 12 дней в году.
|
  |
|
На основании результатов наблюдений можно сделать вывод, что в качестве теплогенерирующего оборудования для южного региона Украины вполне могут применяться тепловые насосы «воздух — вода», а при понижении температуры ниже -5°С, кратковременно использовать дополнительный источник тепла (электрокотел, твердотопливный котел, газовый котел и т. д.) на недостающую мощность теплового насоса. Доля тепла произведенного дополнительным нагревателям в общем объеме произведенного тепла, крайне мала (см. График 2).
|
ВЫВОД 1:
Тепловые насосы «вода — вода» целесообразно применять в климатических зонах где достаточно долго удерживается слишком низкая температура, а в южных регионах эффективней применять тепловые насосы «воздух — вода» или «воздух — воздух».
Мы поставляем высококачественные тепловые насосы Mitsubishi Electric.Компания Mitsubishi Electric производит системы серии POWER Invertor и ZUBADAN Inverter (на японском языке это означает «супер обогрев»). Уникальная технология двухфазного впрыска хладагента в компрессор обеспечивает стабильную теплопроизводительность при понижении температуры наружного воздуха.
|
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ:
Для повышения эффективности применения любого «теплового насоса» нужно учитывать несколько правил:
1. Здания должно быть хорошо теплоизолировано.
2. Должны применяться низкотемпературные системы отопления. Прежде всего имеется ввиду отопление «теплыми полами» или теплым воздухом (подготовленным в фанкойле).
3. Для достижения большей выгоды практикуется эксплуатация «тепловых насосов» совместно с дополнительным теплогенерирующим оборудованием (в таких случаях говорят об использовании бивалентной схемы отопления.
|
|
Моновалентная схема (классическая)
теплоснабжения, отопления и ГВС :
|
Бивалентная схема (с несколькими источниками тепла)
теплоснабжения, отопления, ГВС и кондиционирования воздуха:
|
|
|
|
|
Данные гидравлические схемы являются упрощёнными и приведены в качестве примера. Для реальных проектов требуется более детальная проработка.
|
|
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Приведем несколько примеров применения различных подходов к отоплению и кондиционирования индивидуальных жилых домов общей площадью 160 м2 и 560 м2 . Расположенных в одной климатической зоне (г. Одесса).
|
|
|
|
Объект: односемейный дом
(Ильичевский р-н, Одесская обл.)
| Общая площадь дома, м2 |
162,7 |
| Число жителей, чел |
4 |
| Материал стен |
Ракушечник |
| Толщина стен, мм |
400 |
| Потребление горячей санитарной воды, л/сут |
120 |
|
Объект: частный дом
(г. Одесса, Большой Фонтан)
| Общая площадь дома, м2 |
560 |
| Число жителей, чел |
5 |
| Материал стен |
Газобетон |
| Толщина стен, мм |
400 |
| Потребление горячей санитарной воды, л/сут |
300 |
|
ВЫВОД 2:
-
При равенстве цен на основное оборудование и стоимость монтажных работ, для теплового насоса стоимость энергоносителей будет ниже, чем для газового котла и традиционных сплит-систем.
-
Применение теплового насоса позволяет полностью отказаться от потребления природного газа и существенно снизить годовые затраты на отопление.
-
При использовании теплового насоса появляется возможность перехода на другой тариф по электроэнергии и получать 3000 кВт/часов в месяц по льготной цене.
-
Тепловой насос способен работать в холодный период года в режиме отопления и в теплый период года в режиме кондиционирования. Следовательно, тепловой насос в режиме отопления позволяет осуществлять экономию расходов на оплату энергоресурсов, а теплый период года — кондиционирование осуществляется, без дополнительных затрат.
|
.jpg "График годового изменения среднемесячных температур наружного воздуха для г. Одесса")
.jpg "График изменения теплопроизводительности теплового насоса в зависимости от температуры наружного воздуха")
.jpg "Пример отопления жилого дома при помощи теплового насоса")
.jpg){kind=link}