Тепловые насосы

Принцип работы теплового насоса – использование низкопотенциальных источников тепла, таких как грунтовые воды, грунт, воздух и водоемы, сточные воды, отработанный теплый воздух. Высокая эффективность подобных устройств позволяет их использовать не только в бытовом, но и на промышленном уровне. Принцип работы теплового насоса аналогичен холодильнику. Только в холодильнике тепло переносится из внутренней камеры на заднюю стенку, а в тепловом насосе из окружающей среды в систему отопления.

Тепловой насос работает по принципу цикла Карно, впервые описанном еще в 1824 году и нашедший практическое описание в 1852 году лордом Кельвином.

Сам тепловой насос состоит из трех секций. Первая и главная – коллектор. Именно он собирает тепло. Представляет он из себя замкнутый контур полиуретановых труб, по которым циркулирует так называемый рассол – незамерзающая смесь на основе спирта или гликоля. Гликоль является экологически чистым продуктом и даже в случае попадания в почву не несет никакой угрозы окружающей среде. В зависимости от концентрации гликоля регулируется уровень температуры замерзания. Скорость прогонки рассола составляет примерно 2 литра в секунду при мощности насоса 4 кВт.

К контуру подключен теплообменный элемент, называемый испарителем. С его помощью тепло от рассола передается хладагенту, циркулирующем в другом контуре. В качестве хладагентов используется экологически чистые углекислота или углеводороды. Поскольку хладагент имеет низкую температуру кипения, он закипает и превращается в газ. При помощи компрессора, увеличивающего давление, температура хладагента повышается, и он направляется в конденсатор, передающий тепловую энергию в третью секцию - отопительную систему дома. После конденсатора остаточная тепловая энергия из хладагента «выжимается» с помощью дополнительного охладительного элемента, после чего хладагент переходит в жидкое состояние. Затем давление снижается при помощи расширительного вентиля, и цикл повторяется снова – хладагент снова попадает в испаритель.

Преимущество теплового насоса – высокая экономическая эффективность. Расход электроэнергии на работу компрессора компенсируется «прибылью» от теплоотдачи – на 1кВт электроэнергии получаем 3-4 кВт тепла. Недостатки – их почти нет. Разве что высокая стоимость относительно газового котла для частиков. Для промышленного же сектора цены по сравнению с газовым котлом сопоставимы. Тепловой насос окупается за несколько лет исходя из нынешних цен на газ. А мы все понимаем, что цены будут еще расти. Простота эксплуатации также относится к числу достоинств ТН – они работают полностью в автоматическом режиме. Их можно подключить к любой отопительной системе – радиаторам, фанкойлам, системе полового отопления, приточной системе вентиляции.

Важно отметить, что тепловой насос тем эффективнее, чем ниже температура теплоносителя в радиаторах или теплом полу. Например, температура воды, подаваемая в радиаторы примерно 50-65 градусов. В системе полового отопления она ниже - 35-40 градусов - за счет большей теплоотдающей площади. И чем ниже температура, тем выше КПД теплового насоса. В случае с радиатором вы получите 3-4 кВт тепла на 1 кВт энергии. В случае с напольным отоплением – все 5 кВт. Предварительные расчеты показали, что в кирпичном доме с хорошим утеплением площадью 200 кв.м, с учетом теплопотерь (количества тепла, необходимого для обогрева одного квадратного метра дома), проживания в доме 4 человек, использования грунтового коллектора и радиаторной системы отопления нужен тепловой насос мощностью 10 кВт. Это при температуре минус 20 градусов за окном. При этом протяженность труб коллектора составит 380 метров. Такой Тепловой Насос оборудован баком для горячей боды объемом 180 литров и двумя насосами, перегоняющими воду по контурам. Оптимальным считается подключение теплового насоса к трехфазному питанию, но возможно и однофазное. Помимо отопления и горячего водоснабжения, тепловой насос может обеспечить и летнее кондиционировани помещений. Данная задача реализуется с помощью блока кондиционирования, который встраивается в любой тепловой насос кроме воздушного.

Из всего вышеизложенного делаем такой вывод: чтобы организовать отопление частного дома наиболее экономичным и надежным образом можно использовать не только твердотопливные котлы. Ещё более удобным и экономически целесообразным решением будет применение технологий с использованием возобновляемых источников энергии. На сегодняшний день в данной области самым проработанным и оптимальным решением является тепловой насос. Современные тепловые насосы высочайшего качества для oтопления, горячего водоснабжения, кондиционирования выпускает шведская компания Thermia AB. Оптимальное соотношение цены и качества, 30 лет опыта работы - вот козыри этой компании при работе на любом из мировых рынков.

Часть 1, Часть 2