Тепловые насосы
Тепловой насос – самый экологически чистый. Он используется не только в промышленности, но и в быту – как вариант отопления дома восстанавливаемыми источниками энергии.
Источником тепла может быть и солнечная батарея, и геотермальные воды. Тепловые насосы энергоэффективны, на получение 3-5 киловатт тепловой энергии расходуется 1 киловатт электричества.
С тепловыми насосами мы сталкиваемся постоянно – это и компрессорная установка холодильника, и сплит-система кондиционера.
Как работает тепловой насос?
Работа теплового насоса предполагает передачу энергии из окружающей среды (так называемый нижний источник тепла) в здание, чтобы оно могло эффективно питать свою систему отопления (так называемый верхний источник тепла) – как для поддержания комфортной температуры в помещении, так и для приготовления пищи. бытовой горячей воды.
Главной задачей устройства является сбор и передача энергии из окружающей среды – если это делается из земли, используется раствор гликоля, а в случае с воздухом – энергия окружающей среды передается непосредственно в контур рабочего тела. Используя полученное тепло, рабочее тело испаряется в устройстве, называемом испарителем.
Далее пары рабочего тела поступают в компрессор с электрическим приводом, где их температура повышается, а затем тепло передается в конденсатор, из которого тепло подается в контур отопления здания. В результате этого процесса пары рабочего тела конденсируются (под высоким давлением они становятся жидкими) и наконец – давление снижается и цикл замыкается.
Ключевым рабочим параметром каждого теплового насоса является КП (коэффициент производительности), который описывает соотношение между тепловой энергией, извлекаемой из устройства, и электрической энергией, подаваемой к нему в конкретных внешних условиях.
Приводя пример – КП на уровне 4 означает, что для получения 4 кВтч тепла (возобновляемого и бесплатного) от теплового насоса устройство должно получить 1 кВтч электроэнергии, которая может поступать как из электросети, так и из электросети или опять же из возобновляемых источников энергии, например, фотоэлектрических модулей (солнечных батарей).
Значение коэффициента КП меняется в зависимости от температуры нижнего и верхнего источников, но с точки зрения принципов его расчета оно всегда больше 1.
Какой тепловой насос выбрать?
Чтобы инвестиции в тепловой насос окупились относительно быстро, необходимо выбрать для него лучший источник тепла. Будет ли в этой роли лучше работать вода или грунт, вертикальный или горизонтальный теплообменник, во многом зависит от нашего участка.
На рынке представлено множество технических решений тепловых насосов, выбор которых должен зависеть от технических возможностей и энергетических потребностей данного здания. Наиболее распространенными технологическими вариантами теплонасосных установок являются:
Моноблочные и сплит-решения
Сплит-тепловой насос состоит из двух модулей, один из которых устанавливается снаружи, а другой внутри здания. Внутренний модуль содержит конденсатор, и оба модуля соединены трубами с хладагентом.
В тепловом насосе моноблок представляет собой один модуль, содержащий полный контур охлаждения насоса, который монтируется снаружи здания. Если при покупке учитывать возможности техники, то следует ознакомиться с техническими возможностями здания и проверить существующую систему распределения тепла.
Воздушные тепловые насосы
Воздушные тепловые насосы — это тип устройства, которое использует наружный воздух в качестве источника тепла. Такие насосы могут быть доступны как в сплит-, так и в моноблочном исполнении.
К несомненным преимуществам описываемого решения относятся невысокие инвестиционные затраты, большое количество моделей устройств, доступных на рынке, и простота установки.
Однако при выборе этого решения следует учитывать, что с падением внешней температуры воздушному тепловому насосу потребуется источник поддержки. Определяющим фактором в этом случае часто является потребность здания в тепле и тип системы отопления (половое или радиаторное отопление).
Грунтовые тепловые насосы
Грунтовые тепловые насосы —устройства, которые работают по тому же принципу, что и воздушные тепловые насосы, с той разницей, что в случае первых нижним источником тепла является тепловая энергия недр земли. Для использования этого тепла грунтовый тепловой насос оснащен теплообменником, который можно устанавливать вертикально и горизонтально.
К несомненным преимуществам решения относится постоянная температура грунта (источника), что приводит к гораздо большей стабильности работы насоса. Однако в случае такого типа устройства нам потребуются значительные финансовые затраты, связанные, среди прочего, с бурением грунтового теплообменника и самого грунтового теплообменника.
Водоемы также могут быть источником тепла для этой технологии, поскольку они поддерживают относительно постоянную температуру в придонных зонах в течение всего года.
Гибридные тепловые насосы
Гибридные тепловые насосы обычно используют два источника энергии. В распространенном случае это агрегирование газового конденсационного котла с воздушным тепловым насосом.
Такие устройства работают поочередно, в зависимости от внешней температуры, затрат энергии и необходимой мощности обогрева. Особым преимуществом такого решения является повышенная энергетическая безопасность – в случае выхода из строя одного устройства вместо него запускается другое.
Более того, благодаря использованию гибридного теплового насоса на этапе строительства объекта также можно спроектировать его систему охлаждения без необходимости инвестировать в отдельную систему кондиционирования.
Газовые тепловые насосы
Газовые тепловые насосы, в отличие от устройств, оснащенных электрическим компрессором, используют энергию сгорания природного газа для питания холодильной системы.
Эта технология на стороне получения тепла обеспечивает суммирование энергии, содержащейся в воздухе, земле или воде (в зависимости от типа используемого насоса), и энергии, содержащейся в сожженном природном газе.
Из-за выбросов, образующихся при сжигании газа, устройство предназначено для установки за пределами здания. Насос может быть привлекательным для использования в местах с ограниченным доступом к электроэнергии.
Реверсивные тепловые насосы
Реверсивные тепловые насосы позволяют изменить метод нагрева насоса, т.е. забирать тепло из здания и передавать его во внешнюю среду. Этим методом достигается охлаждающий эффект в помещениях, что особенно необходимо летом. Иными словами, кондиционер – это разновидность реверсивного теплового насоса.
