Теплові насоси успішно використовуються в побуті та промисловості в Європі та США вже понад 25 років. Їх особливість полягає у перетворенні так званого низькопотенційного тепла навколишнього середовища: землі, води, повітря. На російському ринку ця екологічна технологія набула поширення порівняно недавно.
Зміст статті:
- Типи теплових насосів
- Розрахунок ефективності теплових насосів
- Сфера застосування
- Вартість обладнання
Пристрій та принцип роботи побутового теплонасосу
Тепловий насос – це система, за допомогою якої можна переносити тепло від менш нагрітого тіла до нагрітого, збільшуючи температуру останнього. Теплові насоси є альтернативними джерелами енергії, що дають змогу отримувати дешеве тепло без шкоди для навколишнього середовища.
Принцип роботи побутового теплонасоса заснований на тому факті, що будь-яке тіло з температурою вище абсолютного нуля має запас теплової енергії, більш докладно про це за посиланням https://mycond-heatpump.com.ua/chto-takoe-teplovoy-nasos-1. Цей запас прямо пропорційний масі та питомої теплоємності тіла. Якщо в цьому контексті звернути увагу, наприклад, на моря, океани, підземні води, що мають величезну масу, можна дійти висновку, що їх грандіозні запаси теплової енергії можна частково використовувати для опалення будинків без шкоди світовій екологічній обстановці. «Взяти» теплову енергію якогось тіла можна, якщо охолодити його. Грубий розрахунок тепла, що виділяється при цьому, можливий за формулою: Q = C * M * (T2 – T1), де Q – отримане тепло, C – теплоємність, M – маса, T1 – T2 – температура, на яку було проведено охолодження тіла. Формула показує, що при зростанні маси теплоносія різниця температур може бути невеликою. Наприклад,o З, можна отримати стільки ж тепла, скільки дасть охолодження 1000 кг від 1 до 0 oС.
Типи теплових насосів
По виду передачі енергії теплові насоси бувають двох типів:
- Компресійні . Основні елементи установки – це компресор, конденсатор, розширювач та випарник. Використовується цикл стискання-розширення теплоносія із тепла. Цей тип теплових насосів простий, високоефективний та найбільш популярний.
- Абсорбційні . Це теплонасоси нового покоління, які використовують як робоче тіло пару абсорбент-хладон. Застосування абсорбенту збільшує ефективність роботи теплового насоса.
За джерелом тепла виділяють теплові насоси:
- Геотермальні . Теплова енергія береться із ґрунту або води.
- Повітряні . Тепло витягується з атмосфери.
- Використовують вторинне тепло . Як джерело тепла використовуються повітря, вода, каналізаційні стоки.
По виду теплоносія вхідного/вихідного контуру:
- Теплові насоси «повітря-повітря». Цей вид теплових насосів забирає тепло у холоднішого повітря, ще більше знижуючи його температуру, і віддає його в опалювальне приміщення.
- Теплові насоси «вода-вода» . Використовується тепло ґрунтових вод, яке передається воді для опалення та гарячого водопостачання.
- Теплові насоси «вода-повітря» . Використовуються зонди або свердловини для води та повітряна система опалення.
- Теплові насоси «повітря-вода» . Атмосферне тепло використовують для водяного опалення.
- Теплові насоси «грунт-вода» . Труби прокладаються під землею, і по них циркулює вода, що забирає тепло із ґрунту.
- Теплові насоси «лід-вода» . Для нагрівання води в системі опалення та гарячого водопостачання використовується теплова енергія, що вивільняється при отриманні льоду. Заморожування 100-200 л води може забезпечити обігрів середнього будинку протягом години.
Розрахунок ефективності теплових насосів для опалення
Для того, щоб тепловий насос був ефективним, він повинен давати тепловій енергії більше, ніж споживати електричну. Це співвідношення називається коефіцієнтом перетворення. Коефіцієнт перетворення може змінюватись в залежності від різниці температур вхідного та вихідного контуру. Чим холодніша зовні, тим менш ефективна система. Для різних типів теплових насосів коефіцієнт перетворення може змінюватись від 1 до 5. Для об’єктивної оцінки теплового насоса потрібен додатковий параметр річної ефективності.
Ефективність конкретного теплового насоса залежатиме від багатьох факторів, і її розрахунок досить складний. Дати узагальнену формулу, яка працювала б завжди, практично неможливо. Тому кожен конкретний випадок вимагає звернення до експертів, які в залежності від поставленого завдання та його умов підберуть необхідний тип теплового насоса та обсяг холодоагенту.
Сфери застосування та ступінь поширення
Теплові насоси затребувані насамперед у випадках, коли інші способи організації системи опалення коштують значно дорожче. Зростаюча поширеність теплових насосів на виробництві та в побуті пов’язана з наступними перевагами:
- Економічність . Для передачі в опалювальну систему 1 кВт/год теплової енергії, установці потрібно в середньому витратити всього 0,2-0,35 кВт/год електроенергії.
- Простота експлуатації.
- Спрощення вимог до систем вентиляції приміщень, підвищення рівня пожежної безпеки.
- Можливість перемикання із зимового режиму опалення на літній режим кондиціювання.
- Компактність та безшумність , що робить тепловий насос привабливим для опалення приватного будинку.
За даними Європейської асоціації теплових насосів, донедавна європейський ринок цього обладнання був зосереджений у Франції. В останні кілька років ринки стали розширюватися в Німеччині, Великій Британії та Східній Європі. За оцінкою Світового енергетичного комітету, вже у найближчі п’ять років частка опалення та гарячого водопостачання від теплових насосів становитиме у розвинених країнах щонайменше 75%.
Загальний недолік теплових насосів – не дуже висока температура води, що нагрівається. Зазвичай, вона становить 50-60o.
Вартість обладнання
Традиційне рішення для приватних будинків та котеджів – газове опалення. Однак варіант теплового насоса значно вигідніший і зручніший. Щоб встановити газовий котел, потрібний спеціальний димар, вентиляція, а також цілий набір дозвільних документів. Застосування теплових насосів позбавить вас цих проблем і істотно заощадить ваші кошти. Щоб провести газ іноді можна витратити близько $20 000, і це в тому випадку, якщо ваш будинок віддалений від газопроводу менш ніж на 1 км – інакше витрати зростуть у кілька разів! Крім цього, доведеться врахувати швидкість роботи вітчизняних газовиків. Установка теплового насоса “під ключ” коштує приблизно $10 000, а роботи займають лише 2-3 тижні. Замовити монтаж під ключ ви можете за посиланням https://mycond-heatpump.com.ua/cena-teplovogo-nasosa-pod-klyuch/.
З усього вищесказаного можна зробити однозначний висновок: використання теплових насосів – це ефективне, просте в монтажі, екологічне та економічне рішення для організації опалення та гарячого водопостачання у приватному будинку.