Тепловые насосы для отопления жилых домов

Впервые тепловые насосы начали использоваться для отопления жилых домов еще в середине 19 века, однако из-за несовершенства технологий и применяемых материалов активного использования подобных систем пришлось дожидаться до 70-х годов 20 века. Именно в то время стали зарождаться идеи по поиску экономичных способов отопления.

С энергетической точки зрения тепловые насосы позволяют преобразовать 1 кВт электрической энергии в 1,5 кВт тепловой энергии за счет использования электроэнергии исключительно для работы агрегатов для переноса тепла в контурах. Простейший тепловой насос состоит из трех контуров:

1. Внешний контур – нагревается за счет внешних источников.

2. Внутренний контур – предназначен для передачи тепла.

3. Контур отопительной системы

В каждом из контуров теплового насоса протекает свой теплоноситель и имеется свой компрессор и испаритель. Внешний контур теплового насоса может «отбирать» тепло у объектов различной природы, которые сохраняют свою положительную температуру круглогодично: грунт, вода или воздух. Полученное от внешнего контура тепло нагревает хладагент во внутреннем контуре теплового насоса. Компрессор в контуре позволяет увеличить давление в системе, нагревая при этом циркулирующие жидкости. Конденсатор в тепловом насосе передает тепло теплоносителю, который распределяется по системе отопления. Процесс подобного преобразования позволяет из 1 кВт затраченной электроэнергии получать на выходе теплового насоса от 1,5 до 6 кВт тепловой энергии. Выходная мощность определяется только температурой внешнего источника, от которого происходит отбор тепла.


Температура на выходе теплового насоса в лучшем случае не превышает 55-60 градусов. Поэтому не любая система отопления жилого дома сможет эффективно работать. Если теплоноситель с такой температурой будет попадать в радиаторные батареи, то для эффективного отопления придется существенно увеличивать количество радиаторов в комнатах. Идеальным вариантом для использования теплоносителя с температурой до 60 градусов являются теплые полы.

Вторым недостатком тепловых насосов является непостоянство температуры, которая определяется температурой нагрева во внешнем контуре. Для исключения разброса температур на выходе теплового насоса в систему дополнительно включают тепловой аккумулятор, который сглаживает скачки температуры. Из-за дополнительного оборудования и необходимости встраивания теплового насоса совместно с системой теплых полов, подобные системы отопления имеют высокую стоимость.

Снизить расходы на установку теплового насоса поможет комбинированная система отопления, которая будет рассчитана для обогрева жилого помещения при низких температурах, не позволяющих эффективно работать тепловому насосу.

Источники тепловой энергии для теплового насоса

В качестве источников, из которых тепловой насос может «отбирать» тепло, могут служить водные ресурсы (реки, озера, колодцы), воздух или грунт.

1. Вода: температура воды подо льдом всегда положительна. Для размещения системы теплового насоса в воду погружают трубопровод из соотношения 1 метр трубы – 30 Вт тепла.

2. Воздух: в качестве теплых воздушных масс зимой можно использовать выхлопы каких-либо агрегатов или воздушные массы вентиляционных систем.

3. Грунт: глубина, на которой происходит «отбор» тепла, не должна быть менее 15-20 метров. На этой глубине температура в течение всего года практически неизменна. Эффективность при вертикальном расположении труб теплового насоса составляет 50-60 Вт на один метр. Также можно располагать трубы горизонтально, однако эффективность при этом немного снижается – всего 30-40 Вт/м. Устройства, преобразующие тепловую энергию земли, получили название геотермальные тепловые насосы.

Перспективы тепловых насосов

Относительная дороговизна оборудования, необходимого для создания систем отопления на основе тепловых насосов, и разработка индивидуальных проектов для каждого жилого помещения и прилегающего участка, не добавляют привлекательности для бытовых потребителей. В самом простом случае можно использовать тепловой насос типа «воздух-воздух» или обычный кондиционер, позволяющий обогревать помещения.

Тепловые насосы типа «воздух-вода» схожи в работе с отопительными кондиционерами, однако их стоимость намного выше уже привычных бойлеров, которые применяются для нагрева воды.

Производством тепловых насосов, как и производством любого другого эффективного энергетического оборудования, занимаются компании из Европы (Viessmann, Stiebel Eltron), Японии (Mitsubishi Electric), США и Кореи. Выпуском тепловых насосов занимаются и в Китае.

Статьи по теме:

По материалам сайта: http://ukrelektrik.com