Воздушные Тепловые Насосы для Отопления

После появления Низкотемпературных Воздушных Тепловых Насосов способных эффективно работать на обогрев до -25 С, они стали всерьез рассматриваться как альтернатива существующим традиционным системам отопления.

Первым отопительным устройством для человека служило солнце. Жаль только, что эффективно оно обогревало только в теплое время года и только днём. Но тепло солнца никуда не девалось: оно поглощалось окружающими телами: землей, водой, камнями, воздухом. Это накопленное тепло можно было тоже использовать для обогрева, пока тела остывали и отдавали тепло. Но человек стремился иметь независимый от времени года и времени суток источник тепла, и он нашел его: это огонь. Долгое время он служил нам верой и правдой, хотя и имел много недостатков. До сих пор большинство систем отопления основаны на сжигании того или иного вида топлива, в основном углеводородного: газа, солярки, мазута … Но осознавая, что запасы его конечны мы опять обращаем взор в сторону природы и ищем там возобновляемые источники энергии для отопления. Это очередной виток спирали, но на более высоком уровне: так учит нас философия. Энергия солнца разбросана везде, но в низкопотенциальной (низкотемпературной) форме. Благодаря развитию науки и технологиям мы имеем возможность с помощью ряда устройств, это тепло извлечь и преобразовать в удобную для использования высокопотенциальную (высокотемпературную) форму. Одним из таких устройств является Тепловой Насос.

Тепловой насос - это агрегат, который поглощает низкопотенциальную теплоту из окружающей среды и передает ее в систему теплоснабжения в виде нагретой воды или воздуха. Передача тепла производится хладагентом (фреоном). Электроэнергия, потребляемая тепловым насосом, тратится лишь на перемещение фреона по замкнутому контуру, состоящему из медных трубок различного сечения, с помощью компрессора, как это происходит в холодильных машинах. В холодное время года система передает тепло из окружающей среды в дом, работая либо как котел при отоплении (нагревает воду для радиаторов и теплых полов), либо напрямую нагревая воздух в помещении (воздушное отопление). В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии можно использовать тепло естественного происхождения (наружный воздух; грунт на глубине ниже границы промерзания, тепло грунтовых, артезианских и термальных вод; воды рек, озер, морей и других незамерзающих природных водоемов). Тепловые насосы имеют автоматическую интеллектуальную систему управления, которая поддерживает заданный режим работы теплового насоса.

Таким образом, тепловой насос не создает тепловую энергию, как например газовый котел, а перекачивает ее из окружающей среды в помещение для отопления и нагрева санитарной воды или воздуха. Такой процесс идет только с подводом внешней энергии (как правило, электричества) к тепловому насосу. Эффективность процесса переноса тепла оценивается коэффициентом преобразования СОР (coefficient of performance), который получается, если полученное помещением тепло разделить на затраченную электроэнергию (тепло и электричество измеряется в кВт). СОР является безразмерной величиной. В соответствии со стандартами все показатели тепловых насосов измеряются при стандартных условиях: что для систем воздух-вода соответствует внутренней температуре +20?С, наружной температуре +7 ?С, длине фреонопровода 5м, а для систем типа воздух-вода - температуре возврата и подачи воды +40?C и +45?C соответственно. Энергетическая эффективность тепловых насосов зависит от температуры низкопотенциального источника и будет тем выше, чем более высокую температуру источник будет иметь, т.е. чем меньше разница между внутренней заданной температурой в доме(+20..+25?С) и температурой источника(наружного воздуха, грунта, воды).

Тепловые насосы с воздушным источником сходны по своему функциональному принципу с геотермальными тепловыми насосами, с той лишь разницей, что вместо грунта (где температуру можно считать условно постоянной и плюсовой), теплота извлекается из наружного воздуха. Тепловые насосы с воздушным источником подразделяются на системы типа воздух-воздух и воздух-вода. в зависимости от того, какая среда используется для распространения тепла в здании – воздух или вода.


Основным преимуществом воздушных тепловых насосов перед геотермальными является значительно более низкая стоимость установки. Для геотермального теплового насоса необходима прокладка подземных теплообменных элементов (как правили пластиковые трубы), используемых для извлечения теплоты из почвы. Для сравнения, воздушные тепловые насосы используют непосредственно наружный воздух, из которого можно извлечь теплоту и при -30?С. Про дополнительные проблемы, связанные с грунтовыми тепловыми насосами (кроме дороговизны), связанные, например, с вымерзанием участка земли мы здесь говорить не будем.

Рассмотрим типы воздушных тепловых насосов.

Тепловые насосы типа воздух-воздух предназначены для прямого нагрева воздуха внутри помещения. Теплота извлекается из окружающего воздуха посредством испарительного блока наружного размещения и направляется в помещение, где внутренний воздух нагревается при помощи внутреннего теплообменника (конденсатора системы). Для нагрева отдельных зон, возможно применение нескольких внутренних блоков или нескольких агрегатов. Если стоит необходимость отопления нескольких помещений или сравнительно большого внутреннего объема, используются различные системы подачи и распределения воздуха.Тепловой насос(ТН) типа воздух-воздух может работать как Универсальная Климатическая Система. поддерживающая комфортную температуру в доме круглый год. В холодное время года ТН обеспечивает отопление, а в жаркое время работает как кондиционер. изменив циркуляцию фреона на обратную (испаритель и конденсатор меняются местами). Кроме того, практически любая модель воздух-воздух имеет встроенные функции очистки воздуха от пыли, запахов и различных микроорганизмов. Для этих целей пришлось бы покупать отдельное устройство, когда используются традиционные системы отопления. А это дополнительные затраты.

Тепловой насос типа воздух-вода использует воду как теплопоглотительную среду, передавая ей температуру разогретого фреона. Нагретая вода предназначена для отопления помещений с помощью радиаторов, теплых полов или подготовки бытовой горячей воды. Температура такой воды должна быть от +40?С и выше. Современные тепловые насосы воздух-вода подогревают воду от +40?С до +65?С.

Преимущество теплового насоса типа воздух-воздух над системами типа воздух-вода заключается в более низкой температуре стока (температуре воздуха, проходимого через теплообменник конденсатора), а это +20..+25?С, что обеспечивает повышенное значение коэффициента производительности COP и более высокий уровень теплоотдачи (у систем воздух-вода температура стока от +40?С до +65?С). Напомним, что значения коэффициента производительности COP увеличиваются при уменьшении разницы между температурой источника и стока. Но системы воздух-воздух не могут обеспечить дом горячей водой.

Кажущийся потенциальный недостаток использования воздуха в качестве источника тепла - коэффициент производительности COP теплового насоса. В течение отопительного сезона, температура наружного воздуха меняется в широких пределах (а вместе с ним и COP от 2-х до 5-ти) и зачастую ниже температуры грунта, на глубине извлечения теплоты геотермальным тепловым насосом, что и является причиной снижения коэффициента COP. Для воздушного теплового насоса обоих типов, стандарт предписывает – как тестовое условие – температуру наружного воздуха (температуру источника), равную +7?C. При температурах наружного воздуха ниже указанной, значение COP будет снижаться, как и теплопроизводительность теплового насоса. Имеет смысл говорить о средней за отопительный сезон величине COP, которая получается, как отношение полученной за сезон тепловой энергии к затраченной электрической. Опытным путем установлено, что в пределах Московской области и близлежащих регионов сезонный коэффициент производительности SCOP составляет около 3-х. Это значит, что воздушный тепловой насос со значением сезонного коэффициента производительности SCOP= 3 обеспечивает в 3 раза больше тепловой энергии, по сравнению с потребленной электроэнергией. То же значение получается, если проанализировать почасовую длительность стояния различных температур в нашем регионе и вывести средний COP путем несложных подсчетов. Разница по ежемесячным платежам за электричество при сравнимых мощностях воздушного и геотермального(грунтового) теплового насоса – будет минимальной, т.к. при температурах воздуха выше «постоянной» температуры грунта (это происходит в межсезонье- тоже часть отопительного периода), воздушный тепловой насос выигрывает у грунтового, компенсируя проигрыш при отрицательных температурах воздуха.

Другим фактором, влияющим на значение коэффициента COP теплового насоса, является температура стока - температура подогреваемого воздуха или циркулирующей воды внутри здания. Для теплового насоса типа воздух-вода, при температурах нагрева воды более высоких, чем стандартные условия измерения (температуры подачи воды +45?C, возврата воды +40?C) – значения COP, а также теплопроизводительность системы, будут падать. Это означает, что тепловые насосы воздух-вода, будучи потенциально пригодными в качестве низкотемпературных систем обогрева, таких как отопление теплыми полами, обладают более низкими значениями COP при их использовании с традиционными жидкостными системами отопления с температурами циркуляции +60?C и выше. Повышенные значения температуры воды на выходе приводят к пониженному коэффициенту COP теплового насоса. Если же мы хотим сохранить высокий COP придется использовать в радиаторах более низкую температуру подачи воды, а это потребует большей поверхности батарей (по оценкам – в 3 раза ).

Преимущества Воздушных Тепловых Насосов .

1. Высокая экологичность. связанная с возможностью использования альтернативного источника энергии для отопления. Загрязнение воздушной среды мегаполисов носит угрожающий характер. Размещение крупных ТЭЦ за пределами города ведет к потерям тепла (до половины тепла в теплосетях теряется при передаче). Потери электроэнергии при передаче значительно меньше, а отсутствие вредных выбросов в месте расположения теплового насоса может сделать воздух крупных городов пригодным для дыхания. В курортных местностях (в том числе дачах, деревнях, коттеджных поселках) вообще нет альтернативы системам отопления, не выбрасывающих в атмосферу вредных веществ.

2. В местности, где отсутствует газовая магистраль, или подключение к ней носит грабительский характер, воздушный тепловой насос послужит идеальным поставщиком тепла для отопления. Самое главное, в этом случае не страшен ЛИМИТ НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ. Имеющейся электрической мощности (как правило 5 кВт), с лихвой хватит и на отопление тепловым насосом и на остальные хозяйственные нужды, ведь, например, 2-х кВт электричества хватит чтобы получит около 6-ти кВт тепла. И экология в порядке: никаких выбросов от сгоревшего топлива!

3.Компактность. воздушные тепловые насосы не требуют значительного объема строительных работ. Места на стенах или кровле здания в большинстве случаев достаточно для их размещения. А техническое помещения для отопительного оборудования либо отсутствует (для систем воздух-воздух), либо занимает минимум пространства(воздух-вода). Отсутствие необходимости использования больших земельных участков для грунтовых зондов дает решающее преимущество перед грунтовыми тепловыми насосами.

4. Низкие эксплуатационные расходы . сравнимые с магистральным газом. Конечно, плата за энергоресурсы целиком зависит от страны размещения, но в Европейских странах выгоднее отапливаться тепловыми насосами, чем любым углеводородным топливом. В отдаленном будущем такая же картина будет и в нашей стране. Уже сейчас видно что стоимость газа и нефтепродуктов растет намного быстрее стоимости электроэнергии.

5. Полная АВТОНОМНОСТЬ. Тепловой насос работает в режиме поддержания заданных параметров, самостоятельно перезапускается в случае сбоя электропитания. Возможность полной автоматизации, легкое и простое управление отопительной установкой, минимум сервисных работ. Тепловые насосы от ведущих японских производителей (Mitsubishi, General-Fujitsu, Toshiba, Panasonic …) сконструированы так, что идеально интегрируются в «умный дом», если такая идея, не дай бог, придёт вам в голову (шутка).

6. В жаркое время года воздушный тепловой насос может работать как полноценный кондиционер, являясь, таким образом Универсальной Климатический Системой.

6. Пожаробезопасность. Отсутствие в конструкции тепловых насосов процесса горения, вредных и взрывоопасных веществ, устойчивость против террористических актов. Химические компоненты оборудования начинают выделять вредные для человека вещества при температурах выше 400?С, когда людей в помещениях с таким оборудованием уже быть не может.

7. Установка оборудования занимает, как правило, не более одного дня. Монтаж тепловых насосов может производиться как на этапе отделки здания, так и в уже готовые помещения. Возможен вариант комплектации оборудования и пуска его в эксплуатацию участками, что особенно важно при реконструкции зданий.

Легкость и быстрота монтажа позволяет использовать воздушные тепловые насосы для отопления временных или АРЕНДОВАННЫХ помещений. Для установки теплового насоса не требуется получать разрешения ни у каких-либо ведомств, ни у гражданских властей, ни у пожарного ведомства. Не надо идти на поклон к коммунальщикам для подключения к теплоцентрали. То есть вы можете организовать АВТОНОМНОЕ ОТОПЛЕНИЕ БЕЗ каких-либо СОГЛАСОВАНИЙ и СБЕРЕЧЬ себе и ДЕНЬГИ, и НЕРВЫ! Это Ваша Энергетическая Независимость !

По материалам сайта: http://bivalent.ru