Воздушные тепловые насосы

2

Воздушные тепловые насосы

На данный момент мы стремимся к повышению энергоэффективности и оптимизации расходов на отопление, либо охлаждение. Специалисты считают, что наибольшая эффективность характерна применению тепловых насосов. Рассмотрим этот вид оборудования более детально.

Принцип действия

Тепловые насосы (далее — ТН) — оборудование позволяющее отбирать тепло у других источников и передавать его в необходимое пространство. То есть, изымает тепло из внешней среды, насос передаёт его в отапливаемое пространство. Это происходит благодаря сжатию и отдаче высокопотенциального тепла в необходимую точку пространства.

Впервые подобная система была описана в 1852 году. У. Томсон предложил идею «умножителя тепла». По сути, это и есть современный вид теплового насоса. В прошлом веке система была несколько модернизирована. В частности, было предложено использовать для отбора тепла грунтовые и водяные тепловые обменники.

Этот вид насоса может использоваться в качестве охладителя. Для осуществления охлаждения пространства, насос включается в обратную сторону. То есть, он отбирает тепло в необходимом пространстве и выводит за его пределы.

С момента создания этого оборудования инженеры стремились к повышению энергоэффективности. Данный показатель исчисляется видом «коэффициента преобразования». Он нам показывает, сколько необходимо затратить энергии на сбор определенного количества тепла. Соответственно, можно сопоставить эти показатели и вычислить эффективность оборудования. К примеру, если этот показатель равен четырём, тогда получается, что оборудование отдает тепла в 4 раза больше, нежели тратит энергии.

ТН, как вид возобновляемой энергии

01.11.2016 г. ВР внесла изменения в законопроект, который касается альтернативных источников энергии. На данный момент ТН относят к оборудованию, которое работает на основе применения возобновляемых источников энергии (в дальнейшем: ВИЭ). К этим источникам можно отнести: аэротермальную, гидротермальную и геотермальную энергию. В законе прописано, что ТЭ, извлеченная ТН из внешней среды может считаться созданной из ВИЭ только в том случае, если общий объем за год, производства указанной энергии, подобным оборудованием, превышает показатели затрачиваемой энергии, необходимой для создания нужного количества электричества, требуемого для работы ТН. Украинский законопроект соотносится с особенностями директивы ЕС 2009/2028, которая касается поощрения тех государств, где стремятся внедрять указанные технологии.

13.06.2016 г. ЕП была принята резолюция, которая считает бесперспективным применение оборудования, требующего полного сжигания топлива, для отопительных и охладительных целей. В Европе стремятся к созданию комбинированных систем. В частности, вместе с ТН рекомендуется использовать солнечные батареи.

ТН обладает одной характерной особенностью. Эффективность насоса выше в том случае, если наблюдается минимальная разница между температурами источника и потребителя. Соответственно, областью их применения являются низкотемпературные отопительные системы. К примеру, они будут работать намного лучше в тех случаях если на выходе температура теплоносителя от +35 до 55 градусов. В данном случае используются системы, типа «Теплого пола». Кроме этого, их можно применять в воздушных системах, которые функционируют благодаря использованию фанкойлов. Но, этими системами область применения не ограничена. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что при высокой температуре теплоносителя эффективность насоса минимальна. При этом, при низкой температуре теплоносителя, КПД насоса наиболее высокий.

Виды ТН

Основная классификация соответствует типу среды, откуда берется тепло. То есть, существуют грунтовые, водяные и воздушные виды. Кроме этого, их можно разделить на 7 основных классов по типу теплового носителя, используемого на входе и выходе. К примеру, земля-земля, земля-воздух, земля вода, вода-вода, воздух-воздух, воздух-вода и воздух-земля.

Наиболее эффективными считаются грунтовые и водяные варианты. Но, они являются наиболее дорогостоящими. Кроме этого, их область применения несколько ограничена. В частности, большое количество вариантов невозможно применить для отопления помещений в городских условиях. Еще одним недостатком является сложность монтажа.

Оптимальными вариантами можно считать воздушные тепловые насосы. То есть, в данном случае речь идет о насосах, которые на входе работает с воздухом, а на выходе взаимодействует с водой : воздух-вода. Кстати, отметим, что этот вариант считается наиболее распространенным.

В каких режимах рекомендуется использовать системы воздух-вода

В связи с тем, что для работы этот вид насосов использует внешний воздух и вода внутренней отопительной системы, на его работоспособность оказывает прямое влияние перепад температуры. В частности, если воздух обладает низкой температурой, тогда эффективность использования этого оборудования будет очень невысокой. Это связано с тем, что внешний воздух не способен дать необходимого количества тепла.

В случае применения для отопительной системы только ТН, при пониженной температуре, тогда рекомендуется отдать предпочтение тем, у кого предусмотрен избыточный объем мощности.

В связи с тем, что мы живем в климатической зоне, где возможно понижение температуры внешней среды до -20 — 25 градусов, рекомендуется пользоваться не только ТН, но и дополнительными отопительными системами. Важно помнить, что основная нагрузка ляжет на ТН. Вспомогательные системы будут включаться только тогда, когда температура внешней среды достигнет пиковых значений.

Бивалентная работа доказала свою эффективность. На данный момент существует оборудование, которое способно регулировать работу ТН и дополнительных систем. То есть включение и выключение регулируются автоматически. Соответственно, количество потребляемой энергии намного ниже, КПД выше. При расчетах учитываются особенности тех или иных регионов нашей страны, и стоимость энергоносителей.

Устройство ТН

В качестве примера возьмем — тепловой насос от Mitsubishi Electric — Zubadan, который на рынке эко-технологий совершил настоящую революцию.

Упрощенно тепловой насос Mitsubishi Zubadan — это парокомпрессионный холодильный агрегат, который состоит из следующих элементов:

  • Компрессор.Изначально на вход компрессора подается хладагент, имеющий газообразное состояние. Далее газ сжимается, что и приводит к увеличению его давления и температуры в компрессоре.
  • Конденсатор. Именно сюда подается горячий газ. Здесь же он и охлаждается, передавая свою тепловую энергию воздуху или воде и, тем самым, нагревая их. Охлаждаясь, газ переходит в жидкое состояние (конденсируется).
  • Расширительный вентиль. Конденсат хладагента под все еще высоким давлением попадает в расширительный вентиль, который, в свою очередь, давление понижает. Это приводит к испарению части конденсата и еще большему снижению его температуры.
  • Замыкает контур теплового насоса Mitsubishi Zubadan испаритель. Здесь при низком давлении оставшаяся жидкость хладагента снова превращается в газ. Так как испаритель всегда связан с наружной средой, часть тепловой энергии наружного воздуха, переходя в энергию хладагента, попадает в контур теплового насоса.

Таким образом, компрессор тепловых насосов Zubadan работает на перемещение, а не на производство тепла. Как следствие, энергоэффективность тепловых насосов невероятно высока. При создании системы отопления на основе теплового насоса Zubadan, на 1кВт энергии электрической в среднем мы получаем 5кВт энергии тепловой!

Ещё одной особенностью является то, что в дом вводятся только трубы с теплоизоляцией, которые интегрируются в водяную отопительную систему.

Несмотря на довольно низкий порог шума, специалисты рекомендуют устанавливать насос на определенном удалении от стен строения.

Эффективность и практичность

Несмотря на то, что этот вид ТН имеет более низкие показатели нежели иные варианты, всё же он начинает пользоваться большей популярностью на территории нашей страны, нежели конкурирующие виды насосов. Не стоит забывать о том, что грунтовые и водные варианты обладают ограниченной сферой применения. Далеко не везде можно построить поля для теплообмена, или выкопать колодцы. Кроме этого, в городской черте, особенно в исторических зонах, запрещено проводить подобные работы. Да и не всегда есть водоем, который находится на относительно небольшом удалении. В тоже время воздушные тепловые насосы могут использоваться в самых разнообразных областях. В том числе и в тех регионах, где запрещено использовать вышеуказанные варианты.То есть,воздух-вода можно использовать даже в многоэтажных домах.

Как мы уже говорили, при монтаже ТН, которая работает только с воздухом и водой, необходимо устанавливать дополнительные отопительные системы. При комбинированном методе вы можете рассчитывать на то, что уровень затрат на отопление будет намного ниже, нежели при использовании стандартных вариантов отопления. То есть, практически постоянно у вас будет работать только ТН. Дополнительное оборудование будет включаться автоматически только в том случае, если мощности насоса будет недостаточно. То есть, при максимально отрицательных температурных показателей внешней среды.

Перспективы выбора

Использование ТН в совокупности с дополнительными отопительными системами набирает особой популярности в Европе и на территории остального мира. В первую очередь это связано с тем, что применение подобного оборудования является наиболее выгодным. Не стоит забывать о том, что стандартные энергоносители с каждым днем становится дороже. Соответственно, финансовая сторона становится более невыгодной.

Кроме этого, стоит отметить, что современные производители подобного оборудования постепенно накапливают необходимые знания, навыки и опыт. Соответственно, с каждым днем мы будем получать всё более усовершенствованное оборудование. Многие производители тесно сотрудничают со строительными компаниями. В связи с этим, монтажники могут рассчитывать на консультативную помощь сотрудников компании производителя. Не стоит забывать о том, что профессиональная компания готова предложить полный комплект отопительной системы. В комбинированные варианты входят различные виды отопительного оборудования.

Современные системы позволяют экономить на монтаже. Особенно, это касается вариантов воздух-вода. Это связано с тем, что во многих домах есть уже готовые водяные отопительные системы. Не стоит забывать о том, что этот вид можно использовать в самых разнообразных условиях. Это могут быть как многоквартирные дома, так и частные владения. Особой популярностью ТН пользуются среди владельцев больших коттеджей. Комбинированные варианты позволяют экономить значительное количество денежных средств. В частности, многие указывают, что затраты уменьшаются минимум в два с половиной — три раза.

Таким образом, специалисты рекомендует присмотреться к комбинированным системам отопления. В частности рекомендуется использовать ТН, дополнительные отопительное оборудование и солнечные батареи. В данном случае энергоэффективность будет намного выше, нежели при использовании стандартных энергоносителей. Кроме этого, вы сможете сэкономить значительное количество средств на отопление, либо охлаждение своего помещения. Отдельно отметим, что правительство нашей страны отдает предпочтение использованию ВИЭ. Соответственно, этот вид отопительного оборудования позволяет пользоваться только ВИЭ. Стоимость оборудования с каждым годом становятся всё ниже. На данный момент это оборудование уже зарекомендовало себя только с хорошей стороны.

/ Без рубрики