Про тепловые насосы

Применение тепловых насосов, которое приобретает все большую популярность из-за постоянного подорожания традиционных источников энергии, по подсчетам специалистов, позволит экономить до 80% стоимости тепловой энергии. Тепловой насос – это холодильник наоборот. Если последний берет холод из теплого комнатного воздуха, то тепловой насос получает тепло из наружной холодной среды.
принцип действия теплового насосаТепловой насос работает следующим образом: охлажденный жидкий теплоноситель типа фреона поступает в испаритель (3), где нагревается водой, воздухом или другой субстанцией, закипает и переходит в газообразное состояние. Далее он попадает в компрессор (4), где сжимается с выделением значительного количества тепла. Этот горячий реагент поступает в теплообменник (1), где охлаждается во время нагрева теплоносителя системы отопления и переходит в жидкое состояние. По расширительным клапанам (2) давление жидкости снижается, а ее температура существенно уменьшается. Вышеописанный цикл повторяется. Такими тепловыми импульсами разогревается система отопления.

Поясним схему работы теплового насоса на конкретном примере. В столице Швеции Стокгольме, расположенной на берегу моря, массово используются тепловые помпы типа «вода – вода». Температура морской воды в течение года составляет +8 °С. Охлажденный теплоноситель поступает в море, нагревается до +8 °С, закипает до газообразного состояния и попадает в компрессор. Во время сжатия фреона его температура повышается до 55 °С. В конденсоре теплоноситель передает тепло воде системы отопления, сжижается и снова охлаждается при уменьшении давления. Таков один рабочий цикл теплового насоса.

Отметим, что наиболее экономичные режимы работы теплового насоса достигаются при температуре теплоносителя в пределах 45-50 °С. Такому режиму работы теплового насоса соответствует так называемая теплый пол, функционирующий в температурных пределах 35-40 °С. Применением теплых полов можно уменьшить теплопотери дома до 30%.

Тепловые насосы бывают самых различных типов и конструкций. Наиболее распространенными являются тепловые помпы «воздух-вода», «вода-вода», «грунт-вода» и «воздух-воздух». Конструктивно это надежные, но чрезвычайно сложные устройства, стоимость которых достаточно высока. Производители постоянно совершенствуют тепловые помпы. Достаточно отметить, что в помпе Zubadan (Mitsubishi) реализовано 14 запатентованных технических решений.

Основным критерием эффективности теплового насоса является коэффициент производительности (СОР), который определяется отношением количества полученных кВт/час тепла к затраченной электроэнергии. В очень эффективных тепловых насосах этот коэффициент может изменяться от 1 до 7, в зависимости от температуры внешней среды (воздуха, воды, почвы или иной субстанции и т.д.). Даже при -19 °С тепловой насос значительно эффективнее электрокотла, поскольку потребляет в 1,7 раза меньше электроэнергии. При более высоких температурах эта помпа еще эффективнее.

Передовые позиции и по разработке тепловых насосов удерживают японские и шведские компании. Согласно данным на 2019 год, в мире работали сотни миллионов тепловых насосов. Только в Японии их насчитывается не менее 100 млн. Это понятно, ведь Япония является островным государством, омываемом теплыми морями. На сегодня в Европе предпочитают помпы «воздух-вода», поскольку их просто монтировать, а их использование не создает проблем, связанных с промерзанием почвы.
тепловые насосы OctopusВедь если забрать из почвы критическое количество тепла, то она просто замерзнет, и помпа не будет. Для регионов с влажным климатом наиболее эффективны шведские тепловые помпы Octopus (Осьминог). Шведы реализовали оригинальную идею усвоения энергии влажного воздуха ребристыми поверхностями, действительно напоминающими осьминога. Сама внешняя конструкция насоса отличается надежностью и простотой. По нашему мнению, ее применение является целесообразным на крышах многоэтажек, где рабочая поверхность постоянно обдувается потоками ветра. Это существенно повышает эффективность ее использования.

Прежде всего, нужно отметить минимальные затраты при установке этой помпы (без бурения земли). Результат сберегательным, а сама система практична и эффективна. Алюминиевые ребра прекрасно конденсируют влагу окружающей среды. Преимуществом помпы Octopus является отсутствие движущихся частей, кроме компрессора. Результатом является несложное обслуживание и передвижной эксплуатации абсорбера (до 50 лет), и всей помпы – до 25-ти лет. Фирма производит также комбинированные воздушно – водяные помпы, которые принимают энергию из почвы и воздуха в условиях очень холодного климата. При применении помпы экономия нефтепродуктов составляет не менее 60%.

Значительным недостатком насосов Octopus является намерзание льда и перекрывания доступа воздуха к поверхности конденсора. Намерзание начинается от +10 °С и ниже. Кроме того, не оказалось явной связи между температурой наружного воздуха и производительностью помпы. Такие результаты стали возможными за счет мер по уменьшению толщины намерзания льда на рабочую поверхность.

Поэтому целесообразно устанавливать помпы Octopus на крышах многоэтажных жилых домов с возможностью подогрева рабочей поверхности конденсора теплым вентиляционным воздухом, выбрасывается в атмосферу. Предварительные расчеты показали высокую окупаемость этих насосов и возможность автономизации от городских систем отопления и подогрева воды.

Добавить комментарий