Для того, чтобы применять тепловые насосы, нужно сперва понять выгодно ли это в каждом конкретном случае или нет.

Сначала нужно использовать все возможности экономии энергии обычными способами: утеплить здание, поставить экономные отопительные приборы, организовать экономную минимально необходимую вентиляцию, экономно расходовать горячую воду и т. п.

Затем продумать, какие проблемы с теплоснабжением могут возникнуть у Вас. Например, далеко проходит труба централизованного теплоснабжения, не подведён газ, не хватает электроэнергии для электрического котла и т. п. Или, наконец, местные владельцы источников энергии предъявляют Вам непосильные требования для подключения к их системам.

Если такие проблемы есть, то нужно продумать, нет ли в Вашем распоряжении сбросного низкотемпературного тепла (вторичных энергетических ресурсов): вентиляционных выбросов, канализационных стоков, теплоты от кондиционера или холодильника и т. п.);

Если этого тепла недостаточно, нужно продумать какие нетрадиционные возобновляемые источники энергии можно использовать.

После этого нужно продумать схему так называемой теплонасосной системы теплоснабжения - ТСТ - и определить какое оборудование Вам потребуется и во что Вам обойдётся. Просчитать сколько Вам придётся платить за электроэнергию на привод тепловых насосов, сколько денег потребуется откладывать на замену оборудования ТСТ после того, как оно выработает свой ресурс.

Наша справка. Долговечность хорошего теплового насоса такая же как у хорошего холодильника - не менее 25 - 30 лет.

Эти данные нужно сравнить с вариантами обычного теплоснабжения , т.е. выполнить технико-экономический расчёт, и решить стоит ли применять ТСТ в Вашем конкретном случае или нет. Иногда на этой стадии лучше привлечь специалиста.

Если Ваше решение положительное, то в дело вступают проектировщики и комплектовщики, затем монтажники и наладчики и ТСТ готова к эксплуатации

По материалам компании «Инсолар»

Как устроен тепловой насос

Теперь мы знаем, что в тепловом насосе должно быть вещество, которое будет испаряться и конденсироваться, аппараты, в которых это происходит и устройства, которые меняют давление этого вещества.

Вещества для тепловых насосов те же, что и для холодильников и кондиционеров - хладоны или, по-старому, фреоны. Сейчас разработаны и применяются экологически безопасные марки этих веществ.

Испаритель и конденсатор - это теплообменники. В бытовом холодильнике испаритель (где отбирается теплота) расположен внутри камеры и самый холодный на ощупь. А конденсатор - это та самая горячая «решётка» позади камеры.

Устройство, которое повышает давление испарившегося вещества - компрессор (который в холодильнике гудит и трясётся). А для понижения давления используется дроссельное устройство или проще говоря, маленькое калиброванное отверстие.

Эти устройства объединены трубками в единый контур.

Компрессор сжимает пары хладона и при высоком давлении направляет в конденсатор, где хладон при высокой температуре конденсируется, отдавая теплоту, например, в отапливаемое помещение. Жидкий хладон продавливается через дроссель, давление падает и он поступает в испаритель, где готов испариться при низкой температуре, было бы поступление теплоты (например, из воздуха, или из грунта, или от вентиляционных выбросов). Потом пары хладона поступают в компрессор и цикл повторяется.

Вот как выглядит схема этого контура.

Чтобы компрессор работал, его надо подключить к электричеству. (Кстати, водяной насос тоже надо подключать к электричеству). Но на каждый затраченный киловатт-час электроэнергии тепловой насос вырабатывает от 2,5 до 5 киловатт-часов тепловой энергии. Соотношение величины вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициент трансформации. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина. Но и водяном насосе обычно чем больше разность уровней (напор насоса), тем меньше его производительность.

Откуда перекачивать теплоту

Вторичные энергетические ресурсы

В первую очередь надо посмотреть нет ли у нас под боком «ненужной», отработанной теплоты. Оказывается есть.

Все мы знаем что такое вентиляция: мы забираем чистый воздух и выбрасываем не очень чистый; зимой мы забираем морозный воздух, нагреваем его (либо в калориферах вентиляционных установок, либо установкой дополнительных радиаторов отопления), а затем выбрасываем в атмосферу, загрязняя её теплотой и влагой (Вы, наверное, заметили, что зимой в больших городах образуется смог из водяных паров, под ногами слякоть, в то время как за городом царит настоящая русская зима) и, при этом, теряя эту теплоту. Сотни миллионов таких вентиляционных систем различного типа работают во всём мире.

Все мы пользуемся горячей водой, используем её в производственных процессах. Подобно воздуху при вентиляции мы берём холодную воду, нагреваем её, используем, а затем сбрасываем в канализацию. И потом удивляемся откуда берутся в наших водоёмах экзотические водоросли и куда деваются привычные породы рыб. Так мы наносим ущерб природе, теряя при этом «ненужную» теплоту.

Эта «ненужная» теплота обычно имеет недостаточный уровень температуры, но её можно использовать, повышая уровень температуры с помощью тепловых насосов, одновременно защищая Природу. Эту теплоту обычно называют вторичными энергетическими ресурсами.

Таким образом, охлаждая тепловыми насосами выбрасываемый вентиляционный воздух и сточные воды, мы можем получить полезную теплоту достаточно высокого температурного уровня.

Наша информация. Интересно, что, охлаждая выбрасываемый вентиляционный воздух, мы одновременно выделяем из него влагу в виде конденсата, которую можно использовать для хозяйственных нужд.

Ну а если этих самых вторичных энергетических ресурсов недостаточно?

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Так называют ту энергию, которая ежеминутно поступает на землю от нашего светила - Солнца. Эта энергия существует в виде относительно тёплых окружающего воздуха и воды в водоёмах, в виде солнечных лучей. Словом - «солнце, воздух и вода нам полезны». Улавливая с помощью солнечных коллекторов солнечную энергию и передавая её тепловым насосам, охлаждая тепловыми насосами окружающий воздух или воду в близлежащих водоёмах, мы можем получить полезную теплоту.

Но зимой в нашем климате воздух слишком холодный, вода в водоёмах замерзает, а солнце светит далеко не всегда.

Но солнце нагревает не только воздух и воду, но и землю. Причём земля прогревается сильнее всего как раз к началу отопительного периода, накопив летнее тепло. Колебания температуры в грунте невелики, поступление теплоты стабильно. Достаточно разместить в грунте теплообменники (в виде змеевика на глубине 2 - 3 метра или в виде теплообменника «труба в трубе» в скважине глубиной от 30 до 60 метров. В наших климатических условиях этот вариант нетрадиционных возобновляемых источников энергии представляется наиболее выгодным.

Но, конечно, в первую очередь необходимо использовать вторичные энергетические ресурсы.

По материалам компании «Инсолар»