О компании
Тепловые насосы: побеждающая альтернатива
В последние годы в климаттехнике, системах обогрева вопрос номер один – это экономичность и энергоэффективность, которые напрямую связаны и с экологической безопасностью. И в это связи все более перспективными выглядят тепловые насосы.
Современная эффективность
Классические системы теплоснабжения крайне малоэффективны. Температура носителя на выходе в них – ниже 100 градусов для воды и ниже 50 для воздуха. При этом продукты в котельной нагреваются до 1500 градусов, расходуется топливо или электроэнергия.
Тепловые насосы используют природные низкотемпературные источники тепла для отопления и горячего водоснабжения. Они и по сей день остаются чем-то малознакомым для отечественного потребителя, однако в Европе уже находят широкое применение.
Принцип же работы теплового насоса был описан еще в 1824 г. в работах Сади Карно. Практическую, работающую систему разработал Вильям Томпсон в 1852 г. Она называлась «умножитель тепла» и показывала, как холодильную машину можно использовать для отопления.
Тепловой насос переносит тепловую энергию от источника низкопотенциальной тепловой энергии (наружный воздух, речная вода, подземные воды) к потребителю с более высокой температурой. Это похоже на работу холодильника, только наоборот: конденсатор не сбрасывает тепло в окружающую среду, а использует ее для потребителя.
История теплонасосов
Холодильные машины получили распространение уже в конце XIX века, но тепловые насосы развились лишь в 20-х и 30-х годах. Холдейн описал в 1930 г. домашний тепловой насоса для отопления и горячего водоснабжения. Насос использовал тепло окружающего воздуха. Первая в Европе крупная теплонасосная установка заработала в Цюрихе в 1938-1939 годах, с использованием тепла речной воды и хладагент. Она подавала в ратушу воду с температурой 60 градусов и имела мощность 175 кВт., а летом работала на охлаждение.
Для отопления крупного здания, объемом 14200 куб.м., тепловой насосов впервые использовали также в Англии, в Норвиче. Тепло бралось из речной воды. Хладагент – двуокись серы, коэффициент преобразования 3.
В исторических обзорах часто упоминается экспериментальная теплонасосная установка в Лондоне, в концертном зале "Ройял фестивал холл", мощностью 2.7 мВт. В режиме обогрева температура подаваемой воды – 71 градус, в режиме охлаждения - 4 градуса. Дополнительно использовалось тепло от системы охлаждения газового приводного двигателя компрессора. Хладагент – R12, достигнут коэффициент преобразования - 5,1.
КОП (СОР) – коэффициент преобразования равен отношению отведенного тепла Qh при температуре Th к подведеной работе внешнего двигателя W.
КОП = Qh/W
Применение тепловых насосов сегодня
Производство тепловых насосов на протяжении последних 30 лет непрерывно растет. В Японии и США распространены тепловые насосы «воздух-воздух». В Европе — «вода-вода» и «вода-воздух». В США исследованиями и производством тепловых насосов занимаются более 60 фирм. В Японии выпускается 500 тысяч единиц теплонасосов в год. В странах Скандинавии эксплуатируются, в основном, крупные тепловые насосные установки, уже к 2000 году в Швеции было более 110 тысяч теплонасосных станций (ТНС), 100 из которых имели мощность около 100 МВт и выше.
По прогнозам Международного энергетического агентства, к 2050 году теплонасосы обеспечат мировых половину потребностей в тепле.
В нашей стране сегодня используется практически без исключений газовое отопление. Но теплонасос выгоднее и удобнее как для крупных помещений, так и для частных домов. Чтобы установить газовый котел, требуются дымоход, вентиляция, набор разрешительных документов. А подвод газопровода вообще может достигать баснословных сумм, если магистраль расположена в удалении. Применение тепловых насосов исключает все это.
К тому же сейчас создаются климатические системы нового поколения, в основе которых лежит возможность получения тепловой энергии из окружающей воздушной среды (без использования хладагентов таких как фреон и прочие). Например, созданный в УПЭК принципиально новый тепловой насос на воздушном цикле является альтернативой как традиционным (сжигание топлива, электронагрев), так и дорогостоящим «зеленым» технологиям, а киловатт получаемого тепла значительно дешевле, полученного традиционными способами. И в отличие от хорошо известных грунтовых тепловых насосов, воздушная климат-система УПЭК не требует дорогостоящих монтажных и строительных работ.
В Украине уже рассматривается законопроект, предусматривающий отнесение тепловых насосов к оборудованию, которое использует возобновляемые источники энергии (конечно это так и есть, но нужно еще привести закон в соответствие с действительностью). Принятый закон будет способствовать внедрению теплонасосов в эксплуатацию, и сократит отставание от развитых стран. Это соответствует и Директиве Европарламента и Совета 2009/28/ЕС о поощрении к использованию энергии, произведенной из возобновляемых источников энергии.
