Вопрос 32

«Тепловые насосы (ТНУ) как оборудование получения энергии необходимого потенциала из низкопотенциальных ВЭР»

Тепловой насос – термодинамическая установка, в которой теплота от низкопотенциального источника передается потребителю при более высокой температуре. При этом затрачивается механическая энергия. Большую перспективу представляет использование тепловых насосов в системах горячего водоснабжения (ГВС) зданий. Источником низкопотенциальной тепловой энергии может быть тепло как естественного, так и искусственного происхождения. В качестве естественных источников низкопотенциального тепла могут быть использованы: • тепло земли (тепло грунта); • подземные воды (грунтовые, артезианские, термальные); • наружный воздух. В качестве искусственных источников низкопотенциального тепла могут выступать: • удаляемый вентиляционный воздух; • канализационные стоки (сточные воды); • промышленные сбросы; • тепло технологических процессов; • бытовые тепловыделения. Таким образом, существуют большие потенциальные возможности использования энергии вокруг нас, и тепловой насос представляется наиболее удачным путем реализации этого потенциала. Ранее тепловой насос использовался в первую очередь для кондиционирования (охлаждения) воздуха. Система была способна также обеспечить определенную отопительную мощность, в большей или меньшей степени удовлетворяющую потребности в тепле в зимний период. Однако характеристики этого оборудования стремительно меняются: сейчас во многих странах Европы тепловые насосы используются в отоплении и ГВС. Такое положение связано с поиском экологичных решений: вместо традиционного сжигания ископаемого топлива – использование альтернативных источников энергии, например, солнечной. Для массового потребителя одним из наиболее предпочтительных вариантов использования

нетрадиционных источников энергии является использование низкопотенциального тепла посредством тепловых насосов. Существуют разные варианты классификации тепловых насосов. • тепловые насосы только для отопления и/или горячего водоснабжения, применяемые для обеспечения комфортной температуры в помещении и/или приготовления горячей санитарной воды; • интегрированные системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление помещений, охлаждение, приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха. Подогрев воды может осуществляться либо отбором тепла перегрева подаваемого газа с компрессора, либо комбинацией отбора тепла перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора. Тепловые насосы, предназначенные исключительно для приготовления горячей санитарной воды, зачастую в качестве источника тепла используют воздух среды, но равным образом могут использовать и отводимый воздух. Источники низкопотенциальной тепловой энергии Тепловой насос предназначен для использования энергии, получаемой от источника тепла низкой температуры. Тепловые, энергетические и экономические характеристики тепловых насосов тесно взаимосвязаны с характеристиками источников, из которых насосы берут тепло. В качестве источников тепла в небольших системах на базе тепловых насосов широко используются наружный и отводимый воздух, почва и подпочвенная вода, для систем большой мощности применяются морская, озерная и речная вода, геотермические источники и грунтовые воды.

Воздух Наружный воздух, будучи совершенно бесплатным и общедоступным, является наиболее предпочитаемым источником тепла. Тем не менее тепловые насосы, применяющие именно воздух, имеют фактор сезонной нагрузки (SPF) в среднем ниже на 10-30 % по сравнению с водяными тепловыми насосами. Еще один источник тепла в жилых и торгово-административных сооружениях – отводимый вентиляционный воздух. Тепловой насос регенерирует тепло из отводимого воздуха и обеспечивает приготовление горячей воды или теплого воздуха для отопления помещений.

ВОПРОС№ 33

«Примеры использования ТНУ в разных странах мира. Экономика применения ТНУ»

Ранее тепловой насос использовался в первую очередь для кондиционирования (охлаждения) воздуха. Система была способна также обеспечить определенную отопительную мощность, в большей или меньшей степени удовлетворяющую потребности в тепле в зимний период. Однако характеристики этого оборудования стремительно меняются: сейчас во многих странах Европы тепловые насосы используются в отоплении и ГВС. Такое положение связано с поиском экологичных решений: вместо традиционного сжигания ископаемого топлива – использование альтернативных источников энергии, например, солнечной. Для массового потребителя одним из наиболее предпочтительных вариантов использования

нетрадиционных источников энергии является использование низкопотенциального тепла посредством тепловых насосов. Тепловой насос – термодинамическая установка, в которой теплота от низкопотенциального источника передается потребителю при более высокой температуре. При этом затрачивается механическая энергия. Большую перспективу представляет использование тепловых насосов в системах горячего водоснабжения (ГВС) зданий. • тепловые насосы только для отопления и/или горячего водоснабжения, применяемые для обеспечения комфортной температуры в помещении и/или приготовления горячей санитарной воды; • интегрированные системы на основе тепловых насосов, обеспечивающие отопление помещений, охлаждение, приготовление горячей санитарной воды и иногда утилизацию отводимого воздуха. Подогрев воды может осуществляться либо отбором тепла перегрева подаваемого газа с компрессора, либо комбинацией отбора тепла перегрева и использования регенерированного тепла конденсатора. Тепловые насосы, предназначенные исключительно для приготовления горячей санитарной воды, зачастую в качестве источника тепла используют воздух среды, но равным образом могут использовать и отводимый воздух. Следует отметить, что постепенно увеличивается предложение тепловых насосов класса реверсивные “воздух-вода”, чаще всего поставляемых в комплекте с расширительным баком и насосным агрегатом. По отдельному заказу поставляется накопительный резервуар. Такие тепловые насосы можно врезать непосредственно в существующие водопроводные системы. В Германии и других странах Северной Европы распространены тепловые насосы, которые используют тепло, содержащееся в грунте. Диапазон тепловой мощности разработанных моделей самый широкий – от 5 до 70 кВт. По данным на 1997 год из 90 млн. тепловых насосов, установленных в мире, только около 5 %, или 4,28 млн. аппаратов, смонтировано в Европе. Совсем немного по сравнению с 57 млн. систем, имеющихся в Японии, где такое оборудование является основным в обеспечении отопления жилого фонда. В Соединенных Штатах насчитывается 13,5 млн. установленных агрегатов, а еще только развивающийся китайский рынок достиг уровня 10 млн. систем.

Тепловые насосы – это холодильные машины, предназначенные для выработки и преобразования тепла(холода) с как можно большим коэффициентом по отношению к затрачиваемому электричеству. Т.е. смысл тепловых насосов в экономии электроэнергии при получении(“переноса”) тепла(холода), необходимого потребителю. Бытовые цифры и факты:

– при непонятном рядовому пользователю процессе(кто из читающих знает что это радиация?) при выработке тепла обычными теплогенераторами на электричестве, будь то простой электрический нагреватель (ТЭН), тепловентилятор или электрокотел при затратах 1кВт в час электроэнергии выделяется для потребителя около 1 кВт тепла в час. Приблизительно 1кВт тепла нужно для отопления 10 м2 помещения.Кондиционер так же – посмотрите в паспорте – потребляемая мощность например 800Вт/ч, тепловая мощность – 2,2кВт/ч, холодопроизводительность – 1,8кВт/ч – т.е. потребляемая мощность в несколько раз меньше того количества тепла или холода, которое дает устройство. Насколько тепловой насос выгоднее кондиционера? Экономия для 100м2 около 2у.е./день, 6600-2000/2=2300 рабочих дня требуется для того, чтобы тепловой насос окупил себя относительно кондиционера! Но в Украине, как и в России, не всегда кондиционер работает с “тройной экономией” по теплу – когда за окном холодает ниже -10 градусов (может меньше – определенные цифры для разных моделей-производителей кондиционеров) – то эффективность теплового кондиционера значительно снижается. Земляной тепловой насос, использующий теплоту грунта, равную в Украине около +8 – +10С (а не наружного воздуха, как кондиционер) всегда работает одинаково эффективно – в этом его и преимущество!