ClickCease

Репутація
понад УСЕ!

  • ua
  • ru

Сучасні та альтернативні

системи опалення

м. Львів, вул. Плугова 8
(р-н Лікарні швидкої допомоги)
  • ua
  • ru
Твердопаливні котли
Системи опалення
Теплові насоси
Газові котли
Продаж • Монтаж • Сервіс

Ефективність теплових насосів

Зміст:

  1. Принцип роботи теплового насосу
  2. Види енергії
    1. Ґрунт
    2. Вода
    3. Повітря
  3. Переваги та недоліки
  4. Вплив теплового насоса на екологію

Енергоносії стають дорожчими, а екологічна ситуація погіршується з кожним роком. Тому пошук альтернативних джерел опалення та підігріву води стає все актуальнішим. Ефективний тепловий насос може працювати як опалювальна система в зимовий період або як кондиціонер влітку для різних типів будинків (котеджів, адміністративних будівель, промислових приміщень), а також успішно використовуватись для підігріву води та підлоги.

В основі лежить зворотний цикл Карно: енергія береться з нижнього джерела тепла і транспортується в верхній. Прилад використовує електроенергію лише щоб забезпечити роботу компресорів та циркуляційних насосів, при цьому виробляє набагато більше тепла (приблизно в 5 разів) ніж опалювальні котли на будь-якому паливі. Важливо, що вироблення тепла відбувається без процесу горіння, тому не виділяється жодних шкідливих речовин. Також не потрібно турбуватись про доставку чи подачу палива. Робота насоса автоматизована, а управління відбувається за допомогою пульта дистанційного керування.

Принцип роботи теплового насосу

Теплові насоси поглинають низькопотенційне тепло з навколишнього середовища та передають його в систему теплопостачання споживачів у вигляді нагрітої води чи повітря. Передача тепла здійснюється робочим тілом – холодоагентом (фреоном). Електроенергія при цьому витрачається лише на переміщення фреону по системі за допомогою компресора точно так само, як у звичайному холодильнику.

Система працює як котел при опаленні і як кондиціонер при охолодженні. Взимку система передає тепло від джерела в будинок. Цей же цикл використовується і при нагріванні води. Влітку надлишки тепла з будинку передаються через теплообмінник в зворотному напрямку.

Основні компоненти:

  • конденсатор;
  • дросельний клапан;
  • випарник;
  • компресор.

Охолоджений теплоносій, проходячи по трубопроводу, що укладений у землю (або водойму), нагрівається на кілька градусів. Теплоносій, проходячи через теплообмінник, який називається випарником, віддає зібране з навколишнього середовища тепло у внутрішній контур насоса, заповнений холодоагентом. Холодоагент має дуже низьку температуру кипіння і, проходячи через випарник, перетворюється з рідкого стану в газоподібний. Це відбувається за низького тиску та температури -5 градусів.

З випарника газоподібне робоче тіло потрапляє в компресор, де стискається, що призводить до різкого підвищення температури. Далі гарячий газ надходить у другий теплообмінник, конденсатор. В конденсаторі відбувається теплообмін між гарячим газом і теплоносієм із зворотного трубопроводу системи опалення будинку. Фреон віддає своє тепло в систему опалення, охолоджується та знову переходить в рідкий стан, а нагрітий теплоносій надходить до опалювальних приладів.

Принцип роботи теплового насосу

Робочий цикл заснований на перенесенні температури холодоагентом внаслідок зміни тиску та фазового переходу (з рідкого стану в газоподібний і навпаки) під впливом механічної дії.

Види енергії

Тепловий нанос – це пристрій, що виробляє тепло із сонячної енергії, яка акумулюється в навколишньому середовищі. Джерелами тепла можуть служити ґрунтові води, повітря, ґрунт, водойми. Сучасні насоси можуть гарантувати стабільну та просту в управлінні опалювальну систему, експлуатація якої можлива впродовж цілого року. Існує кілька видів теплових насосів, які можна знайти на ринку опалювальних систем.

Класифікуються вони за способом відбору тепла. Коефіцієнт корисної дії та доцільність видобутку такого тепла може відрізнятися.

Три основні види енергії:

Ґрунт

Енергія для геотермального насоса береться з ґрунту за допомогою трубопроводу, по якому переміщається розсіл – суміш води та етиленгліколю. Ці типи теплових насосів відрізняються конструкцією:

  1. Горизонтальний колектор – монтаж теплових насосів не потребує значних капіталовкладень, однак вимагає великої площі ділянки без забудови чи затінення. Поліетиленові труби розміщуються на глибині нижче рівня промерзання землі (1,2-1,5 м). Тепловіддача залежить від типу ґрунту, його складу, вологості та коливається в межах 10-35 Вт/м2.

теплові насоси грунт

  1. Вертикальний зонд – монтаж потребує більших капіталовкладень, оскільки необхідно проводити бурові роботи на глибину 40-120 м. Починаючи від 20 метрів і глибше, ґрунт нагрівається не від сонячної енергії, а від надр землі, тому має стабільну температуру протягом усього року. У свердловину встановлюють пластикові труби, а порожнечу між ними та ґрунтом заповнюють фіксуючим терморозчином. Середній показник тепловіддачі – 50 Вт/м2.

теплові насоси вертикальний зонд

Вода

Система, що використовує воду для виробництва тепла, буде актуальна лише на ділянці, де на доступній глибині є ґрунтові води. Тоді пристрій буде використовувати теплову енергію ґрунтових вод, які завжди зберігають сталу температуру від 8 до 12 градусів.

Існує також можливість розміщення колектора теплообмінника на дні водойми. Вода характеризується високою теплоємністю, тому така система вважається однією з найефективніших. При використанні води як джерела тепла контур укладається на дно (не менше як на 2 метри глибини). Коефіцієнт перетворення енергії такий же, як і у горизонтального ґрунтового колектора: орієнтовне значення 35 Вт/м2.

Ефективність теплових насосів

Повітря

Повітря теж використовується для отримання тепла. Сучасні ефективні теплові насоси можуть обігрівати утеплені будинки і при температурі -25 градусів. Якщо тепла із зовнішнього контуру все ж недостатньо для опалення в сильні морози, можливе використання додаткового генератора тепла (бівалентна схема опалення). Коли температура на вулиці опускається нижче розрахункового рівня, в роботу включається електричний чи газовий котел. За такою схемою 70-90% теплового навантаження забезпечуватиме тепловий насос і лише при дуже низьких температурах вмикатиметься додатковий теплогенератор.

Суттєва перевага – це легке встановлення, що не вимагає ґрунтових робіт чи буріння свердловин. При плануванні системи варто звернути увагу на показники шуму.

теплові насоси повітря

Щоб правильно спроектувати та підібрати тип системи опалення, потрібно здійснити  розрахунок тепловтрат. Для цього необхідні такі дані:

  • з якого матеріалу зроблені дах, підлога, стіни, а також їх розміри та товщина;
  • кількість, розміри, тип вікон і дверей;
  • як влаштована вентиляція;
  • розташування фасадів відносно рози вітрів;
  • клімат.

На основі комплексного розрахунку можна дізнатись скільки енергії втрачає будинок. Усі ці втрати на 100% має компенсувати система опалення.

Залежно від кількості жильців слід також врахувати додатковий попит на енергію, необхідну для нагріву гарячої води для побутового споживання в розмірі, наприклад, 0,25 кВт на людину за стандартних умов.

Коефіцієнт ефективності (COP)

Теплові насоси використовують енергію ефективніше будь-яких котлів, що спалюють паливо. Величина ККД у них становить 300%: вони виробляють 3 кВт теплової енергії на кожен 1 кВт використаної електричної енергії. Проте згідно з законами термодинаміки це неможливо. Річ у тім, що під час розрахунку не враховуються інші безоплатні джерела енергії (повітря, вода), крім спожитої електрики. Тому для цих пристроїв ефективність визначається за допомогою коефіцієнта ефективності (COP), який дорівнюватиме в даному випадку – 3.

Є ще декілька показників:

  • SCOP – визначає продуктивність системи за різних температур повітря протягом року;
  • SPF – сезонний коефіцієнт продуктивності, який показує співвідношення виробленої теплової енергії за рік до всієї спожитої електроенергії;

Знаючи ці параметри, можна з більшою точністю розрахувати окупність придбаного устаткування.

Для порівняння, інші технології мають такі показники ефективності:

  • конденсаційні котли на: 90-96%;
  • звичайні котли газовому та рідкому паливі: 70-80%;
  • теплогенератори електричні: 35-45%.

При цьому термін окупності теплових насосів – 3-4 роки.

Переваги та недоліки

До переваг слід віднести:

  • економічність: для передачі в систему опалення 1 кВт теплової енергії установці необхідно затратити всього 0,2-0,35 кВт електроенергії;
  • універсальність: джерело тепла (земля чи повітря) знайдеться на будь-якій ділянці, навіть розташованій далеко від газових магістралей та високовольтних ліній;
  • безперебійне опалення будинку не залежить від примх погоди, постачальників дизельного палива або падіння тиску газу в мережі;
  • спрощенні вимоги до систем вентиляції приміщень та високий рівень пожежної безпеки;
  • всі процеси відбуваються в замкнутому герметичному контурі без відкритого полум’я чи диму;
  • всі системи функціонують з використанням замкнутих контурів і практично не вимагають експлуатаційних витрат, крім вартості електроенергії, необхідної для роботи обладнання;
  • реверсний режим роботи: влітку – охолоджує, взимку – нагріває;
  • надійність і простота в обслуговуванні: в процесі експлуатації система не потребує спеціального обслуговування, управління не вимагає особливих навичок та описане в інструкції;
  • компактність: модуль за розмірами не перевищує звичайний холодильник і практично безшумний;
  • довговічність: термін служби становить понад 25 років.

Недоліками можна вважати:

  • високу вартість обладнання;
  • складний та дорогий монтаж зовнішніх підземних або підводних теплообмінних контурів;
  • у повітряних теплових насосів порівняно низький коефіцієнт перетворення тепла через низьку температуру кипіння холодоагенту в зовнішньому випарнику;
  • усі типи систем найбільш ефективно працюють в режимі 35-45 градусів.

Незважаючи на те, що використання теплових насосів для систем опалення пов’язано зі значними початковими витратами у порівнянні зі звичайними системами, що використовують традиційні опалювальні теплогенератори, протягом короткого періоду експлуатації цих систем сумарні витрати знижуються приблизно в 3-5 разів і продовжують подальше зниження з плином часу.

Вплив теплового насоса на екологію

Раціональне використання паливно-енергетичних ресурсів є однією з найактуальніших проблем сьогодення. Одним з перспективних шляхів розв’язання цієї проблеми є застосування нових енергозберігаючих технологій, заснованих на використанні нетрадиційних джерел енергії. Теплопостачання та холодопостачання за допомогою теплових насосів відноситься до області екологічно чистих енергозберігаючих технологій та набуває все більшого поширення в світі.

Ця технологія, поряд з використанням сонячної, вітрової енергії, енергії океану та ін., за висновком цілого ряду авторитетних міжнародних організацій відноситься до найперспективніших технологій XXI століття. За кордоном її широко застосовують для теплопостачання офісних і житлових будівель понад 30 років. У 2009 році в світі кількість приладів, що використовують тепло ґрунту, перевищило 2,8 млн. Їх сумарна теплова потужність склала 35 ГВт. До прикладу, у Швеції близько 95% будинків оснащені такими системами, а це гідний показник.

Вплив теплового насоса на екологію

Вони екологічно чисті, адже працюють без спалювання традиційних енергоносіїв, що дозволяє істотно зменшити викиди вуглекислого газу, чадного газу та оксидів азоту в атмосферу, а також надзвичайно економічні, оскільки витрачаючи 1 кВт електроенергії (в залежності від режиму роботи та умов експлуатації) виробляють до 3-5 кВт теплової енергії. Фреони, що в них використовуються, не містять хлору і абсолютно безпечні для озонового шару планети.

Зростання вартості природного газу, а також підключення до електричних і теплових мереж без сумніву сприяє популяризації цієї альтернативної системи опалення. Вже зараз деякі забудовники та власники приватних будинків успішно її використовують. І їх кількість щороку збільшуватиметься.


Хочете отримати консультацію?

+38 (067) 100-12-74 +38 (050) 100-12-74

Aбо залишайте заявку

Безкоштовно

НАШІ ФАХІВЦІ З РАДІСТЮ ВАМ ДОПОМОЖУТЬ


Comments are closed.

© Економтепло пропонує: твердопаливні котли, котли на тверде паливо, котли на дровах, піролізні котли, котли на твердому паливі, сонячні колектори, сонячні батареї газові котли за доступними цінами та доставкою по всій території України.