Тепловой насос — это универсальный прибор, сочетающий в себе отопительный
котел, источник горячего водоснабжения и кондиционер. Основное отличие от всех
остальных источников тепла заключается в исключительной возможности использовать
возобновляемую низкотемпературную энергию окружающей среды на нужды отопления
и нагрева воды. Порядка 80% от выдаваемой мощности тепловой насос фактически
"выкачивает" из окружающей среды используя рассеянную энергию Солнца.
Как работает тепловой насос? Холодильник, всем известно, переносит тепло из
внутренней камеры на радиатор и мы пользуемся холодом внутри холодильника.
Тепловой насос — это холодильник "наоборот". Он переносит рассеянное тепло
из окружающей среды в наш дом. В этом и кроется "чудо" — КПД намного превосходящее
100%.
Теплоноситель (в роли которого выступает вода или рассол), взявший несколько
градусов из окружающей среды, проходит через теплообменник теплового насоса,
называемый испарителем, и отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний
контур теплового насоса. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом,
который имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается
из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре
5°С. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается
до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во
второй теплообменник — конденсатор, где происходит теплообмен между горячим
газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент
отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое
состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным
приборам.
К очевидным преимуществам теплового насоса можно отнести:
- экономичность. Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД
(от 300% до 800%) и позволяет получить на 1 кВт фактически затраченной энергии
3–8 кВт тепловой энергии или до 2,5 кВт мощности по охлаждению на выходе; - экологичность. Экологически чистый метод отопления и кондиционирования
как для окружающей среды так и для людей, находящихся в помещении. Применение
тепловых насосов — это сбережение невозобновляемых энергоресурсов и защита
окружающей среды, в том числе и путем сокращения выбросов СО2 в
атмосферу. Тепловые насосы установки, осуществляя обратный термодинамический
цикл на низкокипящем рабочем веществе, черпают возобновляемую низко потенциальную
тепловую энергию из окружающей среды, повышают ее потенциал до уровня, необходимого
для теплоснабжения, затрачивая в 1,2–2,3 раза меньше первичной энергии, чем
при прямом сжигании топлива; - безопасность. Нет открытого пламени, нет выхлопа, нет сажи, нет запаха
солярки, исключена утечка газа, разлив мазута. Нет пожароопасных хранилищ
для угля, дров, мазута или солярки; - надежность. Минимум подвижных частей с высоким ресурсом работы. Независимость
от поставки топочного материала и его качества. Защита от перебоев электроэнергии.
Практически не требует обслуживания. Срок службы теплового насоса составляет
15–25 лет; - комфорт. Тепловой насос работает бесшумно (не громче холодильника), а погодозависимая
автоматика и мультизональный климатический контроль создают комфорт и уют
в помещениях; - гибкост. Тепловой насос совместим с любой циркуляционной системой отопления,
а современный дизайн позволяет устанавливать его в любых помещениях; - универсальность по отношению к виду используемой энергии (электрической
или тепловой); - широкий диапазон мощностей (от долей до десятков тысяч киловатт).
Область применения тепловых насосов поистине безгранична. Все вышеуказанные
преимущества этого оборудования позволяют легко решать вопросы теплоснабжения
городского комплекса и объектов, расположенных вдали от коммуникаций — будь
то фермерское хозяйство, коттеджный поселок или АЗС на трассе. В целом тепловой
насос универсален и применим как в гражданском, промышленном так и в частном
строительстве.
На сегодняшний день тепловые насосы широко применяются во всем мире. Количество
тепловых насосов, работающих в США, Японии и Европе, исчисляется десятками
миллионов штук.
Производство тепловых насосов в каждой стране, прежде всего, ориентировано
на удовлетворение потребностей внутреннего рынка. В США и Японии наибольшее
применение получили теплонасосные установки (ТНУ) класса "воздух–воздух" для
отопления и летнего кондиционирования воздуха. В Европе — ТНУ класса "вода–вода"
и "вода–воздух". В США исследованиями и производством тепловых насосов занимаются
более шестидесяти фирм. В Японии ежегодный выпуск ТНУ превышает 500 тысяч единиц.
В Германии ежегодно вводится более 5 тысяч установок. В Швеции и странах Скандинавии
эксплуатируются, в основном, крупные ТНУ. В Швеции уже к 2000 году эксплуатировалось
более 110 тысяч теплонасосных станций (ТНС), 100 из которых имели мощность
около 100 МВт и выше. Наиболее мощная ТНС–320 МВт работает в Стокгольме.
 |
Популярность тепловых насосов в Западной Европе, США и странах ЮгоВосточной
Азии во многом обусловлена мягкими климатическими условиями в этих регионах
(с плюсовой средней температурой зимой), высокими ценами на топливо и наличием
целевых государственных программ поддержки этого направления климатического
рынка.
Ситуация с тепловыми насосами в нашей стране принципиально иная, и на то есть
свои причины. Во–первых, особенности российского климата с минусовой средней
температурой зимой предъявляют особые требования к параметрам тепловых насосов
и условиям их установки. В частности, при возрастании мощности теплового насоса
встает проблема теплосъема, так как теплоотдача сред (водоем, грунт, воздух)
ограничена и достаточно мала.
 |
 |
| "воздух-вода" | "вода-вода", проточный |
 |
 |
| "рассол-вода", вертикальный теплообменник | "рассол-вода", горизонтальный теплообменник |
 |
|
| "рассол-вода", горизонтальный теплообменник в озере, реке… |
|
Кроме того, в России искусственно занижены цены на газ и об ощутимых экономических
выгодах от использования такого рода оборудования говорить не приходится, особенно
при отсутстви культуры потребления и экономии электроэнергии. У нас нет государственной
поддержки программы энергозамещения, не было и нет отечественных производителей
тепловых насосов.
Вместе с тем, потребности России в таком оборудовании огромные и востребованной
представляется вся "линейка" тепловых насосов мощностью 5, 10, 25, 100 и 1000
кВт. Так, в средней полосе России для отопления дома площадью 100 м2 необходимо
иметь тепловую мощность в 5–10 кВт, а насоса с тепловой мощностью 100 кВт достаточно
для отопления типовых школ, больниц и административных зданий. Тепловые насосы
мощностью 1000 кВт удобны для задач возврата тепловых отходов, использования
горячих источников. По оценкам специалистов, стоимость установки теплового
насоса в российских условиях оценивается примерно от 300 долларов США за 1
кВт тепловой мощности при сроке окупаемости оборудования от двух до четырех
лет, что в первую очередь зависит от цен на топливо и климатических условий
конкретного региона.
Введение в эксплуатацию порядка 100 тысяч тепловых насосов суммарной тепловой
мощностью в 2 ГВт позволит дать тепло 10 миллионам человек при среднем сроке
службы теплового насоса в 15 лет. Объем продаж такого оборудования может составить
более полумиллиарда долларов в год.
По материалам ПКФ "РАДА"
