Источники возобновляемой энергии. Тепловой насос

Тепловой насос – это альтернативный источник энергии для системы отопления вашего дома и горячего водоснабжения, а также тепловой насос одновременно может служить источником для системы кондиционирования. Основное отличие теплового насоса от других генераторов тепловой энергии (электрических, газовых и дизельных) заключается в том, что при производстве тепла до 80 процентов энергии извлекается из окружающей среды. Тепловой насос «выкачивает» солнечную энергию из грунта, водоёма или скальной породы накопленную за теплое время года.

К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт•ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт/ч электроэнергии. Кроме того, тепловой насос не сжигает топлива и не производит вредных выбросов в атмосферу. Он не требует специальной вентиляции помещений и абсолютно безопасен. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

Еще одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы. Тепловой насос надежен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции. Важной особенностью системы является ее сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.

Тепловой насос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

Тепловые насосы – это экологически чистые компактные установки, современная технология энергосбережения и экономия энергоресурсов, это источник получения альтернативной тепловой энергии систем отопления и горячего водоснабжения для коттеджей и производственных помещений.

Принип действия

Принцип действия теплового насоса аналогичен принципу действия холодильника, разница лишь в том, что в случае теплового насоса аккумулируется не холод, а тепло. Тепловой насос имеет четыре основных элемента: испаритель, компрессор, конденсатор и сбросной клапан. В испарителе хладагент нагревается до температуры 6-8 ºС отобранной из окружающей среды (от земли, воды, воздуха), закипает и испаряется. Полученный пар сжимается компрессором и при росте давления температура хладагента поднимается до 35-65 ºС. Эта температура отдается через теплообменник конденсатора рабочей жидкости отопительного контура и хладагент обратно конденсируется. Сбросной клапан сбрасывает давление в конденсаторе перепуская хладагент в испаритель. Цикл замыкается.

Теоретически применение тепловых насосов для обогрева помещений гораздо эффективнее газовых котлов. Современные парогазотурбинные установки на электростанциях имеют КПД, существенно превышающий КПД газовых котлов. В результате при переходе электроэнергетики на современное оборудование и при применении тепловых насосов можно получить экономию газа до 10 раз в сравнении с газовыми котлами.

Сравнительные характеристики различных типов отопительных установок мощностью 10,8 кВт/час

Уже на данный момент тепловые насосы являются более экономичными источником получения тепла, чем котлы на дизельном топливе или электрическое отопление, а в ближайшем будущем, когда цены на энергоносители сравняются с европейскими, они станут бесспорными лидерами, и будут превосходить даже газовые котлы.

Работа теплового насоса в бивалентном режиме

При малом теплопотреблении работает только тепловой насос, а при повышенном теплопотреблении автоматически дополнительно включается дровяной котел.

Принципиальная схема работы теплового насоса в бивалентном режиме с дровяным котлом.

Виды тепловых насосов

Скважина

Бесплатным источником тепла являются земные недра. Использование тепла земли является экологически чистой, надёжной и безопасной технологией. Установка может быть внедрена даже на участке земли малой площади. Установка не оказывает влияние на уровень грунтовых вод, так как грунтовые воды в данном процессе не задействованы.

Если у вас имеется колодец с достаточным потоком грунтовой воды, он также может использоваться в качестве теплового источника. Насос используется для перекачки воды в устройство теплоотдачи внутри теплового насоса, который снабжает теплом ваши радиаторы и нагревает воду.

Не исключается возможность бурения нового колодца. Влияние скважин на ваш сад будет минимальным.

Грунт

Тепловые насосы могут использовать в качестве источника тепла энергию грунта Вашего земельного участка. Сохраненная в почве солнечная энергия подарит комфортное тепло даже в холодные дни.

Трубопровод, в котором циркулирует неядовитая жидкость, зарывается в землю на глубину 1 м. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами – 0,8..1 м.

Водоём

Если поблизости находится озеро, река или большой водоем, водоемное тепло является хорошим альтернативным вариантом. Коллектор опускают на дно, и тепло извлекают даже в холодные зимние дни. Важно, чтобы коллектор снабжался специальным якорным устройством, предотвращая всплытие на поверхность.

Трубопровод, в котором циркулирует неядовитая жидкость, зарывается в землю на глубину 1 м. Минимальное расстояние между соседними трубопроводами – 0,8..1 м.

Воздух

Тепловой насос добывает тепло снаружи и передает ее в помещения. Принцип заключается в следующем: это закрытая система, в которой жидкий охлаждающий агент извлекает тепло из окружения в испарителе (снаружи дома) и превращается в пар.

Компрессор сжимает охлаждающий агент, повышая его температуру в значительной степени. Горячая жидкость поступает в конденсатор (внутри дома), где он отдает тепло. После этого давление понижается в дросселирующем вентиле, жидкость возвращается в испаритель. Цикл повторяется, пока работает компрессор. Таким образом, производится остаточное тепло, поскольку температура, образующаяся в системе, намного больше количества электричества, израсходованного для работы компрессора и вентилятора.