Корзина
32 отзыва
ТРИНЕРГИЯ
Эффективность и перспективы использования тепловых насосов

Эффективность и перспективы использования тепловых насосов

Эффективность и перспективы использования тепловых насосов
Эффективность и перспективы использования тепловых насосов

21.08.12

 

Эффективность

 

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина.

 

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество источника низкопотенциального тепла, стремясь не сильно его охлаждать. Тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса (масса воды в скважине или в земляном контуре была значительно больше массы воды в радиаторах и водяном полу). Для этого, также, необходимо увеличивать площади теплообмена, чтобы перепад температур между источником тепла и холодным рабочим телом, а также между горячим рабочим телом и отапливаемой средой был поменьше. Это снижает затраты энергии на отопление, но приводит к росту габаритов и стоимости оборудования.

 

 

 Условный КПД тепловых насосов

Даже современные парогазотурбинные установки на электростанциях выделяют большое количество тепла, что и используется в когенерации. Тем не менее, при использовании электростанций, которые не генерируют попутное тепло (солнечные батареи, ветряные электростанции, топливные элементы) применение тепловых насосов имеет смысл, так как такое преобразование электрической энергии в тепловую более эффективно, чем использование обычных электронагревательных приборов.

 

В действительности приходится учитывать накладные расходы по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии (то есть услуги электрических сетей). В результате отпускная цена электричества в 3-5 раз превышает его себестоимость, что приводит к малой финансовой эффективности использования тепловых насосов по сравнению с газовыми котлами при доступном природном газе. Однако, отсутствие газа во многих районах приводит к необходимости выбора между обычным преобразованием электрической энергии в тепловую и с помощью теплового насоса, который в данной ситуации гораздо более эффективен.

 

Непосредственный теплообмен DX

Хладагент (антифриз) подаётся непосредственно к источнику земного тепла по медным трубкам — это обеспечивает высокую эффективность геотермальной отопительной системы.

 

Испаритель устанавливают в грунт горизонтально ниже глубины промерзания или в скважины диаметром 40-60 мм пробуренные вертикально либо под уклоном (к примеру 45 град) до глубины 15-30 м. Благодаря такому инженерному решению устройство теплообменного контура производится на площади всего несколько квадратных метров, не требует установки промежуточного теплообменника и дополнительных затрат на работу циркуляционного насоса.

 

Примерная стоимость отопления современного утеплённого дома площадью 120м2 Калининградская область 2012 год. (Годовое энергопотребление 20 000 кВт*ч)

 

Тип системы отопления

Цена (руб/кВт*ч)

Эффективность

Годовые затраты

Геотермальные DX с воздушной системой отопления

3.8 Руб

440 %

17 200 Руб

Геотермальные DX

3.8 Руб

400 %

19 450 Руб

Природный газ

1,2

80 %

21 000 Руб

Класические геотермальные насосы

3.8 Руб

350 %

21 700 Руб

Воздушный тепловой насос

3.8 Руб

260 %

28 000 Руб

Диз. топливо

35 Руб\литр

80 %

72 000 Руб

Пропан

35 Руб\кг

80 %

75 000 Руб

Электрические

3.8 Руб

100 %

76 000 Руб

 

Преимущества и недостатки

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. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с кпд до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

 

Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».

 

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 её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.

 

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

 

Хотя идея, высказанная лордом Кельвином в 1852 году, была реализована уже спустя четыре года, практическое применение теплонасосы получили только в 30-х годах прошлого века. В западных странах тепловые насосы применяются давно — и в быту, и в промышленности. Сегодня в Японии, например, эксплуатируется более 3 миллионов установок, в Швеции уже в 2006 году более 500 000 домов обогревалось тепловыми насосами различных типов.

 

К недостаткам тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования. Этот недостаток компенсируется тем, что для теплового насоса нет необходимости обустраивать отдельное помещение под котельную с соблюдением дорогостоящих технических норм, как в случае с газовым котлом.

 

Перспективы

Для установки теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $300–1200 на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы до 20 лет до капитального ремонта. Капитальный ремонт, как правило, ограничивается заменой компрессора (подобно тому, что устанавливается в холодильниках).

 

Ещё более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды).

 

Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем горячая.

 

Ограничения применимости тепловых насосов

Основным недостатком теплового насоса является обратная зависимость его эффективности от разницы температур между источником теплоты и потребителем. Это накладывает определённые ограничения на использование систем типа «воздух — вода». Реальные значения эффективности современных тепловых насосов составляют порядка СОР=2.0 при температуре источника −20 °C, и порядка СОР=4.0 при температуре источника +7 °C. Это приводит к тому, что для обеспечения заданного температурного режима потребителя при низких температурах воздуха необходимо использовать оборудование со значительной избыточной мощностью, что сопряжено с нерациональным использованием капиталовложений (впрочем, это касается и любых других источников тепловой энергии). Решением этой проблемы является применение так называемой бивалентной схемы отопления, при которой основную (базовую) нагрузку несет тепловой насос, а пиковые нагрузки покрываются вспомогательным источником (газовый или электрокотел). Оптимальная мощность теплонасосной установки составляет 60…70 % от необходимой установленной мощности, что также влияет на закупочную стоимость установки отопления тепловым насосом. В этом случае тепловой насос обеспечивает не менее 95 % потребности потребителя в тепловой энергии за весь отопительный сезон. При такой схеме среднесезонный коэффициент преобразования энергии для климатических условий Центральной Европы равен порядка СОР=3. Коэффициент использования первичного топлива для такой системы легко определить, исходя из того, что КПД тепловых электростанций составляет от 40 % (тепловые электростанции конденсационного типа) до 55 % (парогазовые электростанции). Соответственно, для рассматриваемой теплонасосной установки коэффициент использования первичного топлива лежит в пределах 120 %…165 %, что в 2…3 раза выше, чем соответствующие эксплуатационные характеристики газовых котлов (65 %) или систем центрального отопления (50…60 %). Понятно, что системы, использующие геотермальный источник теплоты или теплоту грунтовых вод, не имеют этого недостатка. Следствием этого же недостатка является необходимость использования низкотемпературных систем отопления (системы поверхностного нагрева типа «теплый пол», воздушные системы отопления с применением фен-койлов и т. п.). Однако это ограничение касается только устаревших радиаторных систем отопления, практически не находящих применения в современных технологиях строительства.

 

COP

COP — от английского (Coefficient of performance) Коэффициент полезного действия теплового насоса. Представляет собой отношение тепла на выходе «теплового резервуара» к потребляемой мощности. COP был создан для сравнения тепловых насосов по энергоэффективности.

Источник: По материалам Википедии

Производитель
ТОП ПРОДАЖ

Информация для покупателя:

Индивидуальный предприниматель Иванов Алексей

Беларусь Гомель ул. Карповича, 21

Дата регистрации в Торговом реестре/Реестре бытовых услуг 20.03.2015

Номер в Торговом реестре/Реестре бытовых услуг/Регистре производителей товаров без номера , Республика Беларусь

Регистрационный номер ЕГР 490966758

УНП 490966758

Регистрационный орган Администрация Советского района г. Гомеля

Дата регистрации компании 01.08.2012

Ссылка на свидетельство/лицензию

Режим работы:

День Время работы Перерыв
Понедельник 10:00 — 19:00
Вторник 10:00 — 19:00
Среда 10:00 — 19:00
Четверг 10:00 — 19:00
Пятница 10:00 — 19:00
Суббота 10:00 — 16:00
Воскресенье 10:00 — 16:00