23 Травня 2016
Теплові насоси допомагають зберегти клімат.
Статистика говорить про те, що у благополучній Німеччині з 18 мільйонів установок опалення відповідають сучасним технічним вимогам не більше 20%. Це означає, що є до чого прагнути, і простір для модернізації опалювальних систем величезний навіть у розвиненій Європі. Оптимальним рішенням для покращення ситуації стають відновлювані джерела енергії. Одним із найперспективніших рішень проблеми опалення та гарячого водопостачання є такий пристрій як тепловий насос. На жаль, ця технологія майбутнього може використовуватися не у всіх випадках, незважаючи на те, що різні теплові насоси використовують різні джерела енергії та можуть відрізнятися за конструкцією та потужністю.
Щоб пояснити принцип дії теплового насоса, можна навести як приклад, звичайний холодильник. Цей добре відомий всім нам пристрій отримує тепло, що виділяється продуктами, але не використовує його, а просто розсіює. Тепловий насос також отримує тепло, але з повітря і передає його середовищу, яке необхідно нагріти, у нашому випадку – це теплоносій у системі опалення або вода в системі водопостачання. Для цього процесу тепловий насос використовує теплоносій, що має дуже низьку температуру кипіння. При проходженні через джерело тепла, наприклад повітря, теплоносій випаровується, одержуючи ззовні енергію. Компресором пристрою виробляється зрідження теплоносія, при цьому агрегатний стан цієї речовини змінюється на газоподібний, а температура значно підвищується. Це тепло передається через теплообмінники теплоносія системи опалення або гарячого побутового водопостачання. На ці потреби витрачається 60-65% енергії, а решта споживає систему для власного енергозабезпечення.
По своїй суті теплові насоси можуть вважатися сонячними батареями, але тільки отримують енергію вони з повітря, ґрунту та води. Теплові насоси розрізняються за джерелами тепла і середовищам, що використовуються: вода-вода, повітря-вода, а також сольовий розчин-вода. Підбір джерел тепла для кожного випадку індивідуальний і залежить від безлічі факторів, у тому числі і від того, новим є будівля, яка збирається опалювати тепловим насосом або реконструюється.
По своїй суті теплові насоси можуть вважатися сонячними батареями, але тільки отримують енергію вони з повітря, ґрунту та води. Теплові насоси розрізняються за джерелами тепла і середовищам, що використовуються: вода-вода, повітря-вода, а також сольовий розчин-вода. Підбір джерел тепла для кожного випадку індивідуальний і залежить від безлічі факторів, у тому числі і від того, новим є будівля, яка збирається опалювати тепловим насосом або реконструюється.
Важливими факторами є також тип ґрунту та фінансові можливості, оскільки деякі проекти є досить затратними. У Німеччині найперспективнішим джерелом енергії є підземні води, температура яких становить від 7 до 12 градусів Цельсія. Але в цій країні не так просто скористатися цим ресурсом. Крім того, що необхідно дороге буріння свердловин, яких технологія вимагає не менше трьох, претендентам на дешеву енергію необхідно оформити безліч різних документів, щоб отримати дозвіл на використання підземних ресурсів.
Три свердловини, що влаштовуються для теплового насоса, мають різне призначення:
- тестова свердловина, що підтверджує, що вода підземного джерела підходить для використання;
- друга свердловина використовується для прокачування;
- третя свердловина є найглибшою та служить для монтажу обладнання на проектній глибині.
Ґрунт також може бути чудовим джерелом енергії для опалення. На глибині лише півтора метри температура цілий рік тримається в межах 7-12 градусів. Система сольовий розчин-вода може витягувати тепло із ґрунту за допомогою спеціального колектора із пластикових труб, глибина закладення якого становить 1,2-1,5 метрів. Ця технологія має істотний недолік, який обмежує її використання – простір над колектором не можна використовувати для забудови, оскільки це позначиться на ефективності роботи системи, а площа, яку займає теплове обладнання, може бути дуже суттєвою.
Одним із способів енергозабезпечення є застосування так званого геотермального зонда. Для роботи такого пристрою потрібне буріння свердловини глибиною до 100 метрів та діаметром близько 20 см. У цьому випадку також потрібне оформлення дозволів та проведення державних експертиз. Як бачимо, єдиним доступним всім джерелом енергії для теплових насосів є повітря, використання якого вимагає особливих дозволів. Системи повітря-вода універсальні і можуть легко розширюватися в залежності від запитів власника.
В умовах міста системи повітря-вода є ідеальним вирішенням проблеми опалення та гарячого водопостачання як у новобудовах, так і на об’єктах реконструкції. Установка обладнання вимагає мінімальних змін прибудинкової території, а можливості теплових насосів повітря-вода такі, що тепло з повітря вони отримують навіть за температури -20 градусів. Теплові насоси здатні нагріти теплоносій до 60 градусів. Ще нещодавно такі системи працювали тільки з «теплими підлогами», але розвиток технологій дозволив застосувати їх вже і зі звичними нам радіаторами опалення. Коефіцієнт продуктивності теплових насосів при цьому досягає 4, що, поза всяким сумнівом, вигідно споживачам.
Сьогодні виробники пропонують лише два види виконання теплових насосів повітря-вода: для монтажу всередині приміщення і для установки зовні. Для внутрішніх установок характерною особливістю є дві труби, по одній з яких надходить повітря з вулиці, а по іншій випускається відпрацьоване. В систему встановлюють відцентровий вентилятор, який забезпечує циркуляцію. Такі агрегати компактні та можуть застосовуватися там, де гостро відчувається нестача вільного місця. Класичним прикладом такого обладнання є сучасна система RadiCal від відомого виробника теплотехніки EBM-PAPST. Вентилятори, що використовуються цим виробником, не створюють проблем при використанні, володіючи мінімальним енергоспоживанням та низьким рівнем шуму. При монтажі зовні приміщення компресор може заважати сусідам, тому щоб не вдаватися до відключення системи в нічний час, в теплових насосах все частіше використовують осьові вентилятори, що мають мінімальний рівень шуму і вібрації. Крім цього, такі вентилятори ефективні навіть за зниження швидкості обертання. Вентилятор HyBlade, розроблений тією ж німецькою компанією EBM-PAPST, базується на сучасному електродвигуні GreenTech Ec з регульованою кількістю обертів. У нічний час швидкість обертання крильчатки вентилятора можна зменшити за допомогою системи управління. Крім цього двигун цього вентилятора використовує постійний струм, що дає економію 30-50% в порівнянні з пристроями, що працюють зі змінним струмом.
Окрім вентиляторів із двигуном серії GreenTech Ec, існує величезна кількість ефективного, економічного обладнання, яке може використовуватись у системах повітря-вода. Найважливішим компонентом системи, а також найсерйознішим споживачем енергії є компресор. У зв’язку з цим більшість виробників теплових насосів пропонують компресорне обладнання, що працює із двигуном постійного струму. Для ефективної роботи теплового насоса необхідна чітка взаємодія всіх компонентів, що використовуються, у тому числі і синхронна робота компресора з електронним газовим вентилем, який є одним з найважливіших елементів системи. Голландська компанія Argus Vision, яка є одним із підрозділів EBM-PAPST, виробляє точну автоматику, яка відповідає за філігранну точність роботи системи. Автоматика відстежує безліч факторів, у тому числі погоду, щоб регулювати роботу вентиля і швидкість обертання вентиляторів системи теплового насоса. Ще однією з переваг автоматики з Нідерландів можна назвати інтуїтивно зрозумілий для всіх інтерфейс.
Статті на тему:
Консультація спеціаліста
