Статьи по тепловым насосам

Тепловые насосы: все, что нужно знать об этом оборудовании

Одним из самых популярных видов оборудования на рынке климатической техники России и СНГ являются тепловые насосы. Их предпочитают использовать многие покупатели, желающие создать эффективную систему охлаждения и обогрева своих домов и офисов, однако очень немногие хорошо себе представляют принципы работы этой техники и зачастую даже не осведомлены, в каких ситуациях ее лучше использовать. А тем временем основных вопросов, касающихся работы теплонасосных установок, несколько, и разобраться в них будет несложно даже новичкам.

Что такое тепловые насосы?

К этой категории оборудования относится техника, которая способна утилизировать тепло, получаемое из окружающей среды, при помощи компрессора увеличивать до заданного уровня температуру теплоносителя и затем передавать тепло в определенное помещение. При этом тепловые насосы могут извлекать тепло из любых носителей, буквально «выкачивая» его из окружающей среды. Таким образом насосы способны работать с:

Технические характеристики работы насоса

В целом, теплонасосная установка в отличие от других видов климатического оборудования затрачивает минимальное количество электроэнергии в процессе своей работы. В среднем ей нужно потратить только 1 кВт энергии, и этого будет достаточно для производства 3-6 кВт тепла. Другими словами, используя мощность 2-3 обычных лампочек, зимой можно эффективно обогреть жилое помещение средних размеров. Летом эта же мощность может расходоваться на то, чтобы помещение охладить: в этом случае тепловой насос будет поглощать теплоту из воздуха, находящегося в комнате, и выводить его в атмосферу, в землю или в воду, создавая прохладу в любой комнате.

Какими бывают тепловые насосы?

В продаже широко представлено оборудование, которое можно использовать в различных сферах, включая:


Разумеется, теплонасосные установки для разных помещений имеют разные характеристики и могут даже различаться габаритами. При этом насосы имеют различную тепловую мощность (от нескольких кВт и до сотен мегаВт), а также могут работать с разными источниками тепла,независимо от их агрегатных состояний (твердыми, жидкими или газообразными). Учитывая особенности работы такого оборудования, теплонасосные установки делятся на такие типы:


Также на рынке представлены тепловые насосы, которые специально разработаны для работы с низкопотенциальным теплом. Источники такого тепла могут иметь даже отрицательную температуру, а тепловой насос в этом случае служит приемником высокопотенциального тепла, принимающего даже очень высокую температуру (более 1 тыс. градусов). В целом, по тому, с какой температурой установка работает, она подразделяется на:


Еще один параметр, по которому различают теплонасосные установки, связан с их техническим устройством. По этому показателю оборудование делится на такие типы, как:


Как правило, все тепловые насосы, независимо от их разновидности, работают с электрической энергией, однако в определенных случаях их можно переключить и на другие виды энергии, используя разнообразное топливо. По специфике этого топлива и работы самого оборудования теплонасосные установки подразделяются на такие разновидности:


Также встречаются и другие виды такого оборудования. При этом, как правило, тепловые насосы любого типа выпускаются серийно, однако отдельные уникальные установки могут изготавливаться по эксклюзивным проектам. Также можно найти экспериментальные тепловые насосы, множество еще не претворенных в жизнь чертежей и опытно-промышленные образцы такой техники, которые тоже могут быть использованы в каком-либо специальном помещении.

Все теплонасосные установки можно объединять в единую систему. Это необходимо, если на одном объекте работает несколько единиц такого оборудования, производящих как тепло, так и холод. Объединение их воедино только увеличит их эффективность, и на средних или крупных объектах рекомендуют сразу планировать создание подобного комплексного оборудования.

 

Что такое кольцевые системы кондиционирования?

Такая система комплектуется на основе тепловых насосов разных типов, хотя обычно для этих целей используется установка типа воздух-воздух. Тепловой насос в этом случае служит, как кондиционер: он устанавливается непосредственно в охлаждаемом помещении, а мощность такой техники подбирается в соответствии с рядом параметров. Среди них:

 


Установки, предназначенные для кондиционирования воздуха, всегда являются реверсивными – они одновременно и охлаждают, и выделяют тепло. Связывает их общий водяной контур – трубопровод, по которому циркулирует вода, являясь как источником, так и приемником тепла. В итоге температура внутри контура может колебаться в пределах 18-32 градусов, и именно через него между тепловыми насосами, нагревающими воздух, и между оборудованием, охлаждающим его, происходит обмен теплом. Если в разных помещениях нужно создать климат с разными характеристиками, тепловые насосы просто переносят тепло из комнат, которые имеют его избыток, в помещения, где тепла не хватает. Это позволяет создать кольцевой обмен теплом между различными зонами, и такая система является очень эффективной и экономичной. 

При этом кольцевые системы могут иметь в своем составе не только кондиционирующее оборудование, но и другие установки. В частности, такие приборы могут утилизировать бросовое тепло. Это требуется там, где имеются довольно большие потребности в тепле, например:


В любой ситуации кольцевая система позволяет использовать тепло многократно и отправлять его на нужды абсолютно всех потребителей, находящих в здании, и именно в этом заключается ее уникальность, ведь традиционные рекуператоры и регенераторы на такое не способны
. Более того, такая система более эффективно утилизирует тепло, поскольку ее работа никак не зависит от температуры воздуха, который забирается приточной вентиляцией, и от заданной температуры воздуха, который поступает в помещения. 


Летом кольцевая система, работающая на основе теплонасосной установки типа вода-вода, способна эффективно удалять излишки тепла из водяного контура, утилизируя их через потребителей: избыточное тепло подается в систему горячего водоснабжения, и его обычно достаточно для того, чтобы удовлетворить все потребности обитателей любого помещения в горячей воде. Особенно эффективной такая система будет на объектах с несколькими плавательными бассейнами (дома отдыха, отели, оздоровительные центры) – с ее помощью нагревать воду в бассейнах можно будет очень быстро и без лишних затрат.

 

Сочетается ли кольцевая система с другими системами оборудования?

Безусловно, да, и прежде всего она должна быть согласована с системой вентиляции. Последнюю, в частности, нужно разрабатывать с учетом всех характеристик теплонасосного оборудования, которое будет кондиционировать воздух. В частности, вентиляционной системе необходимо обязательно обеспечить рециркуляцию воздуха в объемах, необходимых для стабильной работы насоса, эффективной утилизации тепла и поддержания в помещении заданной температуры. Этому правилу нужно следовать на всех объектах, за исключением некоторых, в которых рециркуляция нежелательна – например, в плавательных бассейнах или на кухнях. 

При этом плюсом согласования кольцевой системы с системой вентиляции является то, что последняя в этом случае может быть построена по более простой схеме, которая обойдется потребителю дешевле. При этом тепловой насос будет охлаждать воздух непосредственно там, где это понадобится. Это избавит потребителя от необходимости транспортировать его по длинным теплоизолированным воздуховодам и будет выгодно отличать такую систему от распространенного ныне централизованного кондиционирования.

Кроме того, кольцевые системы могут координироваться с отопительными, а иногда даже полностью брать на себя их функции. В таких ситуациях система отопления, построенная на базе теплового насоса, становится менее мощной и более простой с точки зрения своего оборудования. Это делает ее особенно эффективной в холодном климате, где для отопления требуется больше тепла, получаемого из высокопотенциальных источников. Более того, кольцевая система способна серьезно оптимизировать работу всего оборудования в помещении. Работающие отдельно системы кондиционирования и отопления могут друг другу серьезно мешать, особенно тогда, когда не требуется и та, и другая. Кольцевая же система полностью исключает такую ситуацию, поскольку она всегда эффективно работает, основываясь на фактическом состоянии микроклимата, созданного в каждом конкретном помещении. При этом на предприятии такое оборудование может охлаждать и нагревать не только воздух, но еще и воду, и этот процесс не потребует лишних затрат энергии – он будет включен в баланс всего теплоснабжения в целом.

И, конечно же, в любой из этих ситуаций кольцевая система продемонстрирует великолепную экономичность. В традиционных системах тепло используется лишь частично и быстро уходит в атмосферу, если отопление работает параллельно с вентиляцией, однако кольцевая решает эту проблему комплексно, делая утилизацию тепла более эффективной и существенно сокращая его потери.

 

Как управлять теплонасосными системами?

Как правило, это оборудование не требует установки дорогостоящих средств автоматизированного управления, и это является еще одной «статьей» для экономии на нем. Удобная автоматизация здесь предельно проста и сводится только лишь к поддержанию заданной температуры воды, находящейся в контуре. Для этого система просто вовремя включает дополнительный нагреватель, чтобы вода не охладилась более, чем положено, или же задействует градирню, чтобы она не нагрелась сильнее, чем нужно. И этого обычно бывает достаточно для поддержания идеального климата.

Реализовать автоматическое управление в этой ситуации можно при помощи всего нескольких термостатов. Более того, для этого не понадобится даже точной регулирующей арматуры! Температура воды в контуре кольцевой системы может меняться в широком диапазоне, не требуя никаких дополнительных средств для этого. 

Кроме того, отдельная система автоматики регулирует и процесс передачи тепла тепловым насосом к потребителю. Она встраивается в само оборудование, и одним из основных элементов системы можно считать термостат (датчик температуры), который устанавливается непосредственно в помещении. Его одного бывает достаточно, чтобы полноценно управлять работой теплонасосной установки. При этом сам насос способен обеспечить все необходимые характеристики температуры воздуха в помещении без установки в системе вентиляции регулирующих заслонок, а в системе отопления – регулирующей арматуры. Это позволяет еще сильнее уменьшить стоимость кольцевой системы и увеличить надежность всех инженерных коммуникаций здания в целом.

Вообще сложная система автоматизированного управления может понадобиться только на крупных объектах, где установлено множество тепловых насосов различных типов, предназначенных для кондиционирования воздуха, обеспечения технологических процессов и утилизации тепла. И в таких ситуациях монтаж этой системы имеет смысл, ведь она позволяет оптимизировать работу каждой единицы оборудования. Однако монтируя ее, следует учитывать, что на эксплуатацию кольцевой системы влияет целый ряд факторов, с которыми должна «считаться» даже автоматика. Среди них:

Существуют ли успешные примеры использования кольцевых систем?

Таких примеров достаточно много, однако «хрестоматийными» можно считать следующие два.

Первый – реконструкция общеобразовательной школы № 2 в г. Усть-Лабинске. В этом здании были соблюдены все строжайшие санитарные требования, чтобы добиться максимального комфорта для детей, которые будут учиться в этом заведении. В соответствии с этими требованиями там была установлена особая климатическая система, которая способна посезонно контролировать температуру, влажность и приток свежего воздуха. При этом инженеры сделали все возможное, чтобы в каждом классе был индивидуальный контроль за микроклиматом, и справиться с обеспечением такого контроля могла только кольцевая система. Она позволила:.


Система была собрана более чем из 50 тепловых насосов марки Climatemaster (США) и одной градирни. Дополнительное тепло она получает из теплоцентрали, а управляет ею автоматика, которая самостоятельно поддерживает комфортные условия для обучения детей и при этом работает максимально экономично. Именно благодаря ей эксплуатация кольцевой системы даже в самое суровое зимнее время позволила снизить ежемесячные затраты на отопление до 9,8 тыс. рублей: до модернизации системы каждый месяц школа тратила 18 тыс. 440 рублей на обогрев 2,5 тыс. кв. м. И это при том, что после модернизации дополнительно увеличилась отапливаемая площадь школы, которая составила 3 тыс. кв. м. 

Второй проект был реализован в коттеджных поселках Подмосковья.Проблемы строительства таких поселков часто были обусловлены тем, что инфраструктура на этих территориях не позволяла строить новые дома, поскольку ни водопроводы, ни электрические сети, ни трансформаторные подстанции попросту не справлялись с выросшими нагрузками. При этом на старых подстанциях постоянно случались перебои с подачей энергии, обрывы старых проводов, различные аварии, поэтому в поселках, расположенных на таких территориях, нужно было сразу заботиться об автономном энергоснабжении. 

Соответственно, инженерам нужно было создать проект, который позволял бы обеспечивать двухэтажный коттедж, имеющий несколько комнат электричеством и теплом. Стандартная площадь такого дома составила 200 кв. м, а подведены к нему были только электричество и артезианская вода, других коммуникаций не было.

Первый шаг инженеры сделали в направлении энергоэффективности – в коттедже были установлены солнечные батареи, а за домом были установлены фотоэлектрические модули, также работающие от энергии солнца и имеющие мощность в 3,5 кВт.Этой мощности было достаточно для подпитки аккумуляторных батарей, которые впоследствии питали сам дом и его систему отопления. Соответственно, электроэнергия для семьи, проживающей в таком коттедже, была бесплатной, а это значит, что из семейного бюджета расходы на нее можно было вычеркнуть. В итоге затраты на установку батарей должны окупиться менее, чем за 10 лет, и после этого никаких средств выделять будет не нужно.

Для отопления же коттеджа использовалась геотермальная теплонасосная установка, основанная на насосе типа вода-вода. Он был предназначен не только для обогрева помещений при помощи радиаторных батарей, но и для производства горячей воды. Контур, который поставляет к насосу низкопотенциальное тепло, – то есть обычную полиэтиленовую трубу длиной 800 м и диаметром 32 мм, – проложили на самом участке (на глубине 2 метра). На установку такой системы (электроснабжение + отопление) было затрачено 40 тыс. долларов, и, учитывая, что в будущем хозяину не придется тратиться на оплату коммунальных услуг, поставляемых централизовано, он от этого только выиграл.

 

Где можно применять кольцевые системы?

В целом, все примеры демонстрируют, что подобные теплонасосные установки могут быть смонтированы на самых разных объектах. Среди основных можно выделить:


При этом в любом варианте гибкая кольцевая система может быть легко подстроена под нужды конкретного помещения и смонтирована в величайшем многообразии вариантов. 

Чтобы установить ее, инженерам понадобится учесть ряд нюансов:


После этого самые лучшие источники тепла будут использованы в самой системе, а общая мощность тепловых насосов при этом должна быть настроена так, чтобы не быть избыточной. 

В целом же, идеальным вариантом для любого объекта специалисты считают установку теплонасосного оборудования, которые используют окружающую среду и в качестве источника тепла, и в качестве его приемника. При этом всю систему следует сбалансировать по теплу, независимо от мощностей источников и приемников тепла – они могут быть разными, ведь их соотношение изменяется, когда меняются условия работы системы. Однако они должны быть согласованы друг с другом.

Если эти параметры учтены верно, кольцевая система будет эффективно работать и на обогрев, и на охлаждение, утилизируя все «лишнее» тепло. А использование одной такой системы вместо нескольких позволит не только создать идеальный климат в помещении, но и будет очень эффективным и выгодным и с точки зрения капитальных, и с точки зрения эксплуатационных затрат.

Сколько стоит тепло?

Мы знаем, что все, кто к нам обращаются, рассматривают и другие системы отопления. Существует множество мнений об экономичности каждой в отдельности. На мой взгляд, самое главное, когда мы говорим об экономии, цифры. Для этого, мы подготовили расчет стоимости 1 кВт тепла, полученного разными источниками.

Методика расчета

В расчетах мы использовали следующие величины:

  1. Средний КПД котла. Сразу хочу уточнить, что параметр сложный, поэтому будут взяты примерные значения.
  2. Удельная теплота сгорания. Материалы взяты из источника: «Физическая энциклопедия». Под ред. А. М. Прохорова. т.5. — М.:Большая Российская энциклопедия, 1998. — стр. 81. и других табличных данных.
  3. Средняя рыночная стоимость единицы теплоносителя.

Расход на отопление электрическим котлом

В принципе, здесь всё достаточно просто, так как достаточно учесть только 1 и 3 пункты. В итоге:

<КПД>= 0,9 (90%)

Цена электричества на момент написания статьи, в среднем, 3,1 руб/кВт

Стоимость 1 кВт тепла = 3,1 руб / 0,9 = 3,44 руб!

Расход на отопление дизельным котлом

<КПД> = 0,85 (85%)

Удельная теплота сгорания — 42,7 МДж/кг = 11,9 кВт/кг = 10,0 кВт/л (с учетом плотности 0,84 кг/л)

Цена дизельного топлива на момент написания статьи — 30,3 руб/л

Стоимость 1 кВт тепла = 30,3 руб / 10,0 кВт/л / 0,85 = 3,56 руб

Будьте внимательны! Это даже дороже электрического котла, но всё будет зависеть от стоимость электроэнергии. В некоторых районах она доходит до 6 рублей.

Расход на отопление газовым котлом

<КПД> = 0,87 (87%)

Удельная теплота сгорания — 38,2 МДж/м3 = 10,6 кВт/м3

Цена магистрального газа на момент написания статьи — 4,0 руб/л

Стоимость 1 кВт тепла = 4 руб / 10,6 кВт/л / 0,87 = 0,43 руб

Расход на отопление сжиженным газом (с газгольдером)

<КПД> = 0,87 (87%)

Удельная теплота сгорания — 46,8 = 13 кВт/кг = 7 кВт/л (с учетом плотности 0,54 кг/л)

Цена сжиженного газа с учетом доставки и заправки на момент написания статьи — 17,0 руб/л

Стоимость 1 кВт тепла = 17 руб / 7 кВт/л / 0,87 = 2,8 руб

Представляю как на меня могут ополчиться владельцы и производители газгольдеров, после того, как я скажу, что они не только опасны, но ещё и не намного выгоднее даже электрокотлов или дизельных котлов! Тем не менее, из песни слов не выкинешь!

Расход на отопление пеллетным котлом

<КПД> = 0,8 (80%) Нет у нас хороших пеллетов с высокими КПД

Удельная теплота сгорания — 5 кВт/кг (данные сильно различаются. Это почти максимальное значение)

Цена пеллетов с учетом оптовой скидки и доставки на момент написания статьи — 5,5 руб/кг

Стоимость 1 кВт тепла = 5,5 руб / 5 кВт/л / 0,8 = 1,4 руб

Расход на отопление тепловым насосом

<КПД> Это не именно КПД, но для простоты возьмет КОП теплового насоса BROSK = 3,9

Цена электричества на момент написания статьи, в среднем, 3,1 руб/кВт

Стоимость 1 кВт тепла = 3,1 руб / 3,9 = 0,8 руб

Расчеты по древесным котлам, угольным, торфяным и другим, ввиду большого разброса цен на теплоноситель, включены не были!

Давайте теперь посмотрим какая система отопления выгоднее:

Наиболее выгодная система отопления до сих пор — это магистральный газ!

Самым абсурдным (извините за прямоту) вложением денег, на мой взгляд, является газгольдер! Выгода сомнительна, риски детонации, и высокие первоначальные вложения (около 300 000 руб).

Из неэкономичных систем отопления интереснее электрокотел, если позволяют выделенные электические мощности!

Пеллетный котел и тепловой насос — совершенно разные системы, рассчитанные на разного покупателя.

Пеллетный котел — дешевле где-то вдвое, но и по экономии вдвое слабее. Обладает определенной автономностью от централизованных систем, но требует регулярной чистки и неспособен поддерживать тепло более 3х дней без участия в этом владельца.

Тепловой насос — самый экономичный, экологичный, простой в обслуживании, но требует самых высоких первоначальных вложений. Дальше решать вам.

Принципы работы тепловых насосов

В обычных условиях, тепло движется от более высокой температуры к более низкой. Однако, тепловые насосы способны заставить двигаться тепло в обратном направлении, используя при этом сравнительно небольшое количество энергии (электроэнергии, топлива, или избыточного тепла). Таким образом, тепловые насосы способны передавать тепло от природных источников тепла (воздуха, земли или воды) или от техногенных источников тепла, (промышленные и бытовые отходы, здания или производственные процессы). Также, тепловые насосы могут использоваться для охлаждения. В этом случае тепло переносится в противоположном направлении: от охлаждаемого источника, к нагреваемому приемнику. Иногда избыток тепла, образовавшийся от охлаждения, одновременно используется для отопления. Классический пример последнего — обогрев бассейна теплом, отбираемым от охлаждаемого дома.

Принцип переноса энергии тепловым насосом

Для переноса тепла от теплоисточников к приемникам, тепловому насосу необходима внешняя энергия. Теоретически, общее количество тепловой энергии, поставляемой тепловым насосом, равно энергии тепла, извлекаемой из теплоисточника, плюс сумма энергии затраченной на работу теплового насоса. Тепловые насосы с электроприводом, используемые для теплоснабжения зданий, как правило, выдают 100 кВт тепловой энергии используя при этом всего 20-40 кВт/ч (КОП 2,5 — 5) электроэнергии. Некоторые промышленные тепловые насосы могут достигать еще более высокой производительности, и поставлять такое же количество тепла используя всего 3-10 кВт/ч (КОП 10-30) электроэнергии.

Тепловые насосы и экология

Поскольку тепловые насосы потребляют меньше первичной энергии, чем традиционные системы отопления, они занимают передовые позиции среди технологий сокращения выбросов газов, которые наносят вред окружающей среде. Таких газов, как двуокись углерода (CO2), диоксид серы (SO2) и окиси азота (NOx). Однако воздействие электрических тепловых насосов на окружающую среду в значительной степени зависит от того, какую электроэнергию они используют. Тепловые насосы, использующие электроэнергию, например, гидроэлектростанций или возобновляемых источников энергии более существенно сокращают выбросы, чем, насосы использующие электроэнергию вырабатываемую при использовании угля, нефти или газовых электростанций.

Два основных типа тепловых насосов

Почти все тепловые насосы, использующиеся в настоящее время, функционируют либо на основе принципа компрессии пара, либо на основе абсорбционного цикла.

Теоретически, теплопередача может быть осуществлена при помощи других термодинамических циклов и процессов. Они включают в себя цикл Стирлинга и цикл Валмиера, однофазные циклы (например, из воздуха или инертных газов CO2), сорбцию паров, гибридные системы (в частности, сочетание принципа компрессии пара и абсорбционного цикла) и электромагнитные и акустические процессы. Некоторые из данных технологий только выходят на рынок или достигли технической зрелости, а другие могут стать технологиями будущего.

Компрессионный тепловой насос

Подавляющее большинство тепловых насосов для функционирования используют процесс сжатия пара. Основными составляющими такого теплового насоса являются компрессор, расширительный клапан и два теплообменника называемые испаритель и конденсатор. Данные компоненты соединяются и образуют замкнутый контур, как показано на рисунке. Летучие жидкости, используемые в качестве рабочей жидкости (хладагенты), циркулируют по данной системе.

comprhp

В испарителе рабочая жидкость имеет температуру ниже температуры источника тепла, за счет этого происходит движение тепла от теплоисточника, при этом рабочая жидкость испаряется. Получаемый пар, на выходе из испарителя сжимается в газ высокого давления, что приводит к увеличению температуры газа. А затем горячий пар поступает в конденсатор, где он конденсируется и отдает полезное тепло. Наконец, рабочая жидкость под высоким давлением проходит через расширительный клапан, который действует как клапан перепада давления. Рабочая жидкость возвращается в исходное состояние, и снова попадает в испаритель. Компрессор обычно приводится в действие электродвигателем, реже двигателем внутреннего сгорания.

Виды компрессионных тепловых насосов

  • Электродвигатель приводит в движение компрессор с незначительными потерями энергии. Общая энергетическая эффективность теплового насоса сильно зависит от эффективности, с которой он потребляет электричество.
  • Когда компрессор приводится в движение бензиновым или дизельным двигателем тепло от охлаждения воды и выхлопных газов используется в дополнение к теплу вырабатываемому в конденсаторе.
  • Промышленные тепловые насосы компрессионного типа, часто используют рабочие жидкости в открытом цикле. Эти тепловые насосы, как правило, называют рекомпрессорами механических паров;

Абсорбционный тепловой насос

Абсорбционные системы используют способность жидкости и солей поглощать пары рабочей жидкости. Наиболее распространенными источниками рабочего пара для абсорбционных систем являются:

  • вода (рабочая жидкость) и литий бромид (абсорбент);
  • аммиак (рабочая жидкость) и вода (абсорбент).

Abs

В абсорбционных системах, сжатие рабочей жидкости достигается за счет нагревания под давлением в системе, которая состоит из поглотителя, насоса, генератора и расширительного клапана, как показано на схеме. Пар низкого давления на выходе из испарителя поглощается абсорбентом. В результате этого процесса генерируется тепло. Раствор с помощью насоса перекачивается под давлением и попадает в генератор, где выкипает при высокой температуре. Рабочая жидкость (пар) конденсируются в конденсаторе, в то время как абсорбент возвращается в поглотитель исходное состояние по расширительному клапану.

Тепло извлекается из источника тепла в испарителе. Полезный выход тепла осуществляется при выравнивании температур в конденсаторе и в поглотителе. В генератор высокотемпературное тепло поступает, чтобы запустить процесс. Для работы насоса, перекачивающего жидкость необходимо небольшое количество электроэнергии.

Спасибо, что верите в тепловые насосы российского производства!

Примеры наших работ

Пример нашего решения в школе, в Ленинградской области: там расход на отопление составлял 4 млн руб. в год, после установки каскада из трех тепловых насосов (по 35 кВт тепла) расход снизится в 4 раза до 1 млн. руб. в год. 

НА ПЕРВОМ КАНАЛЕ ТВ:

НА НТВ:

Жду от Вас подобные объекты!


Сравнение теплового насоса с другими отопительными котлами

 Сравнивать тепловой насос и котлы на магистральном газе, солярке или пеллетах можно по-разному. Можно сравнить размеры занимаемые оборудованием в котельной, можно удобство использования, цвет корпуса и простоту настроек. Однако вполне очевидно, что первым начинают сравнивать сложность установки разных котлов, необходимое обслуживание, получение разрешительной документации и, что самое важное - затраты на обогрев дома в холодный период.

Попробуем кратко рассмотреть основные аспекты и тонкости, про которые не все рассказывают.

Как рассчитать расходы на отопление загородного дома?

Расчеты производятся на основе следующих параметров:

Первый параметр – расходы на эксплуатацию. Для определения этих расходов стоит учитывать стоимость топлива, которое будет использоваться с целью получения тепла. В этот пункт также входят расходы на обслуживание. Наиболее выгодным по этому параметру будет отопление, энергоносителем которого будет подведенный магистральный газ. Следующим по эффективности стоит ТЕПЛОВОЙ НАСОС.

Вторым параметром можно выделить затраты на закупку оборудования и его установку. Наиболее выгодным и экономичным на этапе закупки и установки будет приобретение электрического котла. Максимальные затраты ожидают, если вы решитесь на приобретение котлов, где энергоносителями являются сжиженный газ в газгольдерах или дизельное топливо. Здесь тоже оптимальным является ТЕПЛОВОЙ НАСОС.

Третьим параметром стоит считать удобство при использовании отопительного оборудования. Твердотопливные котлы в данном случае можно отметить как самые требовательные к вниманию. Они требуют вашего присутствия и догрузки топлива, в то время как электрические и работающие от подведенного магистрального газа работают самостоятельно. Потому газовые и электрические котлы самые комфортные в использовании при отоплении загородных домов. И тут ТЕПЛОВОЙ НАСОС имеет преимущество. Климат контроль -вот самые комфортные характеристики тепловых насосов.

На сегодняшний день в московской области сложилась следующая ценовая ситуация... Подключение газа к частным домам стоит уже более 600тыс рублей. Также требуется проектные работы и соответствующие согласования, которые порой растягиваются на годы и тоже стоят денег. Прибавьте сюда стоимость оборудования и сравнительно небольшой срок его износа (из-за чего газовики и предлагают более мощные газовые котлы, чтобы износ -выгорание котла происходил подольше). Отопление же на тепловых насосах уже сопоставимо с вышеназванной ценой, но не требует никаких согласований. Тепловой насос -это обычный электрический бытовой прибор, который расходует в 4 раза меньше электричества, чем обычный электрический котел и к тому же является также устройством климат контроля, т.е кондиционером.

 

Моторесурс современных тепловых насосов, а тем более качественных (премиум класса), позволяет им работать более 20 лет.

 

Прежде всего, необходимо определиться с мощностью теплового насоса или котла, так как это одна из решающих технических характеристик. Она выбирается исходя из величины теплопотерь здания. Расчет теплового баланса дома, учитывающий особенности его конструкции должен производиться специалистом, однако для приблизительной оценки этого параметра, если домостроение спроектировано с учетом строительных нормативов, можно воспользоваться следующей формулой:
Q = k • V • ΔT
1 кВт/ч = 860 ккал/ч
Где
Q — теплопотери, (ккал/ч)
V — объем помещения (длинна × ширина × высота), м3;
ΔT — максимальный перепад между температурой воздуха с наружи и внутри помещения в зимнее время, °С;
k — обобщенный коэффициент теплопередачи здания;
k = 3…4 — здание из досок;
k = 2…3 — стенки из кирпича в один слой;
k min-max = 1…2 — стандартная кладка (кирпич в два слоя);

k = 0,6…1 — хорошо утепленное здание;

 

 

Пример расчета мощности газового котла для Вашего дома:


Для здания объемом V = 10м × 10м × 3м = 300 м3;
При ΔT = (Твн — Тнар) = 20 — (-30) = 50°С;
Теплопотери кирпичного здания (k max= 2) составят:
Q = 2 ×300 × 50 = 30000 ккал/час = 30000 / 860 = 35 кВт
Это и будет необходимая минимальная мощность котла, рассчитанная по максимуму...


Обычно выбирается 1,5 кратный запас мощности, однако, следует учитывать такие факторы, как постоянно работающая вентиляция помещения, открытые форточки и двери, большая площадь остекления и т.д. Если планируется использовать двухконтурный котел (обогрев помещения и подача горячей воды), то его мощность должна быть еще увеличена на 10 — 40%. Добавка зависит от величины расхода горячей воды.

 

 

Пример расчета мощности теплового насоса для Вашего дома:


Объемом здания тот-же V = 10м × 10м × 3м = 300 м3;
При ΔT = (Твн — Тнар) = 20 — (-30) = 50°С;
Теплопотери кирпичного здания (k min= 1) составят:
Q = 1 ×300 × 50 = 15000 ккал/час = 30000 / 860 = 17 кВт
Это и будет необходимая минимальная мощность котла, рассчитанная по минимуму, так как в тепловом насосе нет выгорания и ресурс зависит от его моторесурса и циклования в течении дня...Чтобы уменьшить количество циклов включения/выключения теплового насоса применяют баки теплоаккумуляторы.

Так вот: Вам надо, чтобы тепловой насос тактовал 3-5 раз за час. 
т.е. 17 кВт /ы час -3 такта

Понадобиться буфферная ёмкость - 3 такта - 30 л/кВт; 5 тактов - 20 л/кВт.

17 кВт*30л=500л аккумулирующая ёмкость!!! Расчеты примерные, вот здесь большой аккумулятор это хорошо, но на практике ставят 200 литров.

 

Теперь рассчитаем стоимость теплового насоса и его монтажа для Вашего дома:


Объемом здания тот-же V = 10м × 10м × 3м = 300 м3;
Примерная мощность нами рассчитана -17кВт. У разных производителей различная линейка мощностей, поэтому подберите тепловой насос по качеству и стоимость вместе с нашими консультантами. Например у Waterkotte это тепловой насос 18кВт, а можно поставить и 15кВт, так как при недостаточности мощности есть пиковый доводчик на 6кВт в каждом тепловом насосе. Пиковый догрев происходит сравнительно не долго и поэтому переплачивать за тепловой насос нет необходимости. Следовательно можете выбрать и 15 кВт, так как краткосрочно 15+6=21кВт - это выше Ваших потребностей в тепле.

Остановимся на 18кВт. Стоимость теплового насоса уточняйте у консультантов, так как сегодня условия доставки "мягко говоря" не предсказуемы. Поэтому на сайте представлен заводской прайс от Waterkotte.

 

Если Вы находитесь в южных регионах, то теплопотери Вашего дома исходя из вышеперечисленных расчетов будут меньше, так как  ΔT = (Твн — Тнар) = 20 — (-10) = 30°С. а то и ΔT = (Твн — Тнар) = 20 — (-0) = 20°С. Тепловой насос можете выбрать меньшей мощности и к тому же по принципу работы "воздух-вода". Наши воздушные тепловые насосы работают эффективно до -25 градусов и соответственно не потребуются буровые работы.

В средней же полосе России и в Сибири гораздо эффективнее геотермальные тепловые насосы, работающие по принципу "вода-вода".

 Буровые работы для геотермального поля будут стоить по разному, в зависимости от региона. В московской области расчет стоимости следующий:

Берем мощность нашего теплового насоса -18кВт. Электрическое потребление такого геотермального теплового насоса примерно 18/4=4,5 кВт/час из розетки. У Waterkotte  и того меньше (эта характеристика называется СОР. У тепловых насосов Waterkotte COP равен 5 и более). По закону сохранения мощности электрическая мощность передается в систему, преобразуясь в тепловую.. Недостающую мощность мы получаем из геотермального источника, т.е из зондов, которые необходимо пробурить. 18-4,5 = 13,5кВт из Земли например (так как источником в этом случае может быть и горизонтальный коллектор, и пруд и т.д).

Теплоотдача грунтов в различных местах, даже в московской области -различная. В среднем от 30 до 60Вт на 1 м.п., в зависимости от влажности грунта.

13,5кВт или 13500Вт делим на теплоотдачу. в среднем это 50Вт поэтому 13500/50=270 метров. Буровые работы стоят в среднем 1200руб/м.п. Получаем 270*1200=324000руб. под ключ с вводом в теплопункт.

Стоимость теплового насосы эконом класса =6-7тыс долларов. т.е. 180-200тыс рублей

Стоимость ВСЕГО 324тыс+180тыс=504тыс рублей

Прибавьте стоимость монтажа и стоимость теплоаакумулятора и получите немного более 600тыс рублей, что сопоставимо со стоимость подвода магистрального газа. Что и требовалось доказать.

 

Вот как давно мы на рынке

2011 год. В 4 номере журнала «Промышленные и  отопительные котельные и мини-ТЭЦ» (издательский дом «Аква-Терм») будут опубликованы материалы, посвященные российскому рынку тепловых насосов. В частности, в журнале планируется поместить опрос ведущих производителей и поставщиков тепловых насосов, чья продукция представлена у нас в стране.
В связи с этим мы бы хотели попросить кого-либо из сотрудников компании (на Ваше усмотрение) ответить на следующие вопросы.

  1. Не могли бы вы охарактеризовать современное состояние российского рынка
    тепловых насосов (ТН)? Какие основные тенденции на нем преобладают?
    Чем он отличается от аналогичных рынков США, стран Европы и других развитых

    государств?

Российский рынок тепловых насосов (ТН) пребывает в стадии очевидного становления. Т.е., мы только в начале большого пути, уже пройденного другими странами со схожими климатическими и социально-экономическими условиями. Причём, в отличие от США, стран Европы, где снижение энергопотребления — задача государственная, у нас пока что, к сожалению, ровно наоборот. Причина на поверхности — сырьевая, преимущественно нефтегазовая направленность нашей экономики, в которой места для возобновляемых источников энергии совсем мало или не предусмотрено вообще. Это очень сложно — преодолевать равнодушие государства, для которого любые попытки как за рубежом, так и в собственных пределах снизить зависимость от поставок углеводородов — не иначе как подкоп под экономическую стратегию. Если бы российское государство, подобно США, Канаде, Германии, Франции, Норвегии, Швеции, Финляндии, всей мощью законодательной, исполнительной и судебной властей стимулировали наших людей на установку ТН, то, вне всяких сомнений были бы у нас и отечественные достойные разработки, и импорт шёл бы не хуже, чем у соседей. Господдержка альтернативной энергетики к тому же повернула бы  вектор общественного мнения от недоверия и равнодушия к ТН в противоположную сторону. В общем, российский рынок тепловых насосов должен преодолеть два неблагоприятных фактора, способствующие нашему отставанию от общеевропейского и североамериканского тренда: отсутствие государственной поддержки (налоговые льготы, льготные кредиты, дотации, социальное информирование) и далеко не всегда достаточную и аргументированную реклама со стороны производителей и продавцов ТН. Всё остальное, как говорится, обязательно приложится и будет так, как и у идущих впереди соседей.

В двух словах о рынке кондиционеров:  кондиционер — это ведь тоже тепловой насос. Сегодня национальная поисковая система  Яндекс фиксирует 2 млн. ежемесячных запросов на тему «купить кондиционер» во всех семантических смыслах, однако ни одного завода по производству кондиционеров в России нет, а если и есть, то кто о нём знает, а, главное – кому он нужен? Нонсенс…

Основной наш продукт — тепловые насосы Vaneco реверсивного типа, которые  зимой греют, летом — охлаждают. Т.е., агрегат, который должен быть как телевизор или холодильник — в каждом российском доме. Но попробуйте наладить его сборку в России?

  1. В каких регионах ТН наиболее востребованы? Почему?

Мне трудно судить про другие ТН, поэтому буду говорить про свои, про тепловые насосы Vaneco, которые  востребованы прежде всего там, где другие способы для подогрева воды намного дороже, чем по соседству. Человек ведь в состоянии в уме или на калькуляторе рассчитать, что подключение к газовой магистрали, установка газгольдера, завоз угля, солярки, мазута, дров, использование в обогревательных целях электричества — в конечном итоге дороже. Это ведь всё решается на уровне элементарной логики: лучше вложиться сейчас и, как сказал бы Мао Цзэдун — «десять тысяч лет счастья», чем регулярно «отстёгивать» на те же газ, дизтопливо, прочий хворост. Так что интерес к ТН мало зависит от региона, он скорее зависим от финансового состояния потенциального заказчика и возможности реального осуществления проекта. 


     3. Кто является основным покупателем ТН: частные лица, организации и т.д.?

Пока что всё-таки частные лица. Или организации для частных лиц. В основном не из тех, кого «прижало», а кто себе может позволить. По крайней мере, в том, что касается ТН  Waterkotte.

  1. Какие основные типы ТН востребованы в России? Почему?

Структура продаж в России мало чем противоречит сложившимся в мире тенденциям: на первом месте с громадным отрывом ТН «воздух-вода», на их долю приходится около 90% всех проданных в последние годы ТН. Всё-таки Россия — не другая планета, а потому и продавцы, и покупатели ориентируются на то, что продают-покупают в Норвегии, Швеции, Эстонии. Хотя там продают в десятки раз больше ТН, чем в России. Но, как говорится, бывают и исключения. Всё-таки у технологии «воздух-вода» свои недостатки, например, температурный потолок нагретой воды у них ниже, чем, скажем, у «грунтовых» ТН.

     5. ТН какой мощности востребованы в России? Почему?

Мощность ТН в России детерминируется объёмом и сложностью задач. В основном,  это проекты по отоплению двух- и трёхуровневых коттеджей и одно-двухэтажных строений типа кафе, автосервисов и т.д.

      6. Какие основные факторы (технические, экономические, климатически и т.д.) препятствуют развитию этого рынка?

Частично на эту тему я высказался в ответе на первый вопрос: нужна государственная поддержка и нужно информировать и рекламировать. Естественно, в России достаточно климатических зон, при которых большинство ТН даже не испытывалось, однако это не может быть препятствием для их эксплуатации хоть в условиях вечной мерзлоты — в качестве вспомогательного источника тепла. Ну и, разумеется, сдерживает развитие рынка ТН, пока что высокая стоимость насосов. Но здесь отчётливо прослеживается тенденция ежегодного снижения цен на ТН, так что — всё впереди. Для поддержки этой отрасли зарубежные страны применяют специальные налоговые льготы, субсидии и дотации, а у нас это, с одной стороны облагается пошлинами на ввоз, а с другой стороны — не делается ничего, чтобы заинтересовать производителей. На одном полюсе —  высокотехнологичные кадры, на другом —  высокий налог на фонд оплаты труда. Все ведь в Сколкове не поместятся, а существующие технопарки задрали высокие арендные ставки на производственные помещения. В Америке, к примеру, некоторые производства вообще пожизненно поселяются в технопарках, так как имеют высокую социальную значимость, и, следовательно, аренда там отсутствует. В Америке, наоборот, государство помогает технопаркам закупить необходимое оборудование и пытается поддержать таким образом передовые технологии. Нефть и газ закончатся в обозримом будущем, а опасность атомных станций после Фукусимы-2 очевидна. Остается что? Альтернативная возобновляемая энергетика! Выставка тепловые насосы, прошедшая весной в Крокус Экспо показала полное отсутствие интереса как производителей, так и государства к данным технологиям.

  1. Насколько хорошо в российских нормативных документах оговорены вопросы,
    связанные с использованием ТН в системах теплоснабжения, их монтажом,
    эксплуатацией, техническим обслуживанием?

Для изменений и дополнений к СНИП по теме ТН, наверное, всё-таки недостаточно обобщённого опыта. Впрочем, в той или иной мере «Строительные нормы и правила» в части требований к тепловым сетям вполне конкретны, а потому позволяют делать всё правильно.

  1. Возможно ли в России полноценное автономное круглогодичное теплоснабжение
    (отопление и ГВС) объекта только за счет работы теплового насоса? Если да, то
    в каких регионах это оправдано?

Для большей части европейской России — да, возможно. Резервная подпитка потребуется ближе к северо-востоку: Башкортостан, Марий-Эл, Республика Коми, в отдельные сезоны — Самарская область. Но мне представляется, что такая ситуация — временное дело, поскольку производители не спят и в скором времени наверняка и тамошний лютый холод поставят-таки на службу теплу. По крайней мере над решением этой проблемы работают.

      9. В комбинации с какими типами теплогенераторов согласуется использование тепловых насосов?

Ну, здесь решение за потребителем, для которого самый важным в выборе теплогенератора является доступ к относительно дешёвому топливу.


    10. В каких случаях и для каких целей оправдано применение тепловых насосов на промышленных объектах, объектах социального назначения?

Будь моя воля, я бы на отопление от ТН перевёл большинство армейских объектов и объектов оборонной промышленности, особенно те, которые находятся вдали от «очагов цивилизации». Курортные строения, санатории, базы отдыха, детские лагеря, спортивные базы, станции наблюдения за самолётами, ракетами, планетами и звёздами, стационарные посты контроля, другие аналогичного плана объекты — тоже очевидные кандидаты для перехода на автономные источники отопления. Только здесь ведь тоже необходимо, прежде всего «политическое решение»…

Тепловые насосы для отопления жилых помещений

Вопрос отопления жилых домов и коттеджей всегда остается актуальным. Современное развитие технологий происходит быстрыми темпами, предоставляя огромный выбор источников тепла для дома. Наиболее популярными ресурсами для обогрева частных домов остаются газ и электричество. Однако не всегда есть возможность использовать эти ресурсы для того, чтобы обеспечить дом теплом. Да и стоимость электроэнергии и газа на сегодняшний день является высокой. Для того, чтобы отопить дом в холодное время года, используя газ или электричество, потребуется потратить значительные суммы из семейного бюджета. Доступной альтернативой традиционным отопительным приборам являются тепловые насосы для отопления жилых помещений.

Теловой насос представляет собой универсальный прибор, который позволяет получать тепло из окружающей среды в холодное время года, а в летний период прибор работает на кондиционирование помещений. Преимущество использования данного прибора заключается в том, что около 80 % энергии, которую потребляет тепловой насос, поступает из источников окружающей среды. Соответственно, лишь 20 % - это электроэнергия. Данный подход к отоплению частного дома или коттеджа позволит экономить на оплате за электричество.

Тепловые насосы для отопления могут использовать один из четырех источников энергии (или несколько в зависимости от типа теплового насоса): грунт, скважина, водоем и воздух. Каждый из типов тепловых насосов имеет свои преимущества.  Какой тип насоса использовать, решает специалист после внимательного изучения особенностей помещения и прилегающих территорий, а также после проведения необходимых измерений и вычислений. Специалисты рекомендуют в домах или коттеджах осуществлять отопление с помощью теплового насоса через теплые полы. Данный способ передачи тепла в жилое помещение носит более равномерный характер, а  также эстетический внешний вид.

В процессе отопления жилого помещения важным вопросом является безопасность. Тепловые насосы для отопления домов и коттеджей соответствуют всем нормам пожарной безопасности. В процессе работы в приборе не осуществляется горение, соответственно, не выделяются и продукты горения – дым, неприятный запах, пепел, сажа и тому подобное. Работа теплового насоса не требует использования топлива или других подобных ресурсов. Также тепловой насос является взрывобезопасным и не представляет угрозы для жилого дома и прилегающей территории.

Если говорить о недостатках систем отопления на основе тепловых насосов, то это высокая стоимость приобретения и установки системы отопления. Однако, заплатив один раз эту сумму, вы на протяжении многих десятков лет будете получать тепло, экономя на оплате за электричество или газ. Стоимость системы отопления на основе тепловых насосов различна и зависит от многочисленных факторов. Но при этом общая стоимость покупки и установки такой системы отопления не превысит стоимость приобретения и установки надежного и качественного газового котла и систем кондиционирования.

Тепловые насосы для отопления не являются новым способом обогрева помещения. Такие системы широко применяются в странах Европы, Азии, в Америке. Но на отечественном рынке отопительных систем тепловые насосы появились относительно недавно. Приобретать тепловые насосы следует только у специализированных компаний, которые реализуют высококачественную продукцию со всеми необходимыми сертификатами. И доверять установку данного оборудования необходимо только квалифицированным специалистам, которые обладают соответствующим опытом.

Тепловые насосы Vaneco для отопления  бассейнов

При проектировании бассейна следует продумывать и такой момент, как подогрев воды. Обогрев бассейна представляет собой достаточно сложный процесс. Необходимо подобрать такой тип оборудования, который будет оптимально реагировать на повышенную влажность, использование антибактериальных средств в воде и не будет создавать дискомфорта в помещении или в самой конструкции бассейна.  Газовое или электрическое отопление является небезопасными способами: использование газового обогрева для бассейнов может быть пожароопасным, а электрический обогрев может дать пробоину в водяной контур. В этом случае подходящим вариантом являются тепловые насосы. 

Современные тепловые насосы применяются для отопления различных объектов. Универсальная конструкция и многофункциональность делают тепловые насосы для отопления популярным оборудованием для обогрева. На сегодняшний день существуют различные типы тепловых насосов, которые отличаются друг от друга своими функциями. Тепловые насосы могут применяться для отопления, кондиционирования воздуха, а также для подогрева воды.  Поэтому тепловые насосы активно используются для отопления и подогрева воды в бассейнах.  Бассейны сегодня устанавливаются не только в спортивных центрах, но и в частных домах и коттеджах. Подогрев воды в бассейне зачастую требует значительных финансовых расходов на оплату электроэнергии. Тепловые насосы же не требуют высоких энергетических затрат и оперативно подогревают воду до необходимой температуры.

Поддержание определенной температуры воды в бассейне является важным фактором. Уровень температуры выбирается в зависимости от типа бассейна. В закрытых помещениях для стандартных общественных бассейнов нормальной является температура в 22-23 градуса по Цельсию. Такие бассейны рассчитаны на одновременное пребывание  определенного количества людей. В индивидуальных плавательных бассейнах и бассейнах в медицинских учреждениях рекомендуется поддерживать температуру в 24-28 градусов. Идеально температурой для воды в бассейне является уровень на 2-3 градуса ниже, чем  температура воздуха в помещении.

Система обогрева воды с помощью теплового насоса представляет собой полностью автоматизированное оборудование, которое не только подогреет, но и будет поддерживать тепловой режим воды необходимой температуры. Такие тепловые насосы являются удобными приборами, не доставляющими хлопот пользователям.

Тепловые насосы для отопления бассейнов могу применяться как для обогрева открытых бассейнов, так и закрытого типа. Являясь универсальным прибором, тепловой насос может работать на обогрев помещения, где находится бассейн, на подогрев воды в бассейне, а также на кондиционирование воздуха в бассейне в жаркий период года. Тепловые насосы для бассейна могут иметь различную мощность, что позволяет нагревать воду до 40 градусов по Цельсию. В качестве источников энергии тепловые насосы используют ресурсы окружающей среды. При этом для создания 4,5 кВт тепловой энергии расходуется лишь 1 кВт электрической.

Тепловые насосы для отопления изготавливаются из высококачественных материалов, которые имеют антикоррозийное покрытие, что очень важно, особенно, учитывая особенности состава нашей воды, и  обеспечивают длительность эксплуатационного срока (около 50 лет). Процесс монтажа и последующего обслуживания тепловых насосов для бассейнов достаточно просты и не вызовут проблем у пользователей. С помощью тепловых насосов легко обеспечить комфортные условия для плавания в бассейне.

Тепловые насосы для отопления  теплиц

Сегодня все чаще отдается предпочтение энергосберегающему оборудованию. В процессе проектирования тех или иных объектов фермерского хозяйства учитываются основные моменты энергопотребления и теплопроводности, создаются необходимые условия для выращивания растений или животных. На сегодняшний день овощи и фрукты, выращенные в теплице, являются популярными – многие хотят побаловать себя свежим помидором или огурцом зимой или вначале весны.  Современные теплицы позволяют выращивать растения различных видов, в том числе и не характерных для отечественных климатических условий.

Основным фактором в теплице является микроклимат. В зависимости от вида растений, времени года, размера территории и других факторов создается соответствующий микроклимат. Одной из составляющих микроклимата является температура воздуха. Для выращивания тепличных растений необходим постоянный температурный режим, который создается с помощью климатических систем. Большой выбор оборудования для обогрева позволяет садоводам выбрать наиболее оптимальный способ создания и поддержания соответствующего микроклимата.

Энергосберегающим оборудованием для отопления теплиц выступают тепловые насосы. Тепловые насосы для отопления могут черпать энергию из различных ресурсов окружающей среды. Важным фактором, который говорит в пользу использования тепловых насосов для обогрева теплиц, является отсутствие в процессе работы приборов негативных выделений в воздух, таких как диоксид углерода, пыль, азот или сернистый ангидрид, что свойственно для топливного отопления. Таким образом, растения, которые находятся в теплице, сохраняют свою натуральность, не страдают от вредных выделений и остаются здоровыми.

Тепловые насосы для отопления теплиц можно использовать с различным способом подачи тепла в помещение. Для теплиц наиболее оптимальным вариантом является воздушное отопление. Системы обогрева на основе тепловых насосов не занимают большого пространства в помещении, имеют аккуратный внешний вид и не мешают рабочему персоналу.

Использование тепловых насосов в теплицах значительно снижает расходы на электроэнергию, что является важным моментом для фермерских хозяйств, где и так используется большое количество оборудования, работающего от электросети. Тепловые насосы для обогрева теплиц являются удобным оборудованием, которое прослужит пользователю на протяжении длительного срока.

Отопление тепловыми насосами бассейнов

          Современные реалии таковы, что практически каждый, кто хочет иметь персональный бассейн, может это сделать. Главное – цена вопроса. После того, как будет подсчитана   стоимость чаши бассейна, инженерной сети подачи и откачки воды, будут установлены качественные фильтры для воды, неизбежно встанет вопрос об отоплении и кондиционировании бассейна.

       На первый взгляд, отопление бассейна не кажется сложной задачей. Ну в самом деле, что же тут сложного? Простой нагрев воды. Но не нужно забывать, что нагреть воду нужно в достаточно большом объёме, а это повлечет за собой значительный расход энергии. Учитывая все возрастающую стоимость газа и других энергоносителей, стоит задуматься: что же поможет нам нагреть большое количество воды и при этом сэкономить?  Ответ прост: отопление тепловыми насосами.  Использование теплового насоса позволит почти в пять раз сократить расходы на содержание и обслуживание бассейна. Принцип работы теплового насоса прост. Он забирает тепло из воздуха и передает его воде в бассейне. При этом следует учесть, что такой нагрев воды будет абсолютно экологичным, безопасным и максимально экономным. Именно из соображений безопасности при отоплении тепловыми насосами  сам насос устроен так, что его водяной контур не соприкасается с электрической сетью, он полностью изолирован.

        При отоплении тепловыми насосами следует учитывать, что современные тепловые насосы довольно компактны, имеют красивый дизайн, это позволяет разместить  их практически в любом месте, не испортив при этом эстетику помещения. Возможна также раздельная  установка воздушного и водяного блоков, а именно, размещение водяного блока внутри здания бассейна, что предотвращает замерзание воды в зимний период. Воздушный блок размещается снаружи и выполняет свои функции независимо от времени года.

        Отопление тепловыми насосами  обеспечивает круглогодично стабильную температуру внутри помещения бассейна, экономный нагрев воды из резервуара, а также обеспечивает чистоту и качество этой воды. Тепловой насос имеет достаточно длительный ресурс работы. На сегодняшний день производители гарантируют бесперебойную работу своего оборудования в течение  25 лет.

       Важно учесть тот факт, что в помещении бассейна  нежелательно устанавливать кондиционеры, чтобы струя холодного воздуха не обдувала при выходе из воды, что может повлечь за собой  неприятные, а иногда и болезненные последствия. Тепловые насосы вместе с обогревом кондиционируют   помещение, создавая ощущение легкого приятного ветерка, что действует благотворно на организм человека.

        Отопление тепловыми насосами  бассейнов избавит вас от многих проблем, придаст вашему бассейну еще больше комфорта, принесет удовольствие от водных процедур.

Мощность солнечного излучения

На этой странице приведены среднемесячные значения полной солнечной энергии, приходящейся на единицу площади для различных местностей, а также доля рассеянного излучения в общей инсоляции для некоторых городов.

Среднемесячная полная инсоляция

В таблице приведены усреднённые данные по среднемесячной энергии солнечного излучения (инсоляции) для некоторых городов с учётом климатических условий (частоты и силы облачности) для неподвижных панелей, ориентированных на юг под разными углами наклона, и для систем, отслеживающих движение Солнца. Инсоляция измерялась на открытом пространстве. Сильнопересечённый рельеф (горы), близость высотной застройки или больших деревьев может уменьшить мощность солнечного излучения в несколько раз по сравнению с указанной в таблице. Наоборот, близость открытой водной поверхности или снежный покров могут несколько увеличить воспринимаемую инсоляцию за счёт отражённого излучения (прежде всего это касается панелей, установленных вертикально или под значительным наклоном к горизонту).

Инсоляция интегрируется за месяц, поскольку на таком интервале времени колебания, вызванные изменениями текущей погоды, более-менее сглаживаются, в то время как дневные суммы инсоляции следующих друг за другом солнечного и пасмурного дней могут различаться в 10 .. 15 раз и более. Чтобы оценить среднюю ежедневную инсоляцию, необходимо суммарную месячную инсоляцию разделить на количество дней в соответствующем месяце.

Все данные указаны в джоулях на квадратный метр (Дж / м2). В скобках справочно приведены те же величины в кВт·ч / м2 (1 кВт·ч = 3.6 МДж).

Город Наклон панели к горизонту суммарно по месяцам, Дж / м2 (кВт·ч / м2) суммарно за год
янв. фев. март апр. май июнь июль авг. сен. окт. ноя. дек.
Роосийская Федерация
Алдан 0° (гор.) 57·106 143·106 343·106 501·106 595·106 607·106 574·106 423·106 270·106 170·106 73·106 34·106 3.79·109 (1053)
Архангельск 0° (гор.) 12·106 61·106 207·106 356·106 494·106 575·106 565·106 385·106 186·106 71·106 20·106 4·106 2.94·109 (816)
Астрахань
46.4°с.ш.
0° (гор.) 117·106 (32.4) 190·106 (52.9) 344·106 (95.5) 524·106 (145.5) 682·106 (189.4) 756·106 (209.9) 683·106 (189.7) 629·106 (174.7) 460·106 (127.8) 294·106 (81.7) 162·106 (45.0) 96·106 (26.6) 4.94·109 (1371.1)
35° 202·106 (56.1) 280·106 (77.9) 441·106 (122.5 582·106 (161.6) 676·106 (187.8) 712·106 (197.7) 664·106 (184.5) 684·106 (189.9) 593·106 (164.6) 449·106 (124.7) 289·106 (80.2) 169·106 (46.9) 5.74·109 (1593.6)
90° (верт.) 224·106 (62.1) 273·106 (75.9) 358·106 (99.5) 371·106 (103.0) 350·106 (97.1) 331·106 (92.0) 330·106 (91.8) 404·106 (112.1) 444·106 (123.2) 419·106 (116.5) 311·106 (86.4) 190·106 (52.7) 4.00·109 (1112.2)
вращение вокруг
полярной оси
250·106 (69.4) 346·106 (96.0) 566·106 (157.1) 786·106 (218.3) 965·106 (268.0) 1055·106 (293.3) 968·106 (269.1) 994·106 (276.1) 824·106 (229.0) 592·106 (164.4) 368·106 (102.3) 206·106 (57.3) 7.92·109 (2200.2)
Благовещенск 0° (гор.) 113·106 214·106 398·106 515·106 674·106 708·106 716·106 544·106 373·106 197·106 113·106 80·106 4.65·109 (1290)
Бодайбо 0° (гор.) 50·106 117·106 289·106 431·106 494·106 574·106 582·106 406·106 234·106 142·106 67·106 34·106 3.42·109 (950)
Братск 0° (гор.) 71·106 159·106 356·106 486·106 582·106 662·106 614·106 469·106 301·106 167·106 71·106 48·106 3.99·109 (1107)
Бузулук 0° (гор.) 100·106 209·106 368·106 473·106 603·106 678·106 641·106 515·106 343·106 184·106 109·106 71·106 4.29·109 (1193)
Верхоянск 0° (гор.) 6·106 69·106 243·106 463·106 605·106 647·106 603·106 415·106 222·106 95·106 15·106 0 3.38·109 (940)
остров Визе 0° (гор.) 0 0 80·106 358·106 618·106 622·106 471·106 256·106 84·106 10·106 0 0 2.50·109 (694)
Владивосток
43.1°с.ш.
0° (гор.) 262·106 (72.7) 336·106 (93.2) 468·106 (130.0) 486·106 (135.1) 518·106 (143.9) 465·106 (129.2) 448·106 (124.3) 449·106 (124.8) 429·106 (119.1) 340·106 (94.3) 233·106 (64.6) 208·106 (57.8) 4.64·109 (1289.5)
50° 438·106 (121.7) 519·106 (144.1) 531·106 (147.5) 469·106 (130.3) 502·106 (139.5) 608·106 (169.0) 619·106 (171.8) 623·106 (173.0) 497·106 (138.1 436·106 (121.1) 395·106 (109.6) 393·106 (109.1) 6.05·109 (1681.3)
90° (верт.) 284·106 (79.0) 379·106 (105.2) 457·106 (126.8) 460·106 (127.7) 529·106 (147.1) 637·106 (177.0) 598·106 (166.0) 501·106 (139.2) 325·106 (90.2) 270·106 (74.9) 232·106 (64.4) 241·106 (66.9) 4.91·109 (1364.2)
вращение вокруг
полярной оси
547·106 (151.9) 567·106 (157.6) 592·106 (164.3) 699·106 (94.2) 662·106 (184.0) 702·106 (194.9) 760·106 (211.1) 817·106 (227.0) 682·106 (189.3) 644·106 (178.9) 542·106 (150.6) 514·106 (142.8) 7.73·109 (2146.7)
Волгоград 0° (гор.) 109·106 176·106 364·106 494·106 682·106 708·106 708·106 615·106 431·106 255·106 134·106 71·106 4.75·109 (1319)
Вологда 0° (гор.) 38·106 109·106 301·106 398·106 515·106 578·106 582·106 431·106 230·106 96·106 46·106 25·106 3.35·109 (930)
Воронеж 0° (гор.) 84·106 142·106 289·106 385·106 565·106 620·106 590·106 473·106 326·106 176·106 80·106 50·106 3.78·109 (1050)
Екатеринбург 0° (гор.) 65·106 146·106 318·106 446·106 570·106 615·106 588·106 462·106 282·106 145·106 78·106 46·106 3.76·109 (1045)
Ессентуки 0° (гор.) 159·106 239·106 368·106 427·106 574·106 636·106 674·106 616·106 427·106 285·106 142·106 126·106 4.67·109 (1298)
Иркутск 0° (гор.) 105·106 192·106 385·106 491·106 599·106 611·106 586·106 491·106 360·106 235·106 117·106 71·106 4.24·109 (1179)
Казань 0° (гор.) 54·106 117·106 251·106 394·106 561·106 641·106 590·106 502·106 285·106 130·106 54·106 29·106 3.61·109 (1002)
Кострома 0° (гор.) 46·106 121·106 266·106 404·106 546·106 600·106 590·106 455·106 254·106 109·106 44·106 27·106 3.46·109 (962)
Краснодар 0° (гор.) 117·106 184·106 314·106 440·106 595·106 636·106 653·106 540·106 402·106 264·106 130·106 75·106 4.35·109 (1208)
Красноярск 0° (гор.) 46·106 147·106 327·106 444·106 486·106 620·106 578·106 377·106 243·106 163·106 67·106 34·106 3.54·109 (982)
Курск 0° (гор.) 84·106 172·106 274·106 372·106 554·106 605·106 584·106 475·106 316·106 165·106 67·106 52·106 3.72·109 (1033)
Кызыл 0° (гор.) 128·106 226·106 446·106 550·106 658·106 686·106 674·106 564·106 404·106 260·106 140·106 94·106 4.83·109 (1342)
Махачкала 0° (гор.) 132·106 182·106 316·106 500·106 670·106 708·106 700·106 616·106 438·106 284·106 148·106 104·106 4.80·109 (1333)
Минусинск 0° (гор.) 80·106 160·106 345·106 456·106 584·106 636·106 640·106 513·106 341·106 192·106 96·106 58·106 4.10·109 (1139)
Москва
55.7°с.ш., 39.7°в.д.
0° (гор.) 59·106 (16.4) 125·106 (34.6) 286·106 (79.4) 400·106 (111.2) 581·106 (161.4) 600·106 (166.7) 599·106 (166.3) 468·106 (130.1) 298·106 (82.9) 149·106 (41.4) 67·106 (18.6) 42·106 (11.7) 3.67·109 (1020.7)
40° 74·106 (20.6) 191·106 (53.0) 390·106 (108.4) 459·106 (127.6) 599·106 (166.3) 587·106 (163.0) 604·106 (167.7) 522·106 (145.0) 377·106 (104.6) 219·106 (60.7) 125·106 (34.8) 79·106 (22.0) 4.23·109 (1173.7)
90° (верт.) 77·106 (21.3) 208·106 (57.9) 378·106 (104.9) 337·106 (93.5) 390·106 (108.2) 363·106 (100.8) 392·106 (108.8) 373·106 (103.6) 311·106 (86.5) 209·106 (58.1) 139·106 (38.7) 93·106 (25.8) 3.27·109 (908.3)
вращение вокруг
полярной оси
78·106 (21.7) 224·106 (62.3) 478·106 (132.9) 581·106 (161.4) 821·106 (228.0) 820·106 (227.8) 809·106 (224.8) 681·106 (189.2) 455·106 (126.5) 258·106 (71.6) 152·106 (42.2) 94·106 (26.0) 5.45·109 (1514.3)
Нижний Новгород 0° (гор.) 50·106 121·106 268·106 398·106 577·106 634·106 599·106 480·106 276·106 121·106 52·106 32·106 3.61·109 (1002)
Новосибирск 0° (гор.) 82·106 166·106 354·106 450·106 574·106 638·106 620·106 486·106 326·106 159·106 86·106 56·106 4.00·109 (1110)
Норильск 0° (гор.) 2·106 29·106 230·106 389·106 595·106 595·106 595·106 314·106 155·106 63·106 8·106 0 2.98·109 (826)
Оймякон 0° (гор.) 27·106 109·106 331·106 555·106 643·106 653·106 630·106 503·106 281·106 153·106 50·106 10·106 3.95·109 (1096)
Омск 0° (гор.) 84·106 168·106 340·106 456·106 586·106 640·106 626·106 486·106 318·106 164·106 82·106 56·106 4.01·109 (1113)
Охотск 0° (гор.) 57·106 145·106 346·106 494·106 570·106 524·106 496·106 421·106 298·106 193·106 78·106 35·106 3.66·109 (1015)
Петрозаводск
61.0°с.ш.
0° (гор.) 26·106 (7.1) 72·106 (19.9) 240·106 (66.7) 364·106 (101.1) 508·106 (141.0) 602·106 (167.1) 568·106 (157.7) 395·106 (109.6) 203·106 (56.5) 83·106 (23.0) 30·106 (8.2) 9·106 (2.4) 3.10·109 (860.0)
45° 61·106 (16.8) 133·106 (36.9) 419·106 (116.4) 460·106 (127.7) 533·106 (148.1) 599·106 (166.3) 589·106 (163.7) 463·106 (128.6) 278·106 (77.3) 132·106 (36.7) 49·106 (13.5) 10·106 (2.8) 3.72·109 (1034.6)
90° (верт.) 72·106 (20.0) 149·106 (41.3) 433·106 (120.2) 386·106 (107.1) 370·106 (102.7) 403·106 (112.0) 409·106 (113.6) 353·106 (98.1) 243·106 (67.6) 130·106 (36.0) 52·106 (14.4) 10·106 (2.8) 3.01·109 (835.6)
вращение вокруг
полярной оси
72·106 (19.9) 161·106 (44.6) 573·106 (159.1) 639·106 (177.5) 775·106 (215.2) 929·106 (258.0) 908·106 (252.1) 647·106 (179.7) 347·106 (96.4) 154·106 (42.7) 54·106 (15.0) 10·106 (2.9) 5.27·109 (1463.0)
Петропавловск-Камчатский
53.3°с.ш.
0° (гор.) 109·106 (30.2) 179·106 (49.6) 340·106 (94.3) 458·106 (127.3) 550·106 (152.9) 561·106 (155.8) 521·106 (144.9) 472·106 (131.1) 328·106 (91.0) 232·106 (64.4) 121·106 (33.6) 84·106 (23.3) 3.95·109 (1098.4)
50° 254·106 (70.6) 345·106 (95.9) 512·106 (142.3) 533·106 (148.1) 531·106 (147.4) 513·106 (142.5) 495·106 (137.6) 507·106 (140.9) 433·106 (120.2) 425·106 (118.0) 294·106 (81.6) 251·106 (69.8) 5.09·109 (1414.9)
90° (верт.) 279·106 (77.7) 359·106 (99.7) 480·106 (133.3) 418·106 (116.1) 347·106 (96.5) 325·106 (90.3) 329·106 (91.3) 358·106 (99.5) 350·106 (97.1) 401·106 (111.5) 313·106 (86.8) 283·106 (78.5) 4.24·109 (1178.3)
вращение вокруг
полярной оси
289·106 (80.2) 412·106 (114.5) 653·106 (181.5) 723·106 (200.8) 730·106 (202.7) 729·106 (202.5) 682·106 (189.3) 695·106 (193.0) 562·106 (156.0) 529·106 (147.0) 345·106 (95.9) 289·106 (80.2) 6.64·109 (1843.6)
Пятигорск 0° (гор.) 134·106 205·106 272·106 406·106 523·106 553·106 574·106 486·106 364·106 243·106 130·106 105·106 3.96·109 (1110)
Ростов-на-Дону
47°с.ш.
0° (гор.) 126·106 190·106 333·106 464·106 647·106 672·106 678·106 597·106 429·106 276·106 126·106 80·106 4.60·109 (1278)
Салехард 0° (гор.) 8·106 58·106 230·106 432·106 599·106 601·106 605·106 381·106 205·106 86·106 21·106 0 3.23·109 (896)
Самара 0° (гор.) 82·106 162·106 308·106 452·106 634·106 660·106 639·106 532·106 340·106 169·106 78·106 56·106 4.11·109 (1142)
Санкт-Петербург
60°с.ш.
0° (гор.) 21·106 71·106 214·106 331·106 515·106 578·106 545·106 394·106 230·106 92·106 25·106 8·106 3.02·109 (930)
Саратов 0° (гор.) 100·106 188·106 373·106 469·106 653·106 691·106 666·106 561·106 389·106 209·106 113·106 63·106 4.48·109 (1243)
Смоленск 0° (гор.) 63·106 128·106 249·106 379·106 563·106 620·106 580·106 446·106 296·106 140·106 52·106 40·106 3.56·109 (988)
Сочи
43.6°с.ш.
0° (гор.) 133·106 (37.0) 199·106 (55.2) 302·106 (84.0) 420·106 (116.6) 602·106 (167.1) 716·106 (199.0) 745·106 (206.8) 666·106 (185.0) 468·106 (130.1) 343·106 (95.4) 195·106 (54.2) 125·106 (34.7) 4.91·109 (1365.1)
35° 223·106 (62.0) 289·106 (80.2) 373·106 (103.5) 450·106 (125.0) 587·106 (163.0) 666·106 (184.9) 713·106 (198.1) 709·106 (197.0) 582·106 (161.6) 510·106 (141.7) 334·106 (92.8) 222·106 (61.7) 5.66·109 (1571.4)
90° (верт.) 237·106 (65.8) 275·106 (76.5) 328·106 (91.1) 288·106 (80.0) 313·106 (86.9) 310·106 (86.2) 345·106 (95.7) 409·106 (113.6) 428·106 (119.0) 468·106 (130.0) 351·106 (97.6) 243·106 (67.6) 3.96·109 (1099.9)
вращение вокруг
полярной оси
274·106 (76.0) 357·106 (99.1) 468·106 (129.9) 576·106 (160.1) 800·106 (222.1) 970·106 (269.3) 1040·106 (289.0) 1022·106 (284.0) 799·106 (222.0) 669·106 (185.8) 422·106 (117.2) 272·106 (75.6) 7.67·109 (2129.9)
Томск 0° (гор.) 75·106 155·106 352·106 461·106 557·106 616·106 612·106 469·106 310·106 147·106 80·106 50·106 3.88·109 (1079)
Торжок 0° (гор.) 56·106 132·106 270·106 385·106 540·106 605·106 594·106 450·106 272·106 119·106 48·106 33·106 3.50·109 (973)
Тобольск 0° (гор.) 59·106 138·106 331·106 448·106 578·106 586·106 603·106 431·106 280·106 134·106 63·106 34·106 3.69·109 (1024)
Улан-Удэ 0° (гор.) 121·106 211·106 394·106 484·106 611·106 645·106 599·106 502·106 374·106 241·106 132·106 94·106 4.41·109 (1224)
Уэлен 0° (гор.) 8·106 52·106 220·106 412·106 519·106 609·106 486·106 318·106 157·106 65·106 15·106 2·106 2.86·109 (795)
Хабаровск 0° (гор.) 176·106 270·106 440·106 498·106 600·106 643·106 600·106 509·106 400·106 282·106 184·106 141·106 4.74·109 (1318)
Хибины 0° (гор.) 4·106 44·106 186·106 364·106 515·106 584·106 561·106 366·106 161·106 59·106 8·106 0 2.85·109 (792)
мыс Челюскин 0° (гор.) 0 3·106 100·106 385·106 674·106 695·106 514·106 272·106 98·106 15·106 0 0 2.76·109 (765)
Чита 0° (гор.) 113·106 214·106 396·106 503·106 613·106 643·106 555·106 478·106 366·106 258·106 136·106 88·106 4.36·109 (1212)
Южно-Курильск 0° (гор.) 175·106 272·106 383·106 456·106 490·106 458·106 427·106 390·106 346·106 282·106 163·106 140·106 3.98·109 (1106)
Южно-Сахалинск
47.0°с.ш.
0° (гор.) 183·106 (50.9) 278·106 (77.1) 464·106 (128.8) 499·106 (138.6) 586·106 (162.8) 567·106 (157.5) 528·106 (146.7) 463·106 (128.5) 381·106 (105.9) 285·106 (79.4) 179·106 (49.7) 150·106 (41.7) 4.56·109 (1267.5)
45° 368·106 (102.2) 478·106 (132.7) 631·106 (175.4) 537·106 (149.1) 553·106 (153.7) 512·106 (142.2) 492·106 (136.6) 473·106 (131.5) 469·106 (130.4) 447·106 (124.2) 341·106 (94.8) 314·106 (87.2) 5.62·109 (1560.2)
90° (верт.) 408·106 (113.2) 496·106 (137.8) 476·106 (132.2) 372·106 (103.4) 325·106 (90.3) 295·106 (81.9) 298·106 (82.9) 314·106 (87.3) 358·106 (99.5) 401·106 (111.4) 352·106 (97.9) 352·106 (97.7) 4.56·109 (1265.5)
вращение вокруг
полярной оси
427·106 (118.5) 578·106 (160.6) 790·106 (219.3) 691·106 (191.8) 744·106 (206.6) 696·106 (193.4) 635·106 (176.3) 603·106 (167.5) 604·106 (167.7) 554·106 (153.8) 402·106 (111.7) 360·106 (99.9) 7.08·109 (1966.9)
Якутск 0° (гор.) 32·106 107·106 314·106 492·106 591·106 651·106 618·106 450·106 270·106 134·106 50·106 17·106 3.73·109 (1035)
Абхазия
Сухуми 0° (гор.) 159·106 220·106 360·106 471·106 610·106 700·106 680·106 624·106 494·106 337·106 201·106 136·106 4.69·109 (1303)
Азербайджан
Баку 0° (гор.) 167·106 184·106 331·106 477·106 678·106 741·106 724·106 641·106 423·106 301·106 172·106 142·106 4.98·109 (1384)
Нахичевань 0° (гор.) 203·106 288·106 462·106 555·106 714·106 812·106 834·106 746·106 592·106 427·106 272·106 188·106 6.09·109 (1693)
Армения
Ереван 0° (гор.) 184·106 264·106 410·106 536·106 716·106 810·106 820·106 746·106 584·106 419·106 236·106 150·106 5.88·109 (1632)
Севан 0° (гор.) 268·106 318·106 504·106 555·106 649·106 770·106 794·106 718·106 568·106 406·106 280·106 217·106 6.05·109 (1680)
Белоруссия
Минск 0° (гор.) 67·106 138·106 310·106 406·106 578·106 636·106 596·106 460·106 314·106 163·106 67·106 42·106 3.78·109 (1049)
Грузия
Крестовый перевал 0° (гор.) 276·106 348·106 536·106 603·106 590·106 586·106 624·106 595·106 423·106 348·106 272·106 222·106 5.42·109 (1506)
Тбилиси 0° (гор.) 165·106 226·106 366·106 487·106 594·106 660·106 678·106 609·106 450·106 301·106 171·106 138·106 4.48·109 (1244)
Телави 0° (гор.) 180·106 261·106 388·106 496·106 642·106 706·106 718·106 654·106 480·106 333·106 203·106 163·106 5.22·109 (1451)
Казахстан
Алма-Ата 0° (гор.) 176·106 239·106 354·106 484·106 632·106 678·106 729·106 647·106 497·106 321·106 187·106 136·106 5.08·109 (1411)
Аральск 0° (гор.) 182·106 285·106 446·106 614·106 794·106 848·106 769·106 710·106 534·106 337·106 182·106 132·106 5.84·109 (1620)
Астана 0° (гор.) 134·106 234·106 408·106 496·106 643·106 714·106 670·106 559·106 398·106 211·106 126·106 94·106 4.69·109 (1302)
Балхаш 0° (гор.) 193·106 289·106 465·106 599·106 750·106 791·106 779·106 703·106 523·106 322·106 193·106 142·106 5.72·109 (1589)
Джезказган 0° (гор.) 176·106 266·106 419·106 540·106 689·106 746·106 735·106 662·106 501·106 287·106 172·106 132·106 5.33·109 (1479)
Кустанай 0° (гор.) 113·106 201·106 385·106 482·106 653·106 691·106 624·106 523·106 343·106 209·106 109·106 75·106 4.408·109 (1224)
Киргизия
Бишкек 0° (гор.) 211·106 270·106 322·106 502·106 658·106 735·106 752·106 676·106 512·106 335·106 204·106 157·106 5.33·109 (1481)
Тянь-Шань 0° (гор.) 314·106 408·106 596·106 735·106 762·106 756·106 716·106 676·106 590·106 467·106 346·106 258·106 6.62·109 (1840)
Латвия
Рига 0° (гор.) 40·106 104·106 234·106 354·106 546·106 636·106 610·106 462·106 272·106 128·106 40·106 25·106 3.45·109 (959)
Литва
Каунас 0° (гор.) 57·106 135·106 270·106 377·106 561·106 600·106 584·106 460·106 308·106 146·106 50·106 41·106 3.59·109 (997)
Молдавия
Кишинёв 0° (гор.) 126·106 176·106 339·106 478·106 629·106 696·106 734·106 624·106 444·106 285·106 121·106 84·106 4.74·109 (1316)
Таджикистан
Душанбе 0° (гор.) 216·106 280·106 396·106 523·106 697·106 818·106 841·106 758·106 607·106 414·106 268·106 188·106 6.01·109 (1668)
Курган-Тюбе 0° (гор.) 188·106 268·106 389·106 528·106 691·106 812·106 837·106 823·106 616·106 427·106 264·106 172·106 6.02·109 (1670)
ледник Федченко 0° (гор.) 272·106 354·106 532·106 718·106 846·106 917·106 892·106 754·106 654·106 458·106 316·106 243·106 6.96·109 (1932)
Туркмения
Ашхабад 0° (гор.) 212·106 276·106 398·106 535·106 703·106 794·106 818·106 768·106 603·106 420·106 260·106 180·106 5.97·109 (1656)
Чарджоу 0° (гор.) 230·106 318·106 466·106 601·106 808·106 883·106 885·106 820·106 640·106 475·106 286·106 201·106 6.61·109 (1837)
Узбекистан
Самарканд 0° (гор.) 222·106 263·106 373·106 524·106 708·106 825·106 854·106 784·106 620·106 423·106 243·106 189·106 6.03·109 (1674)
Ташкент 0° (гор.) 191·106 247·106 383·106 526·106 714·106 802·106 836·106 752·106 574·106 373·106 222·106 153·106 5.78·109 (1604)
Термез 0° (гор.) 245·106 312·106 457·106 601·106 783·106 867·106 865·106 787·106 643·106 463·106 300·106 220·106 6.54·109 (1817)
Фергана 0° (гор.) 193·106 266·106 387·106 517·106 706·106 792·106 808·106 739·106 578·106 383·106 228·106 151·106 5.75·109 (1597)
Украина
Днепропетровск 0° (гор.) 109·106 176·106 327·106 461·106 637·106 675·106 691·106 608·106 448·106 251·106 117·106 75·106 4.58·109 (1271)
Донецк 0° (гор.) 107·106 168·106 297·106 425·106 589·106 628·106 660·106 559·106 413·106 249·106 99·106 70·106 4.26·109 (1184)
Карадаг (Крым) 0° (гор.) 153·106 197·106 373·106 515·106 695·106 764·106 780·106 666·106 547·106 361·106 176·106 111·106 5.34·109 (1482)
Киев 0° (гор.) 96·106 141·106 266·106 417·106 591·106 626·106 611·106 511·106 362·106 210·106 82·106 55·106 3.97·109 (1102)
Ковель 0° (гор.) 82·106 141·106 287·106 358·106 513·106 576·106 541·106 463·106 316·106 182·106 72·106 53·106 3.58·109 (996)
Конотоп 0° (гор.) 84·106 151·106 283·106 394·106 561·106 612·106 607·106 509·106 350·106 186·106 73·106 55·106 3.87·109 (1074)
Одесса 0° (гор.) 107·106 159·106 310·106 480·106 647·106 699·106 718·106 616·106 446·106 270·106 113·106 84·106 4.65·109 (1291)
Полтава 0° (гор.) 94·106 157·106 274·106 402·106 576·106 628·106 622·106 522·106 374·106 210·106 86·106 63·106 4.01·109 (1113)
Харьков 0° (гор.) 105·106 176·106 326·106 440·106 628·106 658·106 654·106 582·106 419·106 230·106 105·106 71·106 4.39·109 (1221)
Херсон 0° (гор.) 111·106 178·106 323·106 446·106 639·106 680·106 695·106 603·106 435·106 280·106 116·106 86·106 4.59·109 (1276)
Эстония
Тарту 0° (гор.) 42·106 113·106 314·106 402·106 528·106 620·106 582·106 431·106 280·106 125·106 46·106 25·106 3.51·109 (974)

При составлении этой таблицы использовались как данные, относящиеся к периоду существования СССР, так и к более позднему времени. Если для одного пункта были и те, и другие данные, то выбирались более полные, однако при этом проверялось, чтобы разница между данными разных периодов для одних и тех же пунктов не превышала 20%, что говорит о хорошей степени достоверности этих данных.

Данные для ещё большего числа местностей бывшего СССР можно найти, например, на сайте www.solbat.su. Однако там инсоляция иногда приводится в киловатт-часах, а иногда в мегаджоулях, иногда суммируется за месяц, а иногда нормируется к средней за день — так что будьте внимательны при использовании данных оттуда! Кроме того, во многих случаях там не указана годовая сумма инсоляции, что затрудняет сравнение инсоляции в разных местах (хотя, надо сказать, на практике гораздо важнее помесячное изменение инсоляции, а значимость годовой суммы солнечного излучения близка к значимости средней температуры по больнице).

Для оценки излучения в любой точке планеты с учётом усреднённых погодных условий можно попытаться использовать сайт НАСА. Однако, скажем, для Москвы по сравнению с вышеприведённой таблицей он занизил летние данные примерно на 15%, зато зимние завысил в 2 с лишним раза. Двухкратное (и даже полуторакратное) расхождение слишком велико, чтобы считать такие данные достаточно достоверными.

Доля рассеянного излучения в общей инсоляции

Город янв. фев. март апр. май июнь июль авг. сен. окт. ноя. дек. в среднем за год
Алма-Ата 57% 56% 52% 42% 40% 34% 28% 31% 31% 37% 50% 53% 39%
Ашхабад 49% 48% 47% 42% 34% 28% 30% 26% 29% 32% 43% 50% 35%
Баку 22% 20% 20% 20% 19% 22% 23% 22% 19% 23% 23% 23% 21%
Бишкек 52% 53% 52% 45% 32% 31% 31% 30% 32% 42% 47% 53% 38%
Ереван 64% 59% 50% 43% 33% 28% 26% 25% 27% 33% 48% 60% 35%
Киев 74% 64% 57% 54% 49% 46% 46% 45% 46% 53% 71% 75% 51%
Кишинёв 63% 62% 54% 54% 45% 43% 38% 39% 41% 57% 59% 66% 46%
Махачкала 24% 25% 23% 22% 19% 20% 21% 22% 19% 25% 26% 23% 22%
Москва 93% 73% 64% 56% 50% 49% 54% 54% 61% 67% 69% 84% 57%
Тбилиси 56% 54% 50% 45% 40% 34% 35% 33% 36% 40% 52% 54% 40%


Интересная информация про тепловые насосы

Тепловые насосы

Во второй половине XIX века после появления работ Клаузиуса большинство учёных, занимавшихся термодинамикой, в один голос утверждали, что с помощью механической работы разделять тепло и холод, конечно, можно — ведь при перемещении поршня в цилиндре с одной его стороны газ сжимается и нагревается, а с другой разрежается и охлаждается. Однако полученное таким образом тепло всегда будет меньше, чем затраченная механическая работа. Такой в те времена была одна из формулировок второго начала термодинамики. Но к концу XIX века появились мощные холодильные установки, которые могли перекачать тепла как минимум вдвое больше, чем тратилось энергии на приведение их в действие. Это был шок, ведь формально выходило, что тепловой вечный двигатель возможен! Однако при внимательном рассмотрении выяснилось, что до вечного двигателя по-прежнему далеко, а низкопотенциальное тепло, добытое с помощью теплового насоса, и высокопотенциальное тепло, получаемое, например, при сжигании топлива, — это две большие разницы. Правда, соответствующая формулировка второго начала была несколько видоизменена. Так что же такое тепловые насосы?

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса прост: за счёт механической работы либо других видов энергии он обеспечивает концентрацию тепла, ранее равномерно распределённого по некоторому объёму, в одной части этого объёма. В другой части, соответственно, образуется дефицит тепла, то есть холод.

Исторически тепловые насосы впервые начали широко применяться в качестве холодильников — по сути, любой холодильник представляет собой тепловой насос, выкачивающий тепло из холодильной камеры наружу (в комнату или на улицу). Никакой альтернативы этим устройствам до сих пор нет, и при всём многообразии современной холодильной техники базовый принцип остаётся прежним: откачка тепла из холодильной камеры за счёт дополнительной внешней энергии.

Естественно, практически сразу же обратили внимание на то, что заметный нагрев теплообменника конденсатора (у бытового холодильника он обычно выполнен в виде чёрной панели или решётки на задней стенке шкафа) можно было бы использовать и для обогрева. Это уже была идея обогревателя на основе теплового насоса в её современном виде — холодильник наоборот, когда тепло закачивается в замкнутый объём (помещение) из неограниченного внешнего объёма (с улицы). Однако в этой области конкурентов у теплового насоса полно — начиная с традиционных дровяных печей и каминов и заканчивая всевозможными современными отопительными системами. Поэтому многие годы, пока топливо было относительно дешёвым, эта идея рассматривалась как не более чем курьёз, — в большинстве случаев она была абсолютно невыгодна экономически, и лишь крайне редко такое использование было оправдано — обычно для утилизации тепла, откачиваемого мощными холодильными установками в странах с не слишком холодным климатом. И только со стремительным ростом цен на энергоносители, усложнением и удорожанием отопительного оборудования и относительным удешевлением на этом фоне производства тепловых насосов, такая идея становится экономически выгодной сама по себе, — ведь заплатив один раз за довольно сложную и дорогую установку, затем можно будет постоянно экономить на сокращённом расходе топлива. Тепловые насосы являются основой набирающих популярность идей когенерации — одновременной выработки тепла и холода — и тригенерации — выработки сразу тепла, холода и электричества.

Поскольку тепловой насос является сутью любой холодильной установки, то можно сказать, что понятие «холодильная машина» — его псевдоним. Правда, следует иметь в виду, что несмотря на универсальность используемых принципов работы, конструкции холодильных машин всё-таки ориентированы именно на выработку холода, а не тепла, — например, вырабатываемый холод концентрируется в одном месте, а получаемое тепло может рассеиваться в нескольких разных частях установки, потому что в обычном холодильнике стоит задача не утилизировать это тепло, а просто избавиться от него.

Классы тепловых насосов

В настоящее время наиболее широко применяются два класса тепловых насосов. К одному классу можно отнести термоэлектрические на эффекте Пельтье, а к другому — испарительные, которые, в свою очередь подразделяются на механические компрессорные (поршневые или турбинные) и абсорбционные (диффузионные). Кроме того, постепенно возрастает интерес к использованию в качестве тепловых насосов вихревых труб, в которых работает эффект Ранка.

Тепловые насосы на эффекте Пельтье

Элемент Пельтье.
Элемент Пельтье.


Эффект Пельтье заключается в том, что при подаче на две стороны специально подготовленной полупроводниковой пластины небольшого постоянного напряжения, одна сторона этой пластины нагревается, а другая — охлаждается. Вот, в общем-то, и готов термоэлектрический тепловой насос!

Физическая суть эффекта состоит в следующем. Пластина элемента Пельтье (он же «термоэлектрический элемент», англ. Thermoelectric Cooler, TEC), состоит из двух слоёв полупроводника с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При переходе электрона под действием внешнего напряжения в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника, он должен приобрести энергию. При получении им этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников (при протекании тока в обратном направлении происходит обратный эффект — место контакта слоёв нагревается дополнительно к обычному омическому нагреву).

Достоинства элементов Пельтье

Достоинством элементов Пельтье является максимальная простота их конструкции (что может быть проще пластины, к которой припаяны два проводка?) и полное отсутствие каких-либо движущихся частей, а также внутренних потоков жидкостей или газов. Следствием этого является абсолютная бесшумность работы, компактность, полное безразличие к ориентации в пространстве (при условии обеспечения достаточного теплоотвода) и очень высокая стойкость к вибрационным и ударным нагрузкам. Да и рабочее напряжение составляет лишь несколько вольт, поэтому для работы вполне достаточно нескольких батареек или автомобильного аккумулятора.

Недостатки элементов Пельтье

Главным недостатком термоэлектрических элементов является их относительно невысокая эффективность — ориентировочно можно считать, что на единицу перекачанного тепла им потребуется вдвое больше подведённой внешней энергии. То есть, подведя 1 Дж электрической энергии, из охлаждаемой области мы сможем удалить лишь 0.5 Дж тепла. Понятно, что все суммарные 1.5 Дж выделятся на «тёплой» стороне элемента Пельтье и их надо будет отвести во внешнюю среду. Это во много раз ниже эффективности компрессионных испарительных тепловых насосов.

На фоне столь низкого КПД обычно уже не так важны остальные недостатки, — а это небольшая удельная производительность в сочетании с высокой удельной стоимостью.

Использование элементов Пельтье

В соответствии с их особенностями, основная область применения элементов Пельтье в настоящее время обычно ограничивается случаями, когда требуется не очень сильно охладить что-либо не слишком мощное, особенно в условиях сильной тряски и вибраций и при жёстких ограничениях по массе и габаритам, — например, различные узлы и детали электронной аппаратуры, прежде всего военной, авиационной и космической. Пожалуй, самое широкое распространение в быту элементы Пельтье получили в маломощных (5..30 Вт) переносных автомобильных холодильниках.

Испарительные компрессионные тепловые насосы

Принцип работы этого класса тепловых насосов заключается в следующем. Газообразный (полностью или частично) хладагент сжимается компрессором до давления, при котором он может превратиться в жидкость. Естественно, при этом он нагревается. Нагретый сжатый хладагент подаётся в радиатор конденсатора, где охлаждается до температуры окружающей среды, отдавая ей излишнее тепло. Это зона нагрева (задняя стенка кухонного холодильника). Если на входе конденсатора значительная часть сжатого горячего хладагента ещё оставалась в виде пара, то при понижении температуры в ходе теплообмена она также конденсируется и переходит в жидкое состояние. Относительно охлаждённый жидкий хладагент подаётся в расширительную камеру, где, проходя через дроссель или детандер, теряет давление, расширяется и испаряется, по крайней мере частично переходя в газообразную форму, и, соответственно, охлаждается, — существенно ниже температуры окружающей среды и даже ниже температуры в зоне охлаждения теплового насоса. Проходя по каналам панели испарителя, холодная смесь жидкого и парообразного теплоносителя отбирает тепло из зоны охлаждения. За счёт этого тепла продолжает испаряться оставшаяся жидкой часть хладагента, поддерживая стабильно низкую температуру испарителя и обеспечивая эффективный отбор тепла. После этого хладагент в виде пара добирается до входа компрессора, который откачивает и вновь сжимает его. Затем всё повторяется сначала.

Рабочий цикл компрессионного теплового насоса.
Схема рабочего цикла испарительного компрессионного теплового насоса.

Таким образом, на «горячем» участке компрессор-конденсатор-дроссель хладагент находится под высоким давлением и преимущественно в жидком состоянии, а на «холодном» участке дроссель-испаритель-компрессор давление низкое, а хладагент в основном находится в парообразном состоянии. И сжатие, и разрежение создаются одним и тем же компрессором. С противоположной от компрессора стороны тракта зоны высокого и низкого давления разделяет дроссель, ограничивающий поток хладагента.

В мощных промышленных холодильниках в качестве хладагента используется ядовитый, но эффективный аммиак, производительные турбокомпрессоры и иногда детандеры. В бытовых холодильниках и кондиционерах хладагентом обычно являются более безопасные фреоны, а вместо турбоагрегатов используются поршневые компрессоры и «капиллярные трубки» (дроссели).

В общем случае изменение агрегатного состояния хладагента необязательно — принцип будет рабочим и для постоянно газообразного хладагента, — однако большая теплота изменения агрегатного состояния многократно повышает эффективность рабочего цикла. Но вот если хладагент будет всё время находиться в жидком виде, эффекта не будет принципиально — ведь жидкость практически несжимаема, а потому ни повышение, ни снятие давления не изменят её температуру.

Дроссели и детандеры

Многократно употребляемые на этой странице термины «дроссель» и «детандер» обычно мало что говорят людям, далёким от холодильной техники. Поэтому следует сказать пару слов об этих устройствах и основном различии между ними.

Дросселем в технике называется устройство, предназначенное для нормирования потока за счёт его принудительного ограничения. В электротехнике это название закрепилось за катушками, призванными ограничить скорость нарастания тока и обычно применяемыми для защиты электросхем от импульсных помех. В гидравлике дросселями, как правило, называют ограничители потока, представляющие собой специально созданные сужения канала с точно рассчитанным (калиброванным) просветом, обеспечивающим нужный поток или необходимое сопротивление потоку. Классическим примером таких дросселей являются жиклёры, широко использовавшиеся в карбюраторных двигателях для обеспечения расчётного поступления бензина при подготовке топливной смеси. Дроссельная заслонка в тех же карбюраторах нормировала поток воздуха — второго необходимого ингредиента этой смеси.

В холодильной технике дроссель используется для ограничения потока хладагента в расширительную камеру и поддержания там условий, необходимых для эффективного испарения и адиабатического расширения. Слишком большой поток может вообще привести к заполнению расширительной камеры хладагентом (компрессор просто не успеет откачать его) или, по крайней мере, к потере там необходимого разрежения. А ведь именно испарение жидкого хладагента и адиабатическое расширение его паров обеспечивает необходимое для работы холодильника падение температуры хладагента ниже температуры окружающей среды.

Дроссель и детандер.
Принципы работы дросселя (слева), поршневого детандера (в центре) и турбодетандера (слева).

В детандере расширительная камера несколько модернизирована. В ней испаряющийся и расширяющийся хладагент дополнительно совершает механическую работу, перемещая находящийся там поршень или вращая турбину. При этом ограничение потока хладагента может осуществляться за счёт сопротивления поршня или колеса турбины, хотя на деле это обычно требует очень тщательного подбора и согласования всех параметров системы. Поэтому и при использовании детандеров основное нормирование потока может осуществляться дросселем (калиброванным сужением канала подачи жидкого хладагента).

Турбодетандер эффективен лишь при больших потоках рабочего тела, при малом потоке его эффективность близка к обычному дросселированию. Поршневой детандер может эффективно работать с гораздо меньшим расходом рабочего тела, однако конструкция его на порядок сложнее турбины: помимо самого поршня со всеми необходимыми направляющими, уплотнениями и системой возврата, требуются впускные и выпускные клапаны с соответствующим управлением ими.

Преимуществом детандера перед дросселем является более эффективное охлаждение за счёт того, что часть тепловой энергии хладагента превращается в механическую работу и в такой форме отводится из теплового цикла. Более того, эта работа затем может быть использована с пользой для дела, скажем, для привода насосов и компрессоров, как это сделано в «холодильнике Зысина». Зато простой дроссель имеет абсолютно примитивную конструкцию и не содержит ни одной движущейся детали, а потому по надёжности, долговечности, а также простоте и себестоимости изготовления оставляет детандер далеко позади. Именно эти причины обычно ограничивают область применения детандеров мощной криогенной техникой, а в бытовых холодильниках используются менее эффективные, зато практически вечные дроссели, называемые там «капиллярными трубками» и представляющие собой простую медную трубку достаточно большой длины с просветом малого диаметра (обычно от 0.6 до 2 мм), которая обеспечивает необходимое гидравлическое сопротивление для расчётного потока хладагента.

Достоинства компрессионных тепловых насосов

Главное достоинство этого типа тепловых насосов — их высокая эффективность, самая высокая среди современных тепловых насосов. Соотношение подведённой извне и перекачанной энергии у них может достигать 1:3 — то есть на каждый джоуль подведённой энергии из зоны охлаждения будет откачано 3 Дж тепла — сравните с 0.5 Дж у элементов Пельте! При этом компрессор может стоять отдельно, и выработанное им тепло (1 Дж) необязательно отводить во внешнюю среду в том же месте, где отдаются 3 Дж тепла, откачанные из зоны охлаждения.

Кстати, существует отличающаяся от общепринятой, но весьма любопытная и убедительная теория термодинамических явлений. Так вот, один из её выводов заключается в том, что работа по сжатию газа в принципе может составлять лишь порядка 30% от его общей энергии. А это означает, что соотношение подведённой и перекачанной энергии 1:3 соответствует теоретическому пределу и при термодинамических методах перекачки тепла не может быть улучшено в принципе. Впрочем, некоторые производители уже заявляют о достижении соотношения 1:5 и даже 1:6, и это соответствует действительности — ведь в реальных холодильных циклах используется не просто сжатие газообразного хладагента, но и изменение его агрегатного состояния, и именно последний процесс является главным...

Недостатки компрессионных тепловых насосов

К недостаткам этих тепловых насосов можно отнести, во-первых, само наличие компрессора, неизбежно создающего шум и подверженного износу, а во-вторых, необходимость использования специального хладагента и соблюдение абсолютной герметичности на всём его рабочем пути. Впрочем, бытовые компрессионные холодильники, непрерывно работающие по 20 лет и более без какого-либо ремонта, — совсем не редкость. Ещё одна особенность — довольно высокая чувствительность к положению в пространстве. На боку или вверх ногами вряд ли заработает и холодильник, и кондиционер. Но это связано с особенностями конкретных конструкций, а не с общим принципом работы.

Как правило, компрессионные тепловые насосы и холодильные установки проектируются в расчёте на то, что на входе компрессора весь хладагент находится в парообразном состоянии. Поэтому попадание на вход компрессора большого количества неиспарившегося жидкого хладагента может вызвать в нём гидравлический удар и, как результат, серьёзную поломку агрегата. Причиной такой ситуации может быть как износ аппаратуры, так и слишком низкая температура конденсатора — поступающий в испаритель хладагент слишком холодный и испаряется слишком вяло. Для обычного холодильника такая ситуация может возникнуть, если пытаться его включить в очень холодном помещении (например, при температуре около 0°С и ниже) либо если он только что внесён в нормальное помещение с мороза. Для работающего на обогрев компрессионного теплового насоса это может случится, если пытаться отогреть им промороженное помещение при том, что на улице тоже холодно. Не очень сложные технические решения устраняют эту опасность, но они удорожают конструкцию, а при штатной эксплуатации массовой бытовой техники в них нет нужды — такие ситуации не возникают.

Использование компрессионных тепловых насосов

В силу своей высокой эффективности именно этот тип тепловых насосов получил практически повсеместное распространение, вытеснив все остальные в различные экзотические области применения. И даже относительная сложность конструкции и её чувствительность к повреждениям не могут ограничить их широкое использование — почти на каждой кухне стоит компрессионный холодильник или морозильник, а то и не один!

Испарительные абсорбционные (диффузионные) тепловые насосы

Рабочий цикл испарительных абсорбционных тепловых насосов весьма схож с рабочим циклом испарительных компрессионных установок, рассмотренных чуть выше. Главное различие заключается в том, что если в предыдущем случае разрежение, необходимое для испарения хладагента, создаётся при механическом отсосе паров компрессором, то в абсорбционных агрегатах испарившийся хладагент поступает из испарителя в блок абсорбера, где поглощается (абсорбируется) другим веществом — абсорбентом. Тем самым пар удаляется из объёма испарителя и там восстанавливается разрежение, обеспечивающее испарение новых порций хладагента. Необходимым условием является такое «сродство» хладагента и абсорбента, чтобы силы их связывания при поглощении смогли создать существенное разрежение в объёме испарителя. Исторически первой и до сих широко используемой парой веществ является аммиак NH3 (хладагент) и вода (абсорбент). При поглощении пары аммиака растворяются в воде, проникая (диффундируя) в её толщу. От этого процесса произошли альтернативные названия таких тепловых насосов — диффузионные или абсорбционно-диффузионные.

Рабочий цикл одноступенчатого абсорбционного теплового насоса.
Рабочий цикл одноступенчатого абсорбционного теплового насоса.

Для того чтобы вновь разделить хладагент (аммиак) и абсорбент (воду), отработавшую и богатую аммиаком водо-аммиачную смесь нагревают в десорбере внешним источником тепловой энергии вплоть до кипения, затем несколько охлаждают. Первой конденсируется вода, но при высокой температуре сразу после конденсации она способна удержать очень мало аммиака, поэтому основная часть аммиака остаётся в виде пара. Здесь находящиеся под давлением жидкую фракцию (воду) и газообразную (аммиак) разделяют и по отдельности охлаждают до температуры окружающей среды. Остывшая вода с малым содержанием аммиака направляется в абсорбер, а аммиак при охлаждении в конденсаторе становится жидким и поступает в испаритель. Там давление падает, и аммиак испаряется, снова охлаждая испаритель и забирая извне тепло. Затем вновь соединяют пары аммиака с водой, удаляя из испарителя излишки аммиачных паров и поддерживая там низкое давление. Обогащённый аммиаком раствор опять направляется в десорбер на разделение. В принципе, для десорбции аммиака кипятить раствор не обязательно, достаточно просто нагреть его близко к температуре кипения, и «лишний» аммиак улетучится из воды. Но кипячение позволяет провести разделение наиболее быстро и эффективно. Качество такого разделения является главным условием, определяющим разрежение в испарителе, а стало быть, эффективность работы абсорбционного агрегата, и многие ухищрения в конструкции направлены именно на это. В результате, по организации и количеству стадий рабочего цикла абсорбционно-диффузионные тепловые насосы, пожалуй, являются наиболее сложными из всех распространённых типов подобного оборудования.

«Изюминкой» принципа работы является то, что для выработки холода здесь используется нагрев рабочего тела (вплоть до его кипения). При этом вид источника нагрева непринципиален, — это может быть даже открытый огонь (пламя горелки), поэтому использование электричества необязательно. Для создания необходимой разности давлений, обуславливающей движение рабочего тела, иногда могут использоваться механические насосы (обычно в мощных установках при больших объёмах рабочего тела), а иногда, в частности в бытовых холодильниках, — элементы без подвижных частей (термосифоны).

Абсорбционный холодильный агрегат.
Абсорбционно-диффузионный холодильный агрегат (АДХА) холодильника «Морозко-ЗМ». 1 — теплообменник; 2 — сборник раствора; 3 — аккумулятор водорода; 4 — абсорбер; 5 — регенеративный газовый теплообменник; 6 — дефлегматор («обезжиживатель»); 7 — конденсатор; 8 — испаритель; 9 — генератор; 10 — термосифон; 11 — регенератор; 12 — трубки слабого раствора; 13 — пароотводящая трубка; 14 — электронагреватель; 15 — термоизоляция. По материалам сайта elremont.ru.

Первые абсорбционные холодильные машины (АБХМ) на аммиачно-водяной смеси появились во второй половине XIX века. В быту из-за ядовитости аммиака они тогда большого распространения не получили, но весьма широко использовались в промышленности, обеспечивая охлаждение вплоть до –45°С. В одноступенчатых АБХМ теоретически максимальная холодопроизводительность равна количеству затраченного на нагрев тепла (реально, конечно, заметно меньше). Именно этот факт подкреплял уверенность защитников той самой формулировки второго начала термодинамики, о которой говорилось в начале этой страницы. Однако сейчас и абсорбционные тепловые насосы преодолели это ограничение. В 1950-х годах появились более эффективные двухступенчатые (два конденсатора или два абсорбера) бромистолитиевые АБХМ (хладагент — вода, абсорбент — бромид лития LiBr). Трёхступенчатые варианты АБХМ запатентованы в 1985-1993 годах. Их образцы-прототипы по эффективности превосходят двухступенчатые на 30–50% и приближаются к массовым моделям компрессионных установок.

Здесь я не рассматриваю все подробности множества сложных процессов, протекающих при работе абсорбционных тепловых насосов. В Интернете достаточно сайтов, где всё это описано в деталях. Я, например, многие сведения по АБХМ нашёл здесь.

Достоинства абсорбционных тепловых насосов

Главное достоинство абсорбционных тепловых насосов — это возможность использовать для своей работы не только дорогое электричество, но и любой источник тепла достаточной температуры и мощности — перегретый или отработанный пар, пламя газовых, бензиновых и любых других горелок — вплоть до выхлопных газов и даровой солнечной энергии.

Второе достоинство этих агрегатов, особенно ценное в бытовых применениях, — это возможность создания конструкций, не содержащих движущихся деталей, а потому практически бесшумных (в советских моделях этого типа иногда можно было услышать тихое бульканье или лёгкое шипение, но, конечно, это не идёт ни в какое сравнение с шумом работающего компрессора).

Наконец, в бытовых моделях рабочее тело (обычно это водо-аммиачная смесь с добавлением водорода или гелия) в используемых там объёмах не представляет большой опасности для окружающих даже в случае аварийной разгерметизации рабочей части (это сопровождается весьма сильной и неприятной вонью, так что не заметить значительную утечку невозможно, и помещение с аварийным агрегатом придётся покинуть и проветрить «автоматически»; сверхмалые же концентрации аммиака естественны и абсолютно безвредны — достаточно сказать, что без них не обходится и жизнедеятельность здорового человеческого организма). В промышленных установках объёмы аммиака велики и его концентрация при утечках может быть смертельной, но в любом случае аммиак числится экологически безопасным, — считается, что в отличии от фреонов он не разрушает озоновый слой и не вызывает парниковый эффект.

Недостатки абсорбционных тепловых насосов

Главный недостаток этого типа тепловых насосов — их более низкая эффективность по сравнению с компрессионными.

Второй недостаток — сложность конструкции самого агрегата и довольно высокая коррозионная нагрузка от рабочего тела, либо требующая использования дорогих и труднообрабатываемых коррозионно-стойких материалов, либо сокращающая срок службы агрегата до 5..7 лет. В результате стоимость «железа» получается заметно выше, чем у компрессионных установок той же производительности (прежде всего это касается мощных промышленных агрегатов).

В-третьих, многие конструкции весьма критичны к размещению при установке — в частности, некоторые модели бытовых холодильников требовали установки строго горизонтально, и уже при отклонении на несколько градусов отказывались работать. Использование принудительного перемещения рабочего тела с помощью помп в значительной степени снимает остроту этой проблемы, но подъём бесшумным термосифоном и слив самотёком требуют очень тщательного выравнивания агрегата.

В отличии от компрессионных машин абсорбционные не так боятся слишком низких температур — просто их эффективность снижается. Но я недаром поместил этот абзац в раздел недостатков, потому что это не значит, что они могут работать в лютую стужу — на морозе водный раствор аммиака банально замёрзнет в отличие от используемых в компрессионных машинах фреонов, температура замерзания которых обычно ниже –100°C. Правда, если лёд ничего не порвёт, то после оттаивания абсорбционный агрегат продолжит работу, даже если его всё это время не отключали из сети, — ведь механических насосов и компрессоров в нём нет, а мощность подогрева в бытовых моделях достаточно мала, чтобы кипение в районе нагревателя не стало слишком интенсивным. Впрочем, всё это уже зависит от особенностей конкретной конструкции...

Использование абсорбционных тепловых насосов

Несмотря на несколько меньшую эффективность и относительно более высокую стоимость по сравнению с компрессионными установками, применение абсорбционных тепловых машин абсолютно оправдано там, где нет электричества или где есть большие объёма бросового тепла (отработанный пар, горячие выхлопные или дымовые газы и т.п. — вплоть до солнечного нагрева). В частности, выпускаются специальные модели холодильников, работающие от газовых горелок, предназначенные для путешественников-автомобилистов и яхтсменов.

В настоящее время в Европе газовые котлы иногда заменяют абсорбционными тепловыми насосами с нагревом от газовой горелки или от солярки — они позволяют не только утилизировать теплоту сгорания топлива, но и «подкачивать» дополнительное тепло с улицы или из глубины земли!

Как показывает опыт, в быту вполне конкурентоспособны и варианты с электронагревом, прежде всего в диапазоне малых мощностей — где-то от 20 и до 100 Вт. Меньшие мощности — вотчина термоэлектрических элементов, а при бóльших пока безусловны преимущества компрессионных систем. В частности, среди советских и пост-советских марок холодильников этого типа были популярны «Морозко», «Север», «Кристалл», «Киев» с типичным объёмом холодильной камеры от 30 до 140 литров, хотя существуют и модели на 260 литров («Кристалл-12»). Кстати, оценивая потребление энергии, стоит учитывать тот факт, что компрессионные холодильники почти всегда работают в коротко-периодическом режиме, а абсорбционные обычно включаются на гораздо более длительный срок или вообще работают непрерывно. Поэтому, даже если номинальная мощность нагревателя будет гораздо меньше мощности компрессора, соотношение среднесуточного потребления энергии может быть совсем другим. Зато пиковая нагрузка на сеть от абсорбционных тепловых насосов заметно меньше, чем от компрессорных, а это очень актуально там, где мощность подключения ограничена (скажем, в некоторых садовых товариществах выделяемая на участок мощность может составлять всего 2 кВт, да и при использовании маломощного бензинового электрогенератора превышение мощности даже на сотню-другую ватт может оказаться очень критичным). Кроме того, нагревательные элементы обычно переносят кратковременные «просадки» и «всплески» напряжения гораздо легче, чем электромоторы компрессоров.

Вихревые тепловые насосы

Вихревые тепловые насосы используют для разделения теплого и холодного воздуха эффект Ранка. Суть эффекта заключается в том, что газ, тангенциально подаваемый в трубу на высокой скорости, внутри этой трубы закручивается и разделяется: из центра трубы можно отбирать охлаждённый газ, а с периферии — нагретый. Этот же эффект, хотя и в гораздо меньшей степени, действует и для жидкостей.

Достоинства вихревых тепловых насосов

Главное достоинство этого типа тепловых насосов — простота конструкции и большая производительность. Вихревая труба не содержит движущихся деталей, и это обеспечивает ей высокую надёжность и долгий срок службы. Вибрация и положение в пространстве практически не оказывают влияния на её работу.

Мощный поток воздуха хорошо предотвращает обмерзание, а эффективность вихревых труб слабо зависит от температуры входного потока. Очень важно и практическое отсутствие принципиальных температурных ограничений, связанных с переохлаждением, перегревом или замерзанием рабочего тела.

В некоторых случаях играет свою роль возможность достижения рекордно высокого температурного разделения на одной ступени: в литературе приводятся цифры охлаждения на 200° и более. Обычно одна ступень охлаждает воздух на 50..80°С.

Недостатки вихревых тепловых насосов

К сожалению, эффективность этих устройств в настоящее время заметно уступает эффективности испарительных компрессионных установок. Кроме того, для эффективной работы они требуют высокой скорости подачи рабочего тела. Максимальная эффективность отмечается при скорости входного потока, равной 40..50% от скорости звука — такой поток сам по себе создаёт немало шума, а кроме того, требует наличия производительного и мощного компрессора — устройства тоже отнюдь не тихого и довольно капризного.

Отсутствие общепризнанной теории этого явления, пригодной для практического инженерного использования, делает конструирование таких агрегатов занятием во многом эмпирическим, где результат сильно зависит от удачи: «угадал — не угадал». Более-менее надёжный результат даёт только воспроизведение уже созданных удачных образцов, а результаты попыток существенного изменения тех или иных параметров не всегда предсказуемы и иногда выглядят парадоксальными.

Использование вихревых тепловых насосов

Тем не менее, в настоящее время использование таких устройств расширяется. Они оправданы в первую очередь там, где уже есть газ под давлением, а также на различных пожаро- и взрывоопасных производствах — ведь подать в опасную зону поток воздуха под давлением зачастую гораздо безопаснее и дешевле, чем тянуть туда защищённую электропроводку и ставить электродвигатели в специальном исполнении.

Пределы эффективности тепловых насосов

Почему при всех своих достоинствах тепловые насосы до сих пор не получили широкого распространения для обогрева (пожалуй, единственный относительно распространённый класс таких устройств — это кондиционеры с инверторным режимом)? Причин этому несколько, и помимо субъективных, связанных с отсутствием традиций обогрева с помощью этой техники, есть и объективные, главные среди которых — обмерзание теплоотборника и относительно узкий диапазон температур для эффективной работы.

В вихревых (прежде всего газовых) установках проблем переохлаждения и обмерзания обычно нет. Они не используют изменение агрегатного состояния рабочего тела, а мощный поток воздуха выполняет функции системы «No Frost». Однако эффективность их намного меньше, чем у испарительных тепловых насосов, а большая шумность делает их применение в бытовых целях весьма некомфортным.

Переохлаждение

В испарительных тепловых насосах высокая эффективность обеспечивается за счёт изменения агрегатного состояния рабочего тела — перехода из жидкости в газ и обратно. Соответственно, этот процесс возможен в относительно узком интервале температур. При слишком высоких температурах рабочее тело всегда останется газообразным, а при слишком низких — будет испаряться с большим трудом или вообще замёрзнет. В результате при выходе температуры за рамки оптимального диапазона наиболее энергоэффективный фазовый переход становится затруднённым или вовсе исключается из рабочего цикла, и КПД компрессионной установки существенно падает, а если хладагент останется постоянно жидким, то она вообще работать не будет.

Обмерзание

Отбор тепла из воздуха

Даже если температуры всех блоков теплового насоса остаются в нужных рамках, во время работы блок для отбора тепла — испаритель — всегда покрывается каплями влаги, конденсирующимися из окружающего воздуха. Но жидкая вода стекает с него сама по себе и практически не препятствует теплообмену. Когда же температура испарителя становится слишком низкой, капли конденсата замерзают, а вновь конденсирующаяся влага сразу превращается в иней, который так и остаётся на испарителе, постепенно образуя толстую снеговую «шубу» — именно это происходит в морозилке обычного холодильника. В результате эффективность теплообмена существенно снижается, и тогда приходится останавливать работу и оттаивать испаритель. Как правило, в испарителе холодильника температура понижается на 25..50°С, а в кондиционерах в связи с их спецификой температурный перепад поменьше — 10..15°С. Зная это, становится понятно, почему большинство кондиционеров не удастся настроить на температуру ниже +13..+17°С — этот порог установлен их конструкторами во избежание обледенения испарителя, ведь режим его оттаивания обычно не предусматривается. Это же является одной из причин, по которой практически все кондиционеры с инверторным режимом не работают даже при не очень больших отрицательных температурах — лишь в самое последнее время стали появляться модели, рассчитанные на работу при морозах до –25°C. В большинстве случаев уже при –5..–10°C затраты энергии на оттаивание становятся сравнимы с количеством закачанной с улицы теплоты, и перекачка тепла с улицы оказывается неэффективной, особенно если влажность наружного воздуха близка к 100%, — тогда внешний теплоотборник покрывается инеем и льдом особенно быстро.

Отбор тепла из грунта и воды

В связи с этим в качестве незамерзающего источника «холодного тепла» для тепловых насосов в последнее время всё шире рассматривается тепло из земных глубин. При этом имеются в виду отнюдь не разогретые слои земной коры, находящиеся на многокилометровой глубине, и даже не геотермальные водные источники (хотя, если повезёт и они окажутся рядом, было бы глупо пренебречь таким подарком судьбы). Имеется в виду «обычное» тепло слоёв грунта, расположенных на глубине от 10 до 50 метров. Как известно, в средней полосе грунт на таких глубинах имеет температуру порядка +5°С, которая очень мало меняется в течении всего года. В более южных районах эта температура может достигать +10°С и выше. Таким образом, перепад температур между комфортной +25°С и грунтом вокруг теплоотборника весьма стабилен и не превышает 20°С независимо от мороза за окном (следует отметить, что обычно температура на выходе теплового насоса составляет +50..+60°С, но и перепад температур в 50°С вполне по силам для тепловых насосов, включая современные бытовые холодильники, спокойно обеспечивающие в морозильной камере –18°С при температуре в комнате выше +30°С).

Тем не менее, если закопать один компактный, но мощный теплообменник, вряд ли удастся достичь желаемого эффекта. По сути теплоотборник в этом случае выступает в роли испарителя морозильной камеры, и если в месте, где он размещён, нет мощного притока тепла (геотермального источника или подземной реки), он быстро заморозит окружающий грунт, на чём вся откачка тепла и закончится. Решением может быть отбор тепла не из одной точки, а равномерно с большого подземного объёма, — ведь сам по себе приток тепла из недр Земли очень мал и оценивается мизерной величиной порядка 20 Вт/м2, так что даже при полном извлечении всего поступающего глубинного тепла с каждой сотки на постоянной основе можно ожидать не более 2 кВт (в реальности, конечно, гораздо меньше). Поскольку создать на глубине частую сеть теплоотбора технически крайне трудно, можно компенсировать более редкое размещение теплообменников в плоскости их большой высотой. Однако стоимость строительства теплоотборника, охватывающего на немалой глубине тысячи кубометров грунта, скорее всего сделает это решение абсолютно невыгодным экономически. Менее затратный вариант — бурение нескольких скважин с интервалом в несколько метров друг от друга (бóльшие промежутки между теплообменниками не позволят собрать всё поступающее тепло). Так это было сделано в экспериментальном подмосковном «активном доме», но и это недёшево — каждый, кто делал у себя скважину для воды, может самостоятельно прикинуть затраты на создание геотермального поля хотя бы из десятка 30-метровых скважин. Кроме того, постоянный отбор тепла, хоть и менее сильный, чем в случае компактного теплообменника, всё равно снизит температуру грунта вокруг теплоотборников по сравнению с исходной. Это приведёт к уменьшению эффективности работы теплового насоса при его длительной эксплуатации, причём период стабилизации температуры на новом уровне может занять несколько лет, в течение которых условия извлечения тепла будут ухудшаться. Впрочем, можно попытаться частично компенсировать зимние потери тепла его усиленной закачкой на глубину в летнюю жару. Но даже не учитывая дополнительные затраты энергии на эту процедуру, польза от неё будет не слишком большой — теплоёмкость грунтового теплоаккумулятора разумных размеров весьма ограничена, и на всю русскую зиму её явно не хватит, хотя такой запас тепла всё же лучше, чем ничего. К тому же в данном случае очень большое, а точнее — определяющее значение имеет уровень, объём и скорость течения грунтовых вод, поскольку обильно увлажнённый грунт с достаточно высокой скоростью течения воды не позволит сделать «запасы на зиму» — протекающая вода унесёт закачанное тепло с собой (даже мизерное перемещение грунтовых вод всего на 1 метр в сутки, за неделю снесёт запасённое тепло в сторону на 7 метров, и оно окажется вне рабочей зоны теплообменника). Правда, то же течение грунтовых вод будет снижать степень остывания грунта зимой — новые порции воды принесут новое тепло, полученное ими вдали от теплообменника. Поэтому, если рядом есть глубокое озеро, большой пруд или река, никогда не промерзающие до дна, то лучше будет не копать грунт, а поместить относительно компактный теплообменник в водоём — в отличие от неподвижного грунта даже в непроточном пруду или озере конвекция свободной воды способна обеспечить гораздо более эффективный подвод тепла к теплоотборнику со значительного объёма водоёма. Но здесь необходимо убедиться, что теплообменник ни при каких условиях не переохладится до точки замерзания воды и не начнёт намораживать лёд, поскольку разница между конвекционным теплообменом в воде и теплопередачей ледяной шубы огромна (в то же время теплопроводность замёрзшего и незамёрзшего грунта часто отличается не так уж сильно, и попытка использовать огромную теплоту кристаллизации воды в грунтовом теплоотборе при определённых условиях может себя оправдать).

В общем случае грунтовый теплоотбор может иметь смысл даже в зоне вечной мерзлоты, где температура грунта отрицательна, поскольку в большинстве регионов с вечной мерзлотой она редко опускается ниже –5°C, а это вполне приемлемо для тепловых насосов и гораздо «теплее» зимнего воздуха, температура которого в тех местах часто опускается ниже –30°C, а то и –50°C (Якутия). Однако вечная мерзлота принципиально исключает движение грунтовых вод, а это наряду с более низкой температурой грунта требует ещё бóльшего объёма подземных теплообменников по сравнению со средней полосой.

Завершая эту тему, следует заметить, что иногда эффективный грунтовый теплоотбор без геотермального поля можно создать там, где есть колодец или скважина с постоянным большим притоком воды (от кубометра в час и более). В этом случае можно организовать прокачку этой воды через теплообменник. Теоретически с каждого кубометра воды при его охлаждении на 1°C можно получить тепловую мощность до 1.14 кВт. Таким образом, выкачивая 2 кубометра воды в час и охлаждая их на 3°C (воду с исходной температурой 4–5°C сильнее охлаждать нельзя во избежание образования льда), можно получать более 6 кВт на практически постоянной основе без создания громоздкого геотермального поля. Такое количество тепла вполне способно полностью обогреть не слишком большой дом с хорошей теплоизоляцией даже при небольших отрицательных температурах. При этом помимо энергозатрат на привод теплового насоса, придётся потратиться на прокачку воды, но при высоте подъёма в несколько метров современные насосы потребляют всего одну-две десятых киловатт-часа на каждый кубометр перекачанной воды. В данной сутуации роль геотермального поля играют естественные водоносные жилы, обеспечивающие приток колодца или скважины. Проблема в том, что такой приток встречается не так уж часто, да и отработанную воду надо сливать не обратно в колодец, а в дренаж, незамерзающий круглый год и способный отвести подальше от колодца весь выкачанный объём воды (попадание охлаждённой воды обратно в колодец быстро снизит его температуру и всё заморозит).

Разность температур и сверхъединичность тепловых насосов

Любой тепловой насос, работающий на обогрев, представляет собой в некотором роде сверхъединичное устройство. Ведь с точки зрения человека, находящегося в помещении, где установлены все части такого насоса кроме испарителя (теплоотборника), тепла в этом помещении будет больше, чем если подать то же количество электроэнергии на обычные нагреватели с ТЭНами (конвекторы, масляные обогреватели, тепловентиляторы). В самом деле, в обогреваемом помещении в виде тепла останется вся потреблённая электроэнергия, затраченная на приведение в действие частей холодильной установки (нагрев из-за неизбежного трения и пр.), плюс ещё дополнительное тепло, отобранное испарителем за пределами этого помещения и затем перенесённое внутрь.

Однако это не значит, что, использовав полученную разность температур для привода тепловой машины, можно сделать истинно сверхъединичное «самодостаточное» устройство, вырабатывающее энергию в закрытой системе, будучи полностью изолированным от внешней среды. Для научного объяснения этого обычно привлекают понятие эксергии, характеризующей не просто содержание той или иной энергии в некотором объёме вещества, а её «извлекаемость», «утилизируемость» в данной конкретной обстановке, с учётом текущих внешних условий. Весьма подробно и популярно эксергия описана в статье В.М.Бродянского «Энергия: проблема качества» (журнал «Наука и жизнь», №3 за 1982 г.). Здесь же я попытаюсь объяснить это кратко на сходном примере из другой области.

Вспомним гидравлику: электронасос, легко поднимающий кубометр воды за минуту на высоту в 1 метр, закачает гораздо меньше воды за то же время на высоту в 10 м (в те же 10 раз, а если и сможет закачать кубометр, то «сожрёт» во столько же раз больше электричества), а на высоту в 100 м вообще ничего закачать не сможет — слишком высоко. И как одной из важнейших характеристик гидравлического насоса является максимальная высота подъёма накачиваемой жидкости (напор), так тепловые насосы характеризуются максимально возможной разностью температур, создаваемой ими. Разность эта обычно не превышает нескольких десятков градусов, поэтому даже при непрерывной работе теплового насоса получается, что чем ниже будет температура вокруг его «холодного» теплообменника, тем ниже будет и температура «горячего» теплообменника и тем меньше тепла на «горячей» стороне он способен отдать «в комнату» (то есть в окружающую среду неизменной температуры) — таким образом при росте разности температур между «холодной» и «горячей» сторонами теплового насоса его эффективность падает. А вот для тепловых устройств, использующих перепад температур для выполнения полезной механической работы или для прямой выработки электричества, скажем, за счёт термоэлектрического эффекта, эта зависимость обратная — чем выше разность температур, тем эффективнее они работают, причём подавляющему большинству хоть сколько-нибудь эффективных тепловых машин требуется разность температур от сотни до тысячи градусов (аналогия в гидравлике: чем выше имеющийся перепад уровней — напор, — тем большую мощность можно получить от турбины или водяного колеса при тех же прочих параметрах). Поэтому до сих пор терпят неудачу попытки построить «вечный двигатель», соединив тепловой насос и тепловую машину, как и в гидравлике никому не удалось создать устройство, поднимающее всю жидкость на высоту большую, чем её начальный уровень, лишь за счёт её потенциальной гравитационной энергии (вот как поднять выше соответственно меньший объём, существует множество вариантов).

Таким образом, чем больше преодолеваемая разница температур, тем меньше эффективность теплового насоса. То есть с одними и теми же затратами электроэнергии в помещение с температурой +20°С любой тепловой насос сможет закачать с улицы как минимум вдвое больше тепла при уличной температуре +10°С, чем тогда, когда там 0°С (и это если не вмешаются другие неблагоприятные факторы, такие как обледенение испарителя). Кстати, необходимость преодоления слишком большой разности температур для кондиционеров-инверторов часто является наиболее важным фактором, ограничивающим минимальную рабочую температуру наружного воздуха в режиме обогрева. ♦

Как работает тепловой насос воздух-вода?

Тепловые насосы типа "воздух-вода" забирают тепло из наружного воздуха и передают его системе на водяной основе. Создаваемое тепло можно использовать для отопления помещения или для горячего водоснабжения дома. Тепловые насосы «воздух-вода» являются одними из самых эффективных тепловых насосов с воздушным источником воздуха на рынке. 

Этот тип теплового насоса лучше всего работает в умеренном климате. Эффективность воздушно-водяного теплового насоса является наиболее оптимальным при 7 ° С. Принимая во внимание принципы работы теплового насоса воздух-вода, снижение температуры повлияет на эффективность работы.

В климате с очень низкими зимними температурами грунтовые тепловые насосы могут показаться  более подходящим выбором, поскольку они извлекают тепло из земли и хорошо работают при низких температурах. Тем не менее, технологические разработки для холодного климата тепловых насосов сейчас позволяют использовать его на подогрев воды и отопления дома при -25 ° C, при более низких температурах, можно использовать частично электричество. 

Выбор подходящего теплового насоса зависит от потребностей дома. Тепловые насосы «воздух-вода», как и другие типы, имеют одно важное общее преимущество - они производят возобновляемую энергию, поскольку земля или воздух технически нагреваются солнцем. В тепловых насосах воздух-воздух и воздух-вода используется аналогичная модель работы.

Учитывая плюсы и минусы тепловых насосов с воздушным источником, они по-прежнему более эффективны, чем старая газовая, электрическая, дровяная или масляная система. Тип воздух-воздух обеспечивает циркуляцию теплого воздуха с помощью вентиляторов и может использоваться только для обогрева помещений, если не совмещена с внешней системой отопления. 

Если вы хотите выбрать комплексное решение для бытового отопления и горячего водоснабжения, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы подберем для вас подходящих производителей тепловых насосов типа "воздух-вода", которые соответствуют вашим потребностям. Эта услуга бесплатна и ни к чему не обязывает!

Насколько эффективны тепловые насосы воздух-вода?Используя тепловой насос воздух-вода, вы сокращаете свой углеродный след на 50%. Это потому, что, хотя он работает на электричестве, он в основном использует восполняющую зеленую энергию. Он улавливает теплый воздух  который затем переносится в систему, и обеспечивает оптимальное отопление и горячую воду для вашего дома.

Современные тепловые насосы работают работают с коэффициентом преобразования (СОР) 4,5 . Это означает что тепловой насос при потреблении 1 кВт электроэнергии, выдает тепла 4,5 кВт.  Для примера электрический котел, потребляя 1 кВт, выдает 1 кВт тепловой энергии. Выгода использования теплового насоса наглядна.Чтобы получить наилучшее соотношение цены и качества, необходимо тщательно спланировать установку, независимо от того, идет ли речь о ремонте или новом строительстве дома. Тепловые насосы «воздух-вода» очень хорошо подходят для полов с подогревом, поскольку они работают при более низких температурах.

Поначалу затраты на систему теплого пола в сочетании с тепловым насосом могут показаться серьезным вложением средств. Однако в течение первого года после установки вы сможете увидеть разницу в более низких счетах за электроэнергию и повышенном комфорте в вашей собственности.

Тепловые насосы воздух-вода можно рассмотреть, даже если в ваших существующих системах отопления используются водяные радиаторы. Если вы не хотите обновлять радиаторы, стоит отметить, что эффективность теплового насоса в сочетании с радиаторами будет зависеть от их правильного размера для потребностей в отоплении. В этом случае лучше всего подойдут радиаторы большего размера.

Дорого ли эксплуатировать домашние воздушные тепловые насосы?

Цена воздушно-водяного теплового насоса составляет от 500 до 1800 тыс. руб., с учетом стоимости монтажа. Стоимость установки и эксплуатации зависит от следующих факторов:

  1. Размер строения
  2. Широта использования
  3. Новое строительство или ремонт 

Преимущества и недостатки систем воздух-вода


Тепловые насосы «воздух-вода» - отличный выбор для подачи тепла и горячей воды в ваш дом при отсутствии газового отопления, для экономии финансов и с минимальным воздействием на окружающую среду. Используя возобновляемый решение, вы будете экономить на счетах в течение долгого времени. Чтобы принять обоснованное решение об идеальной системе, давайте взглянем на плюсы и минусы тепловых насосов с воздушным источником. 

Преимущества
Спланировать установку насосов воздух-вода проще, поскольку они меньше по размеру и не занимают много места. Однако их энергоэффективность вдвое выше, чем у громоздких газовых систем. Учитывая, что воздух водяных тепловых насосов используют воздух для получения энергии, операционная система проста и бездисковая. Правильно подобранный по размеру тепловой насос с источником воздуха сэкономит вам электроэнергию при низких затратах на отопление, но не снизит тепловую мощность и комфорт . 

Недостатки
Тепловые насосы с воздушным источником подвержены риску неэффективности при работе в очень холодных погодных условиях, поэтому будет лучше при использовании в очень холодном климате ставить электрические подогреватели для очень холодной погоды, которая обеспечит достаточный обогрев. И если вы подумываете о приобретении блока воздух-вода, потому что он компактный и простой в обслуживании, подумайте о высоком уровне воздушного потока, прежде чем размещать внешний блок подумайте о том что бы он вам не мешал. Еще одним соображением при планировании является хорошая теплоизоляция дома, так как это будет иметь наибольшее влияние на вашу будущую экономию при использовании теплового насоса воздух-вода.

4 фактора, которые следует учитывать при установке тепловых насосов с воздушным источником

Ключ к правильному функционированию тепловых насосов заключается в правильном выборе теплового насоса в соответствии с потребностями вашего объекта в тепле. Также нужно  учитывать тот факт, что их воздушный тепловой насос должен устанавливаться только сертифицированными установщиками.

Чтобы убедиться, что ваша система воздух-вода будет работать с максимальной эффективностью, вы должны принять во внимание следующие четыре фактора:

1. Что входит в стоимость установки

При запросе предложения убедитесь, что затраты на установку и внедрение включены в стоимость теплового насоса воздух-вода. Ваша экономия во многом будет зависеть от ваших конкретных потребностей в отоплении, размера вашего теплового насоса воздух-вода и вашей системы отопления. Ваше географическое положение, а также влажность воздуха в доме могут повлиять на экономию на отоплении.

2. Профессиональная установка теплового насоса «воздух-вода»

Установка теплового насоса «воздух-вода» может занять всего несколько часов, но это должен делать профессиональный установщик, что, по нашему мнению, является требованием многих производителей тепловых насосов «воздух-вода». Свяжитесь со своим поставщиком электроэнергии, чтобы узнать, нужно ли вносить какие-либо изменения в вашу существующую систему.

3. Не допускайте попадания в систему препятствий

Внешняя часть теплового насоса не должна находиться в закрытом или ограниченном пространстве, так как воздух должен циркулировать вокруг машины. Внутренняя теплового насоса может, например, быть расположена в подсобном помещении в дома, или подвале.

4. Шум теплового насоса

Уровень шума теплового насоса «воздух-вода» составляет примерно 40-60 децибел (в зависимости от системы) на расстоянии одного метра. Это фактор, который необходимо учитывать при выборе места установки теплового насоса, особенно на старых моделях. Следует иметь в виду, что вентиляторы более крупных тепловых насосов будут работать на более высокой скорости и, следовательно, будут производить больше шума. 

Обслуживание и уход для оптимальной производительности

Правильное обслуживание и уход гарантируют, что система будет работать на полную мощность. Наружный блок необходимо очищать от мусора, чтобы он прослужил дольше. Убедись, что:
  1. Фильтр на наружном блоке следует регулярно чистить, чтобы убедиться, что система использует нужное количество воздуха. Это можно делать самостоятельно.
  2. Устройство должно быть сухим, а пространство вокруг него должно быть чистым, чтобы обеспечить надлежащий вход и выход воздуха .
  3. Бак для воды должны быть чистым внутри (в зависимости от качества местной воды), и система должна регулярно проверяться на утечку.

Часто задаваемые вопросы о тепловых насосах воздух-вода

1. Как сделать мой тепловой насос более эффективным?

Как мы упоминали ранее, обслуживание о теплового насоса обеспечит оптимальную работу устройства. Чистка фильтра и удаление листьев и других предметов вокруг наружного блока обеспечит высокий уровень эффективности.

2. Каков срок службы теплового насоса «воздух-вода»?

Срок службы теплового насоса 10-15 лет. Это, конечно, зависит от таких факторов, как модель, бренда, местоположение и техническое обслуживание устройства. Обычно они поставляются с гарантией от двух до пяти лет.

3. Могу ли я оставить свой воздух для водяного теплового насоса постоянно включенным?

С надлежащей изоляцией и подходящим размером теплового насоса воздух-вода для вашего дома вам не нужно оставлять его включенным все время. Вы можете использовать таймер, который будет автоматически включать и выключать агрегат в зависимости от ваших потребностей в обогреве.

4. Нужны ли мне разрешения на планирование перед установкой теплового насоса «воздух-вода»?

Разрешения на проектирование и установку тепловых насосов не требуются.

Если вам  нужна профессиональная помощь в выборе подходящей системы теплового насоса «воздух-вода», компания готова вам помочь!

Как не зависеть от газа - тепловые насосы для отопления и горячего водоснабжения дома

Тепловой насос — это прибор, который работает по принципу современного холодильника. В его системе циркулирует хладогент, который переносит тепло уличного воздуха (или земли, води и т. п.) с улицы в дом. Благодаря очень низкой температуре кипения хладогента удается отобрать тепло даже у морозного воздуха (до -25°С), т.е. при этом охладить его еще сильнее.

Тепловые насосы бывают грунтовые (земля-вода, вода-вода) или воздушные (воздух-вода). Другие типы тоже существуют, но они не так распространены или это уже не тепловые насосы, а кондиционеры (воздух-воздух). 

В свою очередь, тепловые насосы «воздух-вода» бывают моноблочные и сплит-системы (внешний и внутренний блоки). Моноблок, как правило легче установить и подключить, однако, у него есть недостаток в том, что во время сильных морозов (или при отсутствии электричества даже в слабые морозы), необходимо не дать теплоносителю замерзнуть. Сплит-система от этого защищена, так как блок, в котором происходит нагрев теплоносителя, находится внутри дома.

При установке системы нужно очень качественно выполнить соединение внешнего и внутреннего блока, закачать правильный хладогент до нужного давления, проследить за соблюдением всех технологических предписаний и инструкций.

Так чем же интересен тепловой насос?

Очень важным его свойством является способность переноса тепла с улицы в дом с высоким коэффициентом преобразования. На 1 кВт затраченной электроэнергии для работы устройства, можно получить около 4 кВт тепловой энергии (коэффициент преобразования равен 4). Это значительно превосходит показатели любых других электрических водонагревателей (электрокотлов, бойлеров и т.п.), у которых такой коэффициент меньше единицы.

Но есть и ограничения работы тепловых насосов:

  • они не могут быстро нагреть воду (за один оборот теплоносителя в системе, макимальное увеличение температуры на 5 градусов);
  • при снижении температуры на улице коэффициент преобразования также снижается (максимальным он будет при +10+12°С, а при -25°С на улице, он составит около 1,7);
  • важно понимать, что при сильных морозах на улице тепловой насос не выдает максимальную мощность (это нужно учитывать при проектировании системы отопления и ГВС).

Фактически, этот прибор, при правильной его эксплуатации, может экономить значительное количество энергии в доме. Особенно хорошо тепловой насос действует в межсезонье, весной и осенью, в периоды похолоданий, когда нетребуется быстрый нагрев воды до высоких температур.

Хорошо применять бивалентную систему: чтобы в паре с тепловым насосом были и альтернативные нагреватели (например, дровяной котел), так как в случае отключения энергии или очень сильных морозов тепловой насос не сможет полностью обеспечить теплом весь дом.

Принцип передачи энергии в тепловом цикле теплового насоса насоса

Электричество тратится на работу компрессора. Компрессор отбирает тепло от низкопотенциального источника и передает через фреоновый контур теплоносителю в системе отопления

Методы съема тепла из низкопотенциальных источников энергии

Рис.1 Съём тепла из горизонтального геотермального коллектора

Рис.2 Комбинированный съём тепла от геотермальных источников грунт, земля, артезианская скважина

Рис.3 Отбор тепла методом двух артезианских скважин. Перекачивается вода из одной скважины в другую через теплообменник. Допускается отбор воды для целей водоснабжения

Рис.4 Отбор тепла из окружающего воздуха. Тепловые насосы воздух-вода. Как бытовой кондиционер, но внутри гидроблок

  • Top.Mail.Ru
  • Яндекс.Метрика