Тепловые насосы. Кратко и по существу.

В настоящее время многие производители климатического оборудования  активно пытаются предлагать потребителю разнообразные «экологичные»  и «сверх – экономичные»  устройства для обогрева и кондиционирования жилья. Это не может не радовать, ведь и прогресс налицо и забота об окружающей среде, но так ли это на самом деле? Попробуем разобраться вместе.

1. Что такое тепловой насос?   Вкратце, это электро- механическое устройство передающее тепловой поток от менее нагретого тела к более нагретому и наоборот.  Эффективность и мощность передачи зависят от возможностей насоса и от разности температур тел, между которыми происходит теплообмен. В качестве «тел» используются не туши на диване перед телевизором, а воздух, вода и почва.
2. Что такое инверторный тепловой насос? Грубо говоря, это такой холодильник у вас на кухне, который может не только замораживать , а и разогревать ваши продукты при переключении его режима работы. Естественно, он будет стоить дороже обычного холодильника, ибо его конструктив  будет несколько более сложным. Этот принцип используется в сплит – системах кондиционирования – летом режим охлаждения,  а зимой – режим обогрева, причем, чем холоднее на улице, тем больше электроэнергии лопает ваш кондиционер  за счет недостаточного эффекта работы испарителя на холоде. В этом случае используют обычные нагревательные элементы – вот и высокий расход.

Принцип работы тепловых насосов.

Вся климатическая установка состоит из двух контуров – внутреннего и внешнего, при этом внутренний контур поразительно похож на «потроха» обычного  холодильника, но имеющие либо накопитель тепла, либо фанкойл, а внешний представляет из себя  устройство для сброса тепла или его съема. Между этими контурами обязательно  устанавливается теплообменники.

Представленные на рынке климатические установки с тепловыми насосами для отопления, как правило, используют  в качестве  «донора» тепла уличный воздух или почву приусадебного участка, немного реже – воду в скважине.

 Для примера разберем  простую установку использующую тепло почвы участка для обогрева жилища(фирму не указываю, но все они однотипные). Представляете себе устройство обычного совдеповского холодильника? Он, как правило, состоит из электродвигателя и компрессора, собранных в одном блоке, испарителя, (там где иней образуется) и теплового радиатора(горячий).  Так вот, представьте себе, что трубки радиатора мы поместили в теплообменник с водой, которая циркулирует при помощи отдельного насоса между ним и небольшим бойлером, который и будет источником тепла для радиаторов отопления, а трубки «ледяного» испарителя мы поместили в другой теплообменник, заполненный антифризом,  и связанный с сетью труб,  закопанных в почве нашего участка.  При условиях температуры почвы 25-30*С  компрессор и два насоса будут потреблять примерно 3 кВт электроэнергии в час, а бойлер при этом будет нагреваться с мощностью в 7-8 кВт по теплу, чего вполне достаточно для обогрева помещения площадью в 60-70 м2. Нагрузка небольшая, отдача огромная, ну чем не халява? НО!  При разборке блока выясняем, что все двигатели однофазные, а в первом теплообменнике установлен трехфазный тэн мощностью 8 кВт… Для чего? А вот для чего:  при падении температуры почвы ниже 5*С мы также «спалим» 3кВт , а по теплу получим всего лишь 4 кВт, ибо при остывании почвы её теплопоглощающая способность становится все меньше и меньше, а при остывании земли до -25*С нам попросту становится некуда сбрасывать холод с испарителя. Нет, конечно, если запустить систему в обратном направлении, (Инверсия), то КПД у нас вырастет, земля  на участке согреется и замерзнет бойлер. Ржу как всегда. А получается просто: При понижении уличной температуры наш блок с тепловым насосом постепенно превращается в жутко сложный «холодильник» с встроенным восьмикиловаттным  электрокипятильником , так как наши запросы по теплу часто остаются неизменными и электрический тэн начинает работать на поддержание нужных нам 7-8 кВт.

Инверторные системы отличаются еще более сложной конструкцией связанной с необходимостью запуска системы в обратном течении теплового потока, что выражается в большем количестве сервоприводов, байпасных магистралей и кранов, плюс сама система управления и контроля. И что самое интересное, принципы физики не надурить:  кондиционер эффективнее всего работает, когда холодно на улице, а отопительная система – когда на улице жарко – имеется в виду момент, когда самый больший КПД.

Выводы:

1. Отопительные установки и системы кондиционирования на основе тепловых насосов обладают высоким КПД и эффективностью лишь при определенных температурных диапазонах, нашей стране совсем не свойственных.
2. Целесообразно отопительную установку с тепловым насосом в наших условиях использовать для приготовления ГВС и то только как вспомогательную в летний период, что с учетом стоимости установки – вопрос не однозначный.
3. Наличие скважины немного сглаживает картину эксплуатации теплового насоса, но общие затраты на проектирование, стоимость оборудования, изготовление и эксплуатационные расходы заставляют трижды взвесить все за и против.  Но не забываем никогда про жопорукость  рукожопных исполнителей – хоп, и весь «антИфриз» в скважине…
4. Тепловые насосы не являются недорогой альтернативой в получении большой тепловой мощности(100-160кВт) в помещениях соизмеримых с  обычными котельными, ибо затраты «на круг» при мощности в 8 кВт переваливают за миллион  «педорубликов».
5. Такие понятия как «экологичность», «энергоэффективность» и т.п.  являются очень спорными. Хладагент и озон, парниковый эффект и глобальное потепление – страшилки явно для детей, как и теории о невозобновляемости  природных ресурсов.

                                                                                                            Нерезиновск 2015.                                                                                                    ЧернегоА.А.