Современные технологии

Опрос

Как вы относитесь к «зеленому» строительству?:

Тепловые насосы


Александр Иванов Коммерческий директор

«Сейчас тепловые насосы становятся все более популярными, к примеру, мы их устанавливаем на объектах олимпиады в Сочи».

Напишите нам свой вопрос Посмотреть
Мы ответим на вашу заявку в течение часа.

Тепловой насос - фреоновая холодильная машина, которая производит тепло или холод. Слово "производит" более правильно заменить на "переносит из одного места в другое", иначе говоря, тепловой насос забирает тепло или холод из одного места (скажем, помещения) и переносит его в другое место (в другое помещение или на улицу, или под землю).

Если тепловой насос работает в режиме "кондиционер", он забирает тепло из помещения и передает его улице (воде, земле). Если тепловой насос работает на "тепло", то он забирает тепло земли или окружающего воздуха и переносит его в помещение.

Перенос осуществляется фреоном, который "впитывает" в себя тепло и отдает более прохладной среде.

Существует два самых распространенных типа тепловых насосов:

  • воздушные тепловые насосы, когда тепло-холод передается улице (обычные кондиционеры, чиллеры и т.п.)
  • геотермальные тепловые насосы, когда тепло передается земле.

Хотя сейчас тепловые насосы стали очень модными, мы - за разумное применение этой технологии. И мы видим две ниши применения тепловых насосов:

  • геотермальные тепловые насосы в качестве отопления, кондиционирования и горячего водоснабжения коттеджей
  • гостиницы, торговые центры и офисы, применяя тепловые насосы в общем контуре для целей кондиционирования и частичного отопления.

Коттедж на тепловом насосе

Теплообменник геотермальной системы

На глубину более 20-30 метров (уровень ниже которого температура земли не меняется) закапывается теплообменник, с помощью которого тепловой насос передает излишки тепла земле в летнее время и забирает тепло из земли в зимнее для переноса в помещения.

Поскольку температура земли умеренно низкая, поэтому в летнее время передать холодной среде (земля) излишки тепла - очень легко. В зимнее время тепла земли вполне достаточно для того, чтобы обогреть помещение любых размеров.

В техническом помещении устанавливают саму фреоновую холодильную машину (или машины, как на фото). Сердцем теплового насоса является компрессор.

От теплового насоса по дому расходятся трубопроводы с горячей или холодной водой, в зависимости от режима работы насоса. Вода циркулирует по замкнутому контуру "тепловой насос - фанкойлы".

Геотермальные тепловые насосы

Второй контур системы соединяет тепловой насос и подземный теплообменник. По этому контуру двигается незамерзающая жидкость.

Фанкойлы в доме зимой дают тепло, летом - холод.

Кроме того, к тепловому насосу очень разумно подключить баки системы горячего водоснабжения.

Мощность теплового насоса подобрать просто. Как вы знаете, в самом простом случае на 10 кв.м. помещения требуется около 1 кВт холода или тепла. Поэтому, для дома площадью 250 кв.м. требуется тепловой насос с теплопроизводительностью 25 кВт.

Каталоги производителей зачастую дают существенно заниженные электропотребления тепловых насосов. По опыту, готовьтесь, что ваш тепловой насос будет потреблять 25-30% электроэнергии по сравннению с теплопроизводительностью. 25 Квт тепловой насос будет потреблять около 5 кВт электроэнергии.

Рассчитаем стоимость совмещенной системы отопления и кондиционирования на тепловом насосе для коттеджа площадью 210 кв.м.

Наименование  Цена, EUR
Геотермальный тепловой насос, мощность 21кВт по обогреву 5 200
Насосная группа "насос-земля", включая бак, насосы, арматуру, автоматику 1 800
Насосная группа "насос-фанкойлы", включая бак, насосы, арматуру, автоматику 1 950
Фанкойлы для обогрева и охлаждения помещений 2 250
Трубопроводы, арматура и т.п. 1 800
Подземный теплообменник, трубопроводы 1 500
Расходные материалы 400
Монтажные работы и пуско-наладка 7 500
Итого по отоплению и кондиционирования  22 400

В среднем, стоимость 1 кв.м. помещения обходится в 100-120 EUR.

Гостиница, офис или торговый центр на тепловых насосах

В больших зданиях применение геотермальных тепловых насосов пока мало распространено, но успешные примеры есть, наприме здание Mail Tower в Гамбурге. Здание высотой 200 метров частично отапливается и охлаждается геотермальной установмкой мощностью 500 кВт. В качестве вертикальных теплообменников используются сваи фундамента. Рамеры свай - 1,5-1,8 метра в диаметре, длина - до 50 м, всего 112 свай.

Но более распространенным является применение схемы: тепловые насосы в общем кольцевом контуре. В этом случае во всем здании есть один главный контур, в котором циркулирует незамерзающая жидкость. К этому контуру подключаются мини-тепловые насосы, которые могут работать в режиме отопления или кондиционирования. Мини насосы устанавливаются для каждого помещения или группы помещений.

Все тепловые насосы сбрасывают излишки тепла или холода (в зависимости от  того, в каком режиме работает каждый насос) в общей контур здания. К контуру подключается градирня для сброса тепла на улицу в летнее время, а также подключается горячая вода от городских сетей. Если часть тепловых насосов работает на тепло, а часть на холод, то контур не требует подпитки теплом от ИТП или холодом от градирни.

Рассмотрим зимний период. В здании всегда есть помещения, в которых есть большие избытки тепла: кухни, прачечные, ИТП и т.п. С помощью тепловых насосов тепло от этих помещений забирается и направляется в общий контур, поэтому тепловые насосы в других помещениях могут "черпать" тепло из общего контура. В одной из гостиниц Москвы, действующей по этой схеме, теплопотребление из городских сетей снизились на 80%.

В промежуточный период года, скажем осень или весна, часть помещений требует отопления, часть - охлаждения (скажем, на солнечной стороне). В системе с общим контуром в этом случае происходит максимальное энергосбережение, поскольку система не требует сторонних источников тепла или холода.

В летнее время, когда все насосы работают на охлаждение, излишки тепла из общего контура сбрасываются на улицу с помощью градирни.

Преимущества системы:

  1. Экономия тепловой энергии от городских сетей в зимнее время.
  2. Снижение энергозатрат на кондиционирование - на 20-25%.
  3. Возможность работы системы одновременно на тепло и холод.
  4. Надежность системы из-за того, что отказ одного агрегата не влияет на работу остальных.
  5. Снижение затрат на горячее водоснабжение в летнее время.

Недостатки системы:

  1. Общая стоимость системы на 20% выше система отопления и кондиционирования с применением чиллер-фанкойл.
  2. Требуются мероприятия по борьбе с шумом от тепловых насосов.

Цена

Стоимость системы "под ключ", в среднем 100-150 EUR/кв.м.