Тепловой насос – лучший выход из газового кризиса!

Тепловой насос – лучший выход из газового кризиса!

Топливный кризис в очередной раз заставил весь мир переосмыслить свой подход к энергосбережению и выбору энергоресурсов. Страны Европы и США уже начали переориентировать предприятия и население на использование максимально дешевых энергоносителей, даже несмотря на то что они являются далеко не самыми экологичными. В частности, Евросоюз временно признал ядерное топливо чистым источником энергии и замедлил темпы приостановки атомных электростанций.

Прирост выработки электроэнергии позволил немного затормозить рост спроса на дефицитный природный газ и снизить зависимость от данного энергоносителя. Однако в связи с этим возник вопрос, как с наименьшими потерями заменить используемые для отопления жилых кварталов и предприятий газовые котлы. Ведь, как известно, электрокотлы не отличаются высокой энергоэффективностью: для того чтобы нагреть 1 куб.м воды на 1 градус, требуется чуть более 1 кВт электроэнергии. Таким образом, коэффициент энергоэффективности электрокотла составляет 93—95%. Если принять в расчет теплопроизводительность этого агрегата (860 ккал/кВт-ч), то получится что его эксплуатационные затраты окажутся существенно больше, чем расходы на эксплуатацию газового котла, теплопроизводительность которого в 10 раз выше.

Электрокотел

Решить проблему позволяет установка теплового насоса типа «воздух-вода» — бытового или промышленного, в том числе высокотемпературного, способного нагревать воду до 65—90 градусов. В режиме нагрева моментальный показатель энергоэффективности (коэффициент COP) таких устройств достигает 400% (COP = 3,5—4,0). Иными словами, на 1 кВт израсходованной ими электроэнергии приходится не менее 3,5 кВт генерируемого тепла. Параметр энергоэффективности SCOP, учитывающий нагрузку на агрегат в течение всего года, еще выше — 450—480% (SCOP = 4.5—4,8). Для эксплуатации в режиме нагрева тепловые насосы могут быть подсоединены к системе отопления «водяной теплый пол» (наиболее предпочтительный вариант с точки зрения комфорта для пользователей), радиаторам, фанкойлам.

К тому же, в отличие от газовых или электрических котлов, тепловые насосы типа «воздух-вода» могут не только нагревать, но и охлаждать воду, то есть выступать в роли обычных кондиционеров, без которых трудно представить себе современный офис, гостиничный номер, ресторан, кафе и т.п. Разумеется, в этом случае агрегаты также должны быть подключены к конечным устройствам системы центрального кондиционирования — фанкойлам. Отметим, что энергоэффективность тепловых насосов в режиме охлаждения (коэффициент EER лишь немного уступает аналогичному показателю в режиме нагрева и составляет в среднем 260—330% (обычно EER = 2,8—3,1).

Высокотемпературный тепловой насос (водонагреватель) TCAH200HH

Конечно, далеко не все производители могут похвастаться такими показателями. По этой причине мы рекомендуем обращаться только к проверенным компаниям, давно работающим на рынке и применяющим в своем оборудовании самые передовые японские и американские технологии. К таким производителям относится и компания TICA, уже более 30 лет представленная на рынке HVAC-оборудования и комплектующая тепловые насосы собственного производства герметичными спиральными EVI-компрессорами, выпускаемыми Emerson Copeland (США), или ротационными компрессорами от Mitsubishi Electric (Япония).

Полностью инверторные тепловые насосы TICA, предназначенные для бытового и коммерческого использования, соответствуют классам энергоэффективности A++ и A+++. В режиме нагрева воды выходная мощность устройств, укомплектованных спиральными компрессорами, составляет 14—22 кВт в зависимости от модели, в режиме охлаждения — 12—20 кВт (роторными — соответственно 12,5—16 и 12—14,5 кВт). Коэффициент теплопроизводительности COP данных агрегатов равняется 3,76—3,91, а сезонный коэффициент SCOP — 4,52—4,65. При эксплуатации в режиме охлаждения воды до 7 °C их производительность составляет 12—20 кВт (в зависимости от модели), а коэффициент энергоэффективности EER равняется 2,96—3,16.

Данные изделия представляют собой сплит-системы, в которых наружный и внутренний блоки «географически» разделены: один из них находится снаружи, а другой — внутри обслуживаемого объекта. Между ними циркулирует хладагент R410A, обеспечивающий эффективный нагрев или охлаждение воды в теплообменнике внутреннего блока.

Схема теплового насоса (сплит-система)

Инверторный тепловой насос TICA работает непрерывно. Благодаря этому он постоянно поддерживает заданные пользователем температуру и влажность в кондиционируемых помещениях. В результате находящиеся в них люди не испытывают ни малейшего дискомфорта, поскольку колебания указанных параметров не превышают ±1 °C и ±10% соответственно.

Так же непрерывно изменяется выходная и потребляемая мощность оборудования. Если требуется как можно быстрее охладить или нагреть воздух в комнате или офисе, система центрального кондиционирования по команде пользователя переключается на работу на максимальных оборотах. Как только температура в помещении доводится до установленного с пульта управления значения, изделие переводится в энергосберегающий режим, достаточный для того, чтобы поддерживать температуру на заданной отметке. Благодаря этому потребление электроэнергии устройством снижается до минимума, а в комнате (офисе) устанавливается комфортный микроклимат.

Четкое реагирование электроприбора на изменение условий эксплуатации стало возможным благодаря внедрению интеллектуальной системы управления, реализованной на базе материнской платы и однокристального микропроцессора последнего поколения, и инвертора. Последний преобразует переменный ток с напряжением 220 В и частотой 50 Гц в постоянный, а затем снова в переменный с частотой, соответствующей скорости вращения электропривода компрессора. Данный управляющий сигнал, поступающий от инвертора, имеет форму правильной 180-градусной синусоиды. Он обеспечивает плавное, без всяких скачков, изменение скорости вращения привода компрессора исходя из нагрузки на тепловой насос, величина которой определяется системой управления на основе анализа данных, полученных с датчиков температуры и давления.

Окружающий воздух, необходимый для испарения хладагента в трубках теплообменника наружного блока, активно нагнетается в него с помощью осевого вентилятора. Теплопередача между воздухом и фреоном осуществляется через поверхности медных трубок. В результате жидкий хладагент отбирает тепло у проходящего сквозь трубки воздуха и закипает, переходя в газообразное состояние. Этот процесс происходит даже при температуре -25 °C.

Затем имеющий сравнительно низкую температуру газообразный фреон поступает в управляемый инвертором компрессор — главный компонент наружного блока. Он сжимает пары хладагента, в результате чего их температура повышается до 100 °C.

После этого имеющий высокие температуру и давление фреон нагнетается во фреоновую магистраль и кожухотрубный теплообменник внутреннего блока. Хладагент циркулирует по медным трубкам, находящимся внутри кожуха, а его межтрубное пространство заполняется водой. В результате теплопередачи через поверхности трубок фреон отдает свое тепло воде и конденсируется, переходя в жидкое агрегатное состояние. Вода, в свою очередь, нагревается до установленного пользователем значения и с помощью водяного насоса (он может быть как встроенным, так и внешним, в последнем случае в стандартную комплектацию не входит) подается к конечным устройствам системы центрального кондиционирования — фанкойлам, радиаторам, системе отопления «водяной теплый пол», обеспечивающим комфортный микроклимат в помещениях.

Отдав тепло, жидкий фреон возвращается во фреоновую магистраль и через дросселирующее устройство (электронный терморегулирующий вентиль, ТРВ) впрыскивается в медный змеевик теплообменника наружного блока. Там он снова забирает тепло у нагнетаемого вентилятором окружающего воздуха и закипает, переходя в газообразное состояние. Данный цикл непрерывно повторяется в замкнутом холодильном контуре.

Схема работы теплового насоса TICA в режиме нагрева теплоносителя

При эксплуатации устройства в режиме охлаждения воды роли теплообменников меняются. На этот раз кожухотрубный теплообменник внутреннего блока выступает в качестве испарителя, в котором жидкий фреон, впрыскиваемый электронным ТРВ, отбирает тепло у воды и благодаря этому испаряется, переходя в газообразное состояние. Как следствие, вода охлаждается, а затем направляется в фанкойлы, которые с помощью нее понижают температуру воздуха в помещении. В свою очередь, газообразный хладагент поступает в компрессор, а после него в теплообменник наружного блока, в котором отдает свое тепло окружающему воздуху, прогоняемому между трубками и ребрами змеевика с помощью работающего на выдув вентилятора.

Как показывают результаты исследований, благодаря применению подобной схемы нагрева/охлаждения теплоносителя (в данном случае воды) затраты на эксплуатацию инверторных тепловых насосов снижаются примерно в 2—4 раза по сравнению с расходами, связанными с работой газовых или электрических котлов, используемых для отопления. В нижеприведенной таблице цена газа составляет чуть более 0,5 доллара за кубометр — примерно такой она была во всем мире до начала газового кризиса. Если же принять в расчет цены, сложившиеся на рынке в текущий момент (3,5 доллара за 1 кубометр), то разница окажется и вовсе колоссальной — 14-кратной! Причем это далеко не предел: на некоторых биржах природный газ торгуется уже по цене 3900 долларов за 1000 куб.м, или 3,9 доллара за кубометр.

Параметры
	Инверторный тепловой насос TICA	Настенный газовый котел
Отапливаемая площадь	100 кв.м
Теплопроизводительность	80 Вт/кв.м
Период работы	90 дней, 24 часа в сутки
Общая тепловая нагрузка	17280 кВт	17280 кВт
Энергоноситель	Электричество	Газ
Сезонная энергоэффективность	4,3	0,93
Потребление энергии	4018 кВт-ч	1950 куб.м
Стоимость энергоносителя	0,12 долл./кВт-ч	0,52 долл./куб.м
Общие эксплуатационные расходы	482,16 доллара	975 долларов

Рекомендуем вам как можно быстрее позаботиться о решении газовой проблемы в рамках своей компании или частного дома, коттеджа, виллы. Более эффективного способа согреть их без использования дорогостоящего газа, нежели тепловой насос, на сегодняшний день не существует. Понимая это, производители климатической техники могут повысить цены на свое оборудование. К тому же вынудить их пойти на такой непопулярный шаг может рост цен на сталь, медь и алюминий, используемые для выпуска кондиционеров. Компания TICA пока не собирается повышать цены на тепловые насосы, тем не менее покупателям все же стоит поторопиться: складские запасы небезграничны!