Теплові насоси: енергія природи для опалення та охолодження

Тепловий насос від Viessmann дозволяє використовувати для опалення безкоштовну енергію довкілля. Енергія, що міститься в повітрі, ґрунті чи воді, передається теплоносію опалювальної системи. Нижче пояснимо, як за допомогою енергії довкілля можна опалювати ваш будинок.

Як влаштована система?

Принцип дії теплового насосу аналогічний принципу дії холодильника – тільки в зворотному напрямку (зворотній цикл Карно).

У холодильнику тепло передається зсередини назовні. А в тепловому насосі тепло з довкілля передається в систему опалення будинку. Тепло від повітря, води чи ґрунту спочатку передається в тепловому насосі холодоагенту, який при цьому закипає і переходить у пароподібний стан. Потім він стискається компресором, при цьому його температура піднімається до рівня, достатнього для нагріву води в системі опалення чи гарячого водопостачання.

Вирішальним для визначення ефективності роботи теплового насосу є процес стискання пароподібного холодоагенту в компресорі. Viessmann використовує спіральні компресори Compliant-Scroll. Такий компресор тихий в роботі, має низький рівень вібрацій, не вимагає сервісного обслуговування і має тривалий термін експлуатації.

Принцип дії теплового насосу

Незалежно від того, яке джерело тепла ми використовуємо, процес у холодильному контурі, що складається з чотирьох етапів, визначає принцип дії теплового насосу. Коротко опишемо принцип дії холодильного циклу в тепловому насосі. 

  1. Тепло, отримане, наприклад, з грунту, передається в тепловому насосі холодоагенту, який має властивість закипання при дуже низьких температурах. 
  2. Холодоагент закипає в теплообміннику (випаровувачі) від тепла навколишнього повітря, що на нього подається вентилятором, і у вигляді пари поступає на спіральний компресор, де стискається до високого тиску. 
  3. Під час стискання в компресорі піднімається і температура холодоагенту, залежно від робочих умов, до +100°C. 
  4. Розігрітий таким чином холодоагент віддає своє тепло в іншому теплообміннику (конденсаторі) води в системі опалення чи в системі гарячого водопостачання, а сам конденсується і знову переходить у рідкий стан. 
  5. І нарешті, холодоагент, який все ще перебуває під високим тиском, розширюється в дросельному вентилі, і цикл починається спочатку. 

Всі вище описані процеси відбуваються всередині теплового насосу в замкнутому контурі.

Джерела тепла – ґрунтові води, тепло ґрунту та повітря

Яке джерело використати для роботи теплового насоса, залежить від місцевих особливостей і рівня теплоспоживання будівлі. Якщо є достатня кількість ґрунтових вод відповідної якості, особливо ефективним рішенням стає тепловий насос типу вода/вода. А пристрій типу розсіл/вода відбирає тепло, що міститься у ґрунті, за допомогою зонду чи земляного колектора. Третьою альтернативою є використання навколишнього повітря як джерела тепла. Для цього застосовуються теплові насоси повітря/вода – залежно від наявного простору, вони можуть установлюватись у котельні або поряд з будинком.

Принцип роботи теплового насосу повітря/вода Vitocal-A, Vitocal-S (спліт-система)

Повітря – це найдоступніше з усіх джерел тепла. Все, що потрібно – це вентилятор, який подає навколишнє повітря на випаровувач теплового насосу. Якщо основний блок установлений в приміщенні, власникові будинку також потрібні канали, які з’єднують решітку в зовнішній стіні з блоком теплового насосу.

Альтернативою є спліт-система Vitocal-S (рис. зліва), яка складається з внутрішнього і зовнішнього блоків. Теплові насоси повітря/вода дешевші порівняно з іншими типами.

Vitocal 200-S – вигідна альтернатива для новобудов і модернізації

Дуже тихі зовнішні блоки від Viessmann

Зовнішні блоки у новому дизайні мають привабливий вигляд. Окрім надзвичайно тихої роботи, вони мають дуже високі показники продуктивності та чудову обробку та якість продукту - Виготовлений у Німеччині.Це робить Vitocal 200-S особливо придатним для використання в густонаселених районах житлових масивів.

35 дБ (A) на відстані 3 метрів

У нічному режимі роботи потужність вентилятора зменшується (для моделей 04 - 08). Згідно законодавства рівень шуму не має перевищувати( 35 дБ(A)) тому дана функція є важливою. Зокрема, в районах з щільною забудовою.

Ефективність – COP: до 5,0 при A7/W35

Основні компоненти теплового насосу сприяють високій ефективності. До них відносяться швидкісні спіральні компресори, асиметричний пластинчатий теплообмінник, повітряний випарник з гафрованою пластиною.

Теплові насоси розсіл/вода Vitocal-G використовують енергію поверхневого шару ґрунту

Ефективною альтернативою є тепловий насос, який використовує тепло верхніх шарів ґрунту за допомогою спеціального розсільного контуру. Для цього в землю закладають труби, заповнені водою (чи розсолом) з додаванням незамерзаючої рідини – антифризу.

Розсіл відбирає безкоштовне тепло ґрунту. Далі, нагрівшися, він направляється на випаровувач і передає енергію в контур холодильного агенту. Відбір тепла від ґрунту відбувається у вертикальних зондах, геотермальних колекторах та від скручених спіральних труб.

Це робить систему більш ефективною та зменшує витрати на опалення. 

Разом вигідніше: тепловий насос Vitocal і сонячні колектори Vitosol

Вигідним для домовласників є поєднання теплового насосу з сонячними колекторами Viessmann для гарячого водопостачання. Це компактна і вигідна в роботі установка: тепловий насос працюватиме менш інтенсивно, бо гаряче водопостачання буде забезпечене за рахунок безкоштовної енергії Сонця.

Якщо тепловий насос використовується виключно для опалення приміщень, достатньою буде невисока температура теплоносія. При зменшенні різниці температур, витрати на опалення зменшуються.

За більш детальною консультацією Ви завжди можете звернутися до наших фахівців.

Як розраховується ефективність теплових насосів?

Коефіцієнт ефективності (COP)

Повітряний тепловий насос зазвичай виробляє 3 кВт теплової енергії на кожен 1 кВт використаної електричної енергії, таким чином ефективність теплового насоса 300%.

Згідно законів термодинаміки неможливо досягнути ефективності більше 100%, оскільки це означає, що з нічого з'являється енергія, а такого не буває. Оскільки при експлатації теплового насоса ми платимо тільки за електроенергію для компресора і циркуляційних насосів і використовуємо безкоштовні джерела енергії (повітря, грунт, грунтові води), то при розрахунку ефективності не враховується енергія з цих джерел.

Тому для теплових насосів ефективність визначається за допомогою коефіцієнта ефективності (COP). Наприклад, в наведеному вище прикладі коефіцієнт ефективності буде дорівнювати 3.

Сезонний коефіцієнт ефективності (SCОP)

Використовується в основному для повітряних теплових насосів, щоб визначити показник продуктивності теплового насоса за рік, враховуючи різні температури повітря.

Ефективність інших видів теплогенерації

Але, як і в інших формах «відновлюваної» енергії, де джерело енергії практично безмежне і безкоштовне, важлива загальна вартість генерації, а не ефективність.

Для порівння, інші технології мають такі показники ефективності:

  • конденсаційні газові та рідкопаливні котли: 90-96%
  • звичайні газові та рідкопаливні котли: 70-80%
  • електричні теплогенератори: 35-45%

Коли різниця температур між входом і виходом зростає, зростає потреба в електроенергії для компресора, щоб забезпечити необхідний тиск для підняття температури, а отже знижується COP. Тому важливо знати робочі температури обладнання і діапазон температур, за яких цей тепловий насос буде експлуатуватися.

Фінансування енергоефективного обладнання по програмі IQEnergy

Програма IQ energy це Фінансовий Інструмент для сприяння удосконаленням у сфері енергоефективності в житловому секторі України у відповідності до європейських стандартів. Програму було розроблено Європейським банком реконструкції та розвитку (ЄБРР) за підтримки донорів.

Проекти енергоефективності, яким надаватиметься підтримка, складатимуться з інвестицій у високопродуктивні енергоефективні технології, стосовно яких можна очікувати досягнення енергоефективності на рівні, щонайменше на 20% вище ніж у порівнянні з середньоринковими показниками.

Індивідуальний позичальник може отримати компенсацію (грант) до 3 000 євро. Компенсація (грант) складає 35% від суми кредиту або інвестицій у енергоефективні технології (включаючи монтажні роботи та доставку). Грантовий відсоток — 35% незалежно від кількості категорій продуктів з Каталогу Технологій.

Теплові насоси Viessmann відповідають критеріям такого фінансування – їх Ви можете знайти у Каталозі.

Використовуйте безкоштовне тепло довкілля 

Сучасні теплові насоси беруть більшу частину енергії, потрібної для опалення, з довкілля. Лише близько чверті її підводиться у вигляді електроенергії. Низька вартість експлуатації, турбота про довкілля, а також висока незалежність від рідкого й газоподібного палива – це лише деякі з плюсів цієї надійної технології. Якщо ж при цьому застосовується електроенергія, отримана з відновлюваних джерел – така система опалення стає СО2-нейтральною і надзвичайно екологічною.

Крім того, теплові насоси можна застосувати для охолодження будинків. При застосуванні технології „natural cooling“ (англ. природне охолодження) розсіл або ґрунтові води відбирають тепло й відводять його назовні. Натомість, про "активне охолодження" (active cooling) кажуть, коли тепловий насос працює у зворотному режимі і – як холодильник – активно виробляє холод.

Про компанію Viessmann

Ми забезпечуємо теплом ваші домівки з 1917 року. У 2017 році ми святкували століття, а на початку 2020 будем святкувати 20-річчя компанії в Україні.

Ми сімейна компанія – зараз відбувається перехід від третього до четвертого покоління власників підприємства. Професор доктор Мартін Віссманн – онук Йоганна, засновника фірми – очолює раду директорів. Його син Максиміліан на початку 2018 року став співдиректором Групи Viessmann.

Сьогодні наша компанія – один з провідних у світі виробників опалювального, промислового та холодильного обладнання. Центральне підприємство розташоване в Аллендорфі – містечку в німецькій землі Гессен (неподалік Франкфурта). Також працюють виробничі підприємства в Німеччині та ще 10 країнах світу. А торговельні представництва функціонують у 74 країнах.

 

Вересень 2019