Холодильник наоборот или Грядёт бум в применении тепловых насосов

Тепловые насосы – это теплогенераторы и одновременно хладогенераторы, удобные для тех потребителей, которые удалены от теплотрасс и газопроводов. Тепловые насосы производят тепло для отопления помещений и горячую воду, забирая теплоту из таких возобновляемых источников, как грунт, грунтовые воды и воздух.

Тепловой насос по сути мало отличается от холодильника. В обоих есть испаритель, компрессор, конденсатор и дросселирующее устройство. Принцип действия у холодильника и теплового насоса одинаков, разнятся лишь рабочие режимы. Холодильник выкачивает тепло изнутри корпуса наружу, а тепловой насос забирает тепло с улицы или из-под земли и передаёт в дом. Важно и то, что тепловые насосы можно использовать не только для отопления и получения горячей воды, но и для кондиционирования помещений в жаркое время.

Заманчивые характеристики

Мощность теплонасосных установок для частного сектора варьируется от 5 до 30 кВт. В промышленных и офисных зданиях могут применяться установки мощностью до 2 МВт.

Основной показатель теплового насоса – это среднегодовой коэффициент эффективности, вычисляемый как соотношение полученной тепловой энергии к затраченной электрической (последняя идёт на привод компрессора тепловой машины). Его величина, конечно же, зависит от выбранного оборудования, искусства разработчиков проекта по установке теплонасоса и качества его исполнения. Среднегодовой коэффициент эффективности может доходить до 3,5 для воздушных тепловых насосов и до 4,5 для грунтовых и водяных.

При переходе от традиционных систем электрообогрева к тепловым насосам эксплуатационные расходы уменьшаются прямо пропорционально коэффициенту эффективности, то есть в разы. Помимо этого выбор теплонасоса позволяет снизить выделенную электрическую мощность, что для многих потребителей оказывается ключевым фактором.

Три – четыре простые части

При отборе тепла от грунта используется грунтовый теплообменник – расположенная в земле система труб. Тепло для отопления коттеджа можно взять из водоёма, если таковой есть неподалёку. Теплообменник воздушного насоса (обычно пластинчатый) может быть установлен вне помещения или внутри него – при применении воздуховодов.

Для извлечения геотермической энергии из глубины потребуется бурение нескольких скважин, которые, к сожалению, обойдутся недёшево. Однако эффективность системы при этом окажется более высокой, чем в случае, если теплообменник будет размещён в грунте на небольшой глубине. Для обеспечения высокой эффективности насоса грунтовый теплообменник должен охватывать не меньшую площадь, чем площадь отапливаемых помещений.

Следующий компонент системы – собственно теплонасосная установка, внешне иногда напоминающая холодильник. От неё трубы с горячей водой идут на систему радиаторного отопления или подогрева пола, а также к аккумуляционному баку для горячего водоснабжения.

Подобно холодильникам, системы отопления на основе тепловых насосов имеют большой срок эксплуатации (20–30 лет и дольше), просты и надёжны. Заменять их можно по частям. Подземный теплообменник из полимерных труб, например, прослужит до полувека.

Манящие перспективы

В Штатах и Западной Европе тепловые насосы уже давно не считаются диковинкой. Европейцы ежегодно устанавливают свыше 500 тыс. теплонасосных систем. В России число установок не превышает 400 единиц в год. Почему так мало? Основные причины – низкая стоимость магистрального газа и слабая осведомлённость потенциальных потребителей. На селе многие даже не слышали, что такое тепловые насосы и светодиодные лампы. Стоимость удельного киловатт-часа тепловой энергии, выработанного при сжигании магистрального газа, на конец осени 2011 г. была в 7–9 раз ниже, чем в Европе. То есть, газом пока топить выгоднее. Тем не менее, уже сегодня у нас в стране представлены почти все европейские игроки теплонасосного рынка, а также американские и азиатские компании.

Динамика цен на газ и электричество в России такова, что по текущим расходам газовое отопление уже приближается к отоплению тепловым насосом, а в некоторых регионах они уже сравнялись. Так что, по нашему мнению, теплонасосный бум неизбежен.

Перспективы для предприимчивых бизнесменов в данной сфере поражают воображение. Достаточно сказать, что в Швеции 70% тепла вырабатывается тепловыми насосами. Теплонасосная станция мощностью 320 МВт, использующая в качестве источника тепла Балтийское море с температурой воды +8°С, обеспечивает 12% потребностей Стокгольма в отоплении.

Согласно расчётам специалистов компании Stiebel Eltron, срок окупаемости проекта по оборудованию типичного коттеджа площадью 200 м2 в Подмосковье при переходе с электрического отопления составит 4,5 года. Кстати, компании «ЛУКОЙЛ» и «Роснефть» активно устанавливают тепловые насосы на своих автозаправочных комплексах. Дело в том, что на АЗК, как огнеопасных объектах, запрещено применять газовое и мазутное отопление.

Из практики

Уже шесть лет на водоочистных сооружениях в Тобольске работает тепловой насос мощностью почти 200 кВт. Теплообменник расположен в очистной ванне. Установка давно окупилась. Отметим, что на городских водоочистных сооружениях имеется потенциальный источник дарового тепла, повышающий эффективность системы. Теплонасос забирает тепло, которое граждане спускают в канализацию с горячей водой.

В Перми на водоочистных сооружениях система теплонасосного снабжения эксплуатируется уже три года. Раньше там работала собственная котельная, которая ежегодно сжигала мазута на сумму до 11 млн. руб. Помимо этого тратились деньги на ремонт оборудования, обслуживающий персонал и другие нужды. Сегодня котельная законсервирована. Проект по установке теплонасоса окупился менее чем за два года – притом, что использовалось дорогое немецкое оборудование.

В 2005 г. в станице Ярославская Мостовско-го района Краснодарского края был построен тепличный комплекс площадью 4 га для выращивания роз по голландской технологии. Данная агротехнология требует поддержания точного температурного режима в теплице. Выбор места был продиктован наличием источника даровой тепловой энергии – подземной геотермальной воды с температурой 90°С.

Для теплоснабжения комплекса используется теплонасосная установка из теплообменного блока и двух тепловых насосов АБТН-600Т, работающих на газовом топливе. Оборудование разработано ООО «ОКБ Теплосибмаш» и изготовлено в ООО «Кемеровохиммаш». Построенная система полностью обеспечивает потребности комплекса в тепле даже в самое холодное время года. Тепловые насосы потребляют в 3–3,3 раза меньше газа, чем сжигала бы газовая котельная.

* * *

Широкое применение тепловых насосов сулит обществу выгоды со всех точек зрения: экономия средств, сокращение потребления ископаемых топлив и снижение загрязняющих выбросов. Выигрывают все!

По материалам компании «ЛУКОЙЛ-ТТК»