Почему тепловые насосы позволяют экономить деньги

Несколько десятилетий тому назад цены на энергоносители были настолько низкие, что никто не задумывался о проблеме отопления. Котельные работали как на угле и мазуте, так и на дизельном топливе. В настоящее время вопрос отопления в осенне-зимний период остро встает перед домовладельцами и руководителями предприятий.

Острота данной проблемы повлияла на развитие научно-технической мысли в этом направлении. Появились разнообразные электро-отопительные системы, конвекционные печи, существенно изменилась теплоизоляция помещений.

Среди общего разнообразия систем отопления особенно выделяются тепловые насосы. Безусловной особенностью теплового насоса, как свидетельствуют рекламные проспекты, является то, что этот прибор вырабатывает больше тепла, чем затрачивает электроэнергии.

И именно этот факт отталкивает от этой технической новинки большинство покупателей. Считая все это очередной рекламной "уткой", люди не спешат выкладывать деньги за это недешевое чудо техники. Ведь со школьной скамьи каждый из нас знает, что коэффициент полезного действия любого агрегата не может быть больше 100%. Так ли это?

Давайте разберемся в принципе действия теплового насоса.

Наиболее понятно это можно сделать на примере, как ни кажется странным, холодильника.

Всем известно, что холодильник охлаждает. То есть забирает тепловую энергию из одного объема и передает его в другой. Морозильная камера охлаждается, а задняя стенка холодильника, где расположен так называемый конденсатор, сильно разогревается. Передача тепла в холодильнике происходит с помощью специального газа - фреона, обладающего свойством легко переходить в жидкое состояние под воздействием давления или с понижением температуры. Компрессор холодильника накачивает в конденсатор фреон, который, как и любой другой газ, сильно разогревается под воздействием давления.

Фреон в конденсаторе охлаждается с 60-70С до комнатной температуры и переходит в жидкое состояние. Сжиженный фреон перетекает в морозильную камеру, где давление значительно меньше и закипает там. Кстати, фреон, при нормальном давлении, кипит при температуре -28С.

Или, говоря по другому, фреон в морозильной камере "нагревается" от температуры закипания (-28С) до температуры морозильника (в среднем -5С), забирая тепловую энергию из морозилки и перенося ее в конденсатор. На все это тратится энергия работы компрессора.

Точно на таком же принципе работает и тепловой насос, только морозильником в данном случае служит радиатор, установленный на улице, а конденсатором - батареи, расположенные внутри помещения.

Итак, энергия электромотора компрессора теплового насоса тратится на перенос тепловой энергии с улицы внутрь помещения и на разогрев самого компрессора, обмоток электромотора и деталей перепускных клапанов. Но конструкция такой системы, как тепловой насос, предусматривает, что тепло, выделившиеся при работе компрессора, тоже остается внутри помещения.

И еще: принцип действия и основа конструкции теплового насоса были разработаны еще в начале XIX века, Робертом Стирлингом, но использовались как двигатель. То есть если в любом тепловом насосе или холодильнике нагревать морозилку (испаритель) и охлаждать конденсатор, то компрессор придет в движение, и за счет текущего фреона будет вращать электродвигатель. (Конечно делать этого не надо, особенно на бытовых холодильниках).

Другими словами, если на улице теплее, чем внутри помещения, то работа теплового насоса происходит вообще без потребления электроэнергии. Если температура на улице незначительно отличается или равна температуре внутри дома, то в зависимости от конструкции теплового насоса, КПД может быть более 200%. Это значит, что на каждый киловатт затраченной электроэнергии - тепловой энергии получается более двух киловатт. А это не только позволяет экономить электроэнергию, но и разгружает электросети.

Для повышения КПД теплового насоса в условиях суровой северной зимы, конструкции уличного испарителя либо концентрируют тепловое солнечное излучение, либо утилизируют низкокалорийное тепло вентиляции, сточных вод, подземных источников и другое.

В странах северной Европы тепловые насосы давно уже стали привычными. В Финляндии, например, они используются не только для обогрева домов, но и с успехом обогревают промышленные здания.

В заключении, следует сказать, что инженерная мысль не стоит на месте, и в настоящее время разрабатываются сложные двойные и тройные системы на основе тепловой насос - двигатель Стирлинга, работающие вообще без подвода электроэнергии, а только за счет утилизации вторичного тепла канализации или вентиляции.

Компания «Электро911» предоставляет услуги по переводу любых обектов на различные системы электроотопления.

Подробнее ознакомиться с нашими возможностями по проектированию, монтажу и ремонту систем электроотопления можно на странице:
Проектирование, монтаж, ремонт электроотопления.

- - - - -
Статью подготовила: Anarielle (from Advego - прим. ред.) специально для официального сайта компании "Электро911".