История открытия и разработки

Теоретическая концепция тепловых насосов была разработана в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном и усовершенствована австрийским инженером Петером Риттером фон Риттингером. Он и считается изобретателем.  Практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже. В 40-х годах прошлого столетия изобретатель Роберт Вебер экспериментировал с морозильной камерой, он попытался использовать тепло от её радиатора (прикоснитесь к радиатору своего холодильника). Изобретатель поместил трубу в бойлер для нагрева воды и  обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они просто не могли использовать. Потом с помощью вентилятора стал использовать это тепло для обогрева воздуха в доме. Со временем у него появилась идея извлекать тепло из земли, где на глубине температура не меняется в течение года. Вебер поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, собирающий тепло земли. Газ конденсировался, отдавал свое тепло в доме и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. Результат оказался настолько хорош, что позволил изобретателю избавиться от угольной печи, которая ранее обогревала дом. В 70-х годах, после нефтяной лихорадки, тепловые насосы привлекли пристальное внимание.

 Где это уже используется?

Конечно же, в северных странах, — там актуален обогрев зимой. Самые эффективные схемы предусматривают отбор тепла от грунта, где температура не меняется в течение года на глубине нескольких метров, что делает установку независимой от погоды. В Швеции полмиллиона таких установок, в Финляндии 50 000, в Норвегии устанавливалось в год 70 000. Есть вариант с горизонтальным расположением труб, а есть – с вертикальным, когда земли мало. Скальная порода требует бурения скважины на глубину до 200 метров или нескольких таких скважин. В скважину опускается груз с двумя трубами, составляющими контур, в который закачивается антифриз или этиловый спирт.  Скважина заполняется грунтовыми водами естественным путём, и вода проводит тепло от камня к теплоносителю. Для маленького дома в 110 — 120 кв.м. при небольшом энергопотреблении срок окупаемости 10 — 15 лет. Эти  установки работают и летом, при этом тепло уносится в грунт и дом охлаждается. Есть варианты укладки труб на дне водоема, если он рядом.

 Плюсы и минусы

 Как утверждают компетентные источники, к  преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт•ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электроэнергии. В западных странах тепловые насосы применяются давно — и в быту, и в промышленности. Сегодня в Японии, например, эксплуатируется их около 3 миллионов, в Швеции около 500 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.

К недостаткам тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость оборудования. Есть расчеты, что для установки теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $300-1200 на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости составляет 4-9 лет при сроке службы по 15-20 лет. Порывшись в источниках, выяснил, что стоимость теплового насоса для индивидуального дома очень различна, но 10 тысяч евро – вполне может стоить. Сравните с обычным многотопливным котлом, который в 10 раз дешевле…

 Так есть ли будущее?

 Конечно же, есть. При повышении стоимости газа их использование тепловых насосов становится выгоднее и выгоднее. Вспомним недавнее решение о росте тарифов на дома повышенной комфортности и площадью свыше 200 метров квадратных. Наверняка их владельцы тут же задумались об альтернативе… Конечно же, думать об этом надо на этапе проектирования, поскольку чаще всего тепловой насос предполагает серьезные земляные работы. Кроме того, если его устанавливать в кредит, не исключено, что прибыль от экономии окупит проценты кредита.

Что же касается использования тепловых насосов для обогрева больших зданий, то в Бресте об этом до сих пор даже речи не ведется. А перспектива – большая. Достаточно вспомнить наш Ледовый дворец и рядом построенный Дворец водных видов спорта. Одному – нужен холод. Другому – теплая вода. Почему нельзя было на этапе генерального планирования связать это? Получили бы экономию, а пока – огромные долги энергетикам, которые  ложатся бременем на весь город.

Впрочем, компетентные люди сказали, что у специалистов такие идеи были, однако погнались за скоростью, пытаясь вписаться в выделенные деньги. Забыв, что кроме стоимости строительства объекта есть и цена его содержания…

Вот так, одним днем живем, от выборов до выборов, кого-то удивить пытаемся, не думая о будущем…

Разбираясь с темой теплового насоса, пока газета готовилась к выпуску, вынес её в Интернет на один из ресурсов. Получил разные мнения, некоторые из них, полагаю, стоит привести. Есть расчет выгодности ТН в Украине и опыт изготовления его своими руками…

 О цене

«А вот я себе тепловой насос поставил летом (сплит-кондиционер). Эффективность – (теплосети нервно курят) потребляет 900 ватт/ч электроэнергии, перекачивает 2700 ватт/ч тепловой. В эквиваленте. Так меня заставляют демонтировать — я им, видите ли, фасад испортил. Вы бы видели обваливающийся балкон рядом с моим кондиционером!».

 Но: «… Бюджетные кондиционеры (те, что от 250 до $600 без установки) не могут долго работать при низких температурах — в компрессоре, что снаружи, банально замерзает масло, и он от отсутствия смазки выходит из строя. А те, у которых компрессоры специально предназначены для работы при низких температурах, стоят от $900 и выше, да и найти их у нас (и заказать тоже) — большая проблема».

«ТН имеют малую мощность нагрева, зимой он просто не справится у нас. В США их ставят там, где температура не понижается ниже 5 гр.С. Пример из того, что знаю, — газовый обогреватель имеет мощность 200.000BTU, а ТН — всего 38.000, при том, что ТН стоит дороже».

 Украинские расчеты:

 «Считаем очень грубо: берем дом 200 м2, средне утепленный. Рассчитываем нагрузку на отопление: 75*200=15кВт. Энергопотребление в год равно: 15кВт*24часа*189дней/2 = 34020Квтч. Плюс горячее водоснабжение: по опыту, нагрузка на ГВС равна половине нагрузки на отопление, но используется круглый год, следовательно энергопотребление берем равным 34000 кВтч. Итого, энергопотребление составляет 68020 кВтч в год.

Если будем сжигать газ, потребим 68020кВтч/8 = 8503 м3 газа.

При тепловом насосе используем 68020кВтч/4 = 17005 кВт электроэнергии.

Теперь пересчитаем в деньгах:

8503м3 газа * 1,65грн = 14000грн. (тариф на 01.12.08).

17005кВт электричества * 0,25грн = 4251грн.

Экономия в год составляет 9750грн.

 Я сделал сам!

Затраты на изготовление теплового насоса:

Компрессор ZH30K4E PFJ — 680 евро.

Конденсатор GEA 532х124-40 — 320 евро.

Испаритель GEA 532х124-34 — 300 евро.

Регенеративный теплообменник H150 — 74 евро.

Программатор Carel Gea (с датчиками) — 330 евро.

Холодильник (850 высота) б/у — 43 евро.

Звукоизоляция Rockwool 30мм — 26 евро.

Плита тротуарная 400х400х60 — 1,4 евро.

Виброопоры 30х30 (4 штуки) — 17 евро.

Виброопоры 40х30 (4 штуки) — 18 евро.

Шланг резиновый термостойкий 1″ и 1 1/4″ (комплект) — 9,5 евро.

Фильтр-осушитель — 12 евро.

Смотровое стекло (с индикатором влаги) — 8 евро.

Весы электронные — 12 евро.

Фреон R407c (2.1 кг) — 15 евро.

Комплект электромеханики — 38 евро.

Прочие мелочи — 50 евро.

Итого: 1954 евро.

Вот такие выводы. Каждый может пересчитать или сравнить цены. Заметим также, что на случай особо морозных зим или отказа электроэнергии нужна подстраховка. А перспективы – есть.