Текущий опыт использования
В странах Европы теплонасосные установки используются уже больше 30 лет. При этом, с их помощью отапливаются почти все строения:
- жилые дома;
- офисные помещения;
- производственные площадки.
Предпосылки развития в мире
В Америке и европейских странах повсеместное использование теплонасосов связано не только с их экономичностью и безопасностью. Во многих странах действуют строгие законы относительно энергоэффективности и экологии. Это вынуждает граждан отказываться от отопления газом, углем и дровами. Важно и то, что государства поддерживают домовладельцев, использующих тепловые насосы в качестве основного способа отопления. Им государство обеспечивает:
- скидки на оборудование;
- дотации;
- субсидии;
- льготные кредиты.
Предпосылки развития в России
Сегодня в России созданы все условия для повсеместного внедрения тепловых насосов в домашние системы отопления. Во-первых, этому способствует активное развитие частного строительства. Во-вторых, заселение регионов, в которых нет магистральной подачи энергоресурсов (газа) или их подключение обходится слишком дорого. В-третьих, изношенность газовых магистралей, которая приводит к снижению стабильности работы систем. Кроме того, в странах СНГ тоже развивается тенденция (в том числе законодательная) к снижению объемов потребления газа и нефтепродуктов - ужесточаются требования к экологичности (особенно в крупных городах, таких как Москва и Санкт-Петербург) и энергоэффективности оборудования.
Общие предпосылки
Помимо основных факторов, способствующих развитию и популяризации теплонасосов, у этого оборудования есть много преимуществ, которые делают тепловые насосы технологией будущего - в отоплении и кондиционировании дома.
Экологичность
Тепловые насосы используют в качестве источника тепловой энергии грунт, воду и воздух. При этом, в атмосферу не попадают вредные вещества, продукты горения и опасные примеси, а размещение теплообменных контуров в воде и грунте не вредит заселяющих их микроорганизмам. Благодаря этому, теплонасосы смогут отвечать даже самым строгим экологическим требованиям, приходя на смену газовым и твердотопливным котлам.
Безопасность
Тепловые насосы работают без открытого горения и большой нагрузки на электрическую сеть. Кроме того, теплоноситель в каждом из контуров не нагревается выше 70 градусов. Поэтому, теплонасосы считаются абсолютно безопасным способом отопления дома. По этому критерию тепловые насосы существенно превосходят газовое, твердотопливное, печное и даже электрическое отопление.
Доступность
Тепловые насосы можно использовать везде, где есть доступ хотя бы к одному из источников энергии:
- земле;
- воде;
- воздуху (возможность установки на подветренных участках).
- газовое отопление, требующее подключение к магистрали, которое не всегда есть;
- твердотопливное оборудование, для которого нужен постоянный подвоз топлива (угля, дров, пеллет и других).
Надежность
Срок службы бытового газового котла - 10-15 лет. Твердотопливного котла - 15-20 лет. Систем парового отопления - 10-20 лет. Инфракрасных отопительных панелей - 5-7 лет. При этом, по мере износа производительность этого оборудования снижается, КПД падает. Наряду с этим, теплонасосы могут стабильно работать в течение 50-70 лет (в зависимости от материала внешнего теплообменника и его типа) гарантируя одинаковую эффективность отопления на протяжение всего срока службы.
Экономичность
Для отопления дома с помощью тепловых насосов не нужно топливо. Для работы оборудования нужно только электричество, потребляемое компрессором системы. В то же время, цена на газ, электричество, уголь, дрова и другие виды топлива постоянно увеличивается. Особенно возрастают коммунальные платежи при перерасходе газа и электричества. Кроме того, экономичность теплонасосов увеличивает и их высокий уровень КПД (СОР - соотношение полученной энергии к затраченной), который может достигать 500-600%. То есть, потребляя 1 кВт энергии теплонасосы могут выделить до 6 кВт тепла. Ни один из классических вариантов оборудования обеспечить такой же результат не может.
Простое обслуживание
Благодаря используемому принципу работы, тепловым насосам почти не нужно обслуживание. При этом, даже долгое отсутствие сервиса не сказывается на производительности и энергоэффективности. В противовес этому, все виды систем отопления требуют регулярного обслуживания:
- в газовых котлах надо чистить форсунку и менять фильтры;
- в твердотопливных котлах надо чистить теплообменники и теплообменные поверхности;
- в инфракрасных установках надо менять лампы;
- солнечные панели и коллекторы надо регулярно чистить от грязи и пыли.
Автономность
Тепловые насосы оснащаются современной автоматикой и после настройки могут работать в автономном режиме. В этом оборудовании не надо контролировать горение (его просто нет), теплообмен, показатель тяги в дымоходе, преобразование хладагента и другие процессы. Кроме того, работоспособность такой системы почти не зависит от температуры и климатических условий. По этому параметру теплонасосы также могут заменить классическое отопительное оборудование, которое требует дозаправки и контроля, в том числе использования сложной автоматики.
Многозадачность
В отличие от классического отопительного оборудования, тепловые насосы могут выполнять задачи обогрева, подготовки воды для системы горячего водоснабжения и кондиционирования дома, гарантируя при это высокую эффективность. С таким функционалом не может сравниться ни одна отопительная установка.
Недостатки теплонасосов и способы их устранения
Тепловые насосы, как установки, использующие альтернативные источники энергии, имеют некоторые трудности повсеместного внедрения. Их несколько, но в каждом из случаев есть варианты решения.
Высокие начальные капиталовложения
Рынок тепловых насосов только формируется, поэтому оборудование достаточно дорогое. Кроме того, монтаж внешних контуров для теплонасосов требует довольно трудоемкий - может требовать размещения контура на дне водоема, в скважинах и в глубоком котловане (исключение только воздушные теплонасосы). Все это увеличивает стоимость внедрения теплонасосов. При этом, рентабельность начальных вложений гарантирует длительный срок работы и низкие затраты на отопление.
Ограниченная теплопроизводительность системы
Теплонасосы, как правило, не могут нагреть теплоноситель в домашней системе отопления выше 60-65 градусов. В связи с этим, использование классических отопительных радиаторов становится менее эффективным, а требования к предварительному снижению теплопотерь (в том числе к утеплению дома) становятся более жесткими. Но, этот недостаток легко устраняется - с тепловыми насосами можно использовать системы теплых полов и теплых стен, для которых достаточно даже температуры теплоносителя в 35-40 градусов.
Неоднородность теплового потенциала
Объем тепловой энергии зависит от региона и его климатических особенностей. Например, в Сочи теплонасос сможет поглотить больше тепла, чем в Москве. Но это не значит, что эти установки не подходят для использования в северных регионах - просто при монтаже увеличивается длина теплообменного контура и глубина его установки.
Фактор охлаждения грунта
Со временем потенциал тепловой энергии возле геотермального контура может немного снижаться. Это может привести к снижению температуры в системе домашего отопления на 2-3 градуса к концу отопительного сезона. При этом, низкопотенциальная энергия возобновляемая, поэтому к началу нового отопительного сезона потенциал возвращается к исходным значениям. Кроме того, профессиональные монтажные организации легко нивелируют эту проблему еще на этапе проектирования - увеличивают длину теплообменного контура для формирования запаса мощности.
Перспективы развития
Несмотря на многолетнее использование и задействование базовых принципов термодинамики, тепловые насосы продолжают совершенствоваться. Уже сейчас вместе с компрессионными теплонасосами начинается развитие установок абсорбционного типа. В таких моделях задачи компрессора, отвечающего за сжатие газообразного хладагента, выполняет тепловой компрессор, использующий для работы энергию от сжигания небольшого объема топлива. Для их работы проводится изучение теории горения разных материалов и минералов, которые будут дешевле электроэнергии. Электричество нужно будет только на работу циркуляционных насосов, что повысит энергосбережение. Кроме того, компании-производители тепловых насосов совершенствуют принцип поглощения тепла. Для этого проводятся исследования новых материалов для геоконтуров (внешних теплообменных контуров) и их обработки для снижения путевых теплопотерь. Перспективность оборудования увеличивается и за счет расширения модельного ряда - используя наработанный эксплуатационный опыт, производители разрабатывают разные типоразмеры теплонасосов. С их помощью будет одинаково рентабельно отапливать дома небольшой площади и помещения большой площади.
Заключение
Использование энергоэффективного оборудования, такого как тепловые насосы - тренд современности и будущего. Высокая производительность, низкое энергопотребление и полная экологическая безопасность позволяют тепловым насосам постепенно занимать ведущие позиции на рынке энергетики. При этом, технологии использования теплонасосов оптимизируются и совершенствуются, из-за чего в будущем они смогут стать не альтернативным, а основным способом отопления и кондиционирования загородных и частных домов.
