Тепловые насосы - есть ли в них смысл?

Тепловые насосы

– это холодильные машины, предназначенные для выработки тепла(холода) с как можно большим коэффициентом по отношению к затрачиваемому электричеству. Т.е. смысл тепловых насосов в экономии электроэнергии при получении тепла(холода), необходимого потребителю.
Бытовые цифры и факты:

– при непонятных рядовому пользователю процессах(кто из читающих знает что это радиация?) при выработке тепла обычными теплогенераторами на электричестве, будь то простой электрический нагреватель (ТЭН), тепловентилятор или электрокотел при затратах 1кВт в час электроэнергии выделяется для потребителя около 1 кВт тепла в час

- при таких же непонятных процессах, но уже более сложных(описанных в учебниках физики – но кто их “догонял?”) в холодильниках, кондиционерах так же вырабатывается тепло, но почему-то уже с коэффициентом в несколько раз больше единицы! Т.е. если холодильник потребляет 100Вт/ч электроэнергии, то его решетка взади (радиатор) может дать тепла в несколько раз больше – может 150Вт, может 300Вт/ч – точно никто не считает, так как холодильник не для этих целей используется. Да и “холодит” холодильник тоже с коэффициентом больше единицы! Кондиционер так же – посмотрите в паспорте – потребляемая мощность например 800Вт/ч, тепловая мощность – 2,2кВт/ч, холодопроизводительность – 1,8кВт/ч – т.е. потребляемая мощность в несколько раз меньше того количества тепла или холода, которое дает устройство.

Задача производителей и установщиков тепловых насосов максимально увеличить разницу между потреблением электричества и количеством вырабатываемого тепла(холода) для потребителя. В этом смысл тепловых насосов, в этом же смысл кондиционеров, работающих в тепловом режиме, которые можно назвать так же тепловыми насосами типа воздух-воздух…

Исходя из этого понятен смысл замены электронагревателей тепловыми насосами. Но при определенных условиях:
Простой электронагреватель – тепловентилятор для 100м2 помещения (допустим 10кВт-ный) стоит 200у.е.
Кондиционер для 100м2, работающий в тепловом режиме(грубо говоря тепловой насос воздух-воздух) с монтажом стоит 1000у.е.
Тепловой насос для 100м2, грунт-вода, допустим с монтажом и установкой сегодня стоит около 5000 долларов (самая дешевая цена, Китай...)
Будем считать что 1кВт электроэнергии стоит 0,1у.е.. Кондиционер получает на 1кВт затраченной электроэнергии 3кВт тепловой, тепловой насос грунт-вода – на 1кВт – 4кВт тепла.
За сколько дней окупится кондиционер, тепловой насос? (относительно прямого элетронагрева)
Пусть в день затраты 10х20=200кВт тепловой мощности или на сумму 200х0,1=20у.е. при электронагреве
В три раза меньше при отоплении кондиционером – т.е. 7у.е. (экономим 13у.е./день)
В 4 раза меньше при отоплении тепловым насосом, т.е. 5у.е. (экономим 15у.е./день)
800/13 = 62 “рабочих” дня окупается кондиционер (относительно электронагрева)
5000/15 = 334 “рабочих” дня окупается тепловой насос при стоимости 5000у.е. (это очень дешевая цена для установки и монтажа 10кВт теплового насоса грунт-вода, если учесть еще и фанкойлы)
Насколько тепловой насос выгоднее кондиционера? Экономия для 100м2 около 2у.е./день, 4000/2=2000 рабочих дня требуется для того, чтобы тепловой насос окупил себя относительно кондиционера!
Но в Украине, как и в России, не всегда кондиционер работает с “тройной экономией” по теплу – когда за окном холодает ниже -10 градусов (может меньше – определенные цифры для разных моделей-производителей кондиционеров) – то эффективность кондиционера значительно снижается – вплоть до единицы, т.е.

он может уже работать как обычный электронагреватель воздуха.
Тепловой насос, использующий теплоту грунта, равную в Украине около +8 – +10С (а не наружного воздуха, как кондиционер) всегда работает одинаково эффективно – в этом его и преимущество!
Исходя из этих цифр развитие тепловых насосов возможно “тормозят” энергоэффективные кондиционеры, но мы еще не затронули тему пассивного охлаждения тепловыми насосами! Цифры при пассивном охлаждении тепловым насосом:
Допустим на 100 м2 при применении двух 5кВт-х фанкойлов затраты электроэнергии – 100Вт х 2 – вентиляторы фанкойла и 60Вт циркуляционный насос грунтового контура, и пусть еще 100Вт циркуляционные насосы самого теплового насоса и контура отопления(подачи в фанкойлы), т.е. всего для около 10кВт/ч холодопроизводительности потребуется до 400Вт/ч электричества, т.е. в 25 раз меньше, чем если бы охлаждали каким-то “прямохолодильным устройством” – но современные кондиционеры не из таких – те же 10кВт/ч холода на современных кондиционерах можем получить при затратах около 3-4кВт/ч электричества, т.е. в 10 раз больше чем при пассивном охлаждении тепловым насосом. Теперь что нам даст эта экономия в реале?:
Для 100м2 обычно хватает двух 2-х кВт-ных кондиционеров, вместе дающих 10кВт холода и стоимость их с установкой пусть по 1000у.е./шт – итого 2000у.е.
Ежедневно потребление электроэнергии для охлаждения около 4х20=80кВт на сумму около 8у.е.
При пассивном охлаждении тепловым насосом затраты на охлаждение(и на оборудование) – пусть фанкойлы по 800у.е. с установкой и подведением воды, тепловой насос 5000у.е. – итого 6600у.е.. Ежедневное потребление электричества – 0,4х20=8кВт на сумму 0,8у.е.. Т.е. в день экономим около 7,2у.е.
6600-2000=4600/7,2=639 рабочих дней окупят тепловой насос при пассивном охлаждении относительно кондиционеров при охлаждении 100м2.
Как видим, в режиме пассивного охлаждения тепловые насосы быстрее окупаются относительно кондиционеров, чем в режиме отопления. Только одно но?! – а зачем вообще тепловой насос для пассивного охлаждения? Из грунтового коллектора вода температурой около 10 градусов поступает одним контуром(и одним циркуляционным насосом!) в фанкойлы и то же пассивное охлаждение, но минуя всю сложную технику и автоматику тепловых насосов!
Что для этого нужно?
Скважина – вертикальный грунтовый коллектор, тепловой зонд (в данном применении охлаждающий зонд), для 10кВт глубиной около 200м, лучше 5 скважин по 40м (дешевле). Затраты на организацию такого зонда – около 1000у.е. Плюс фанкойлы с одним циркуляционным насосом – тоже до 2000у.е. Итого 3000у.е. – что на 1000у.е. дороже системы с кондиционерами. Но так как применяется один циркуляционник для всего одного контура – то затраты на электричество сокращаются еще на 100Вт(в тепловом насосе как минимум три контура с циркуляционными насосами). В этом случае окупить систему относительно кондиционеров мы сможем за один охладительный сезон длительностью около 100-150 дней! Это только идея (охлаждение одним контуром вертикальным грунтовым коллектором с фанкойлами) – на практике я её еще не применял.
Рашид
30.08.10г.