26.11.2014

Використання теплових насосів у світі Використання теплових насосів у світі 
Теплові насоси дозволяють одночасно вирішувати такі проблеми, як енергозбереження, зменшення негативного впливу на довкілля, економія енергетичних ресурсів і поліпшення умов роботи теплоенергетичних виробництв.

 

Джерелами низькопотенціальної теплоти, які забезпечують енергетично ефективну та економічно доцільну роботи теплонасосних установок, можуть бути:

-     грунтова вода, яка зберігає протягом року постійну температуру на рівні +8…+12ºС;

-    підземний грунт на глибині від 2 м при температурі +10…+14ºС;

-         морська вода з мінімальною температурою в зимовий період +5…+8°C;

-         зовнішнє повітря з температурою в зимовий період до -5ºС;

-         технічна вода систем охолодження установок;

-         скидні промислові низькотемпературні стоки і повітряні викиди підприємств;

-         стічна вода очисних споруд населених пунктів тощо.

До переваги теплових насосів можна віднести:

-         зменшення витрат на транспортування палива;

-         зниження капіталовкладень у теплові мережі;

-         зниження витрат на експлуатацію теплових мереж;

-         можливість повної автоматизації систем теплопостачання.

Однією з найважливіших особливостей теплонасосних установок є їх універсальність відносно виду використаної енергії (електричної, теплової). Це дозволяє оптимізувати паливний баланс, шляхом заміщення більш дефіцитних енергоресурсів менш дефіцитними.

Іще однією перевагою теплових насосів є широкий діапазон потужностей – від частки кіловат до десятків тисяч кіловат.

Використання теплових насосів перспективне в комбінованих схемах у сполученні з іншими технологіями використання поновлювальних джерел енергії  (сонячної, вітрової, біоенергії), оскільки дозволяє оптимізувати параметри системи і досягнути найвищих економічних показників. Використання теплових насосів робить значний внесок в економію непоновлюваних енергоресурсів із допомогою технологій альтернативної енергетики.

Теплонасосні установки використовуються в різних галузях: опалення, гаряче водопостачання, кондиціонування повітря, одночасне охолодження одних об’єктів та нагрівання інших тощо.

Можна використовувати як джерело теплоти скидну воду будинку. Однак у цьому разі у зв’язку з нерегулярним характером скидів від ванн, душових, пральних машин слід використовувати тепловий акумулятор, від якого теплота за допомогою теплового насоса передається резервуару з гарячою водою. В останньому при недостатній температурі може використовуватись зовнішнє джерело підігрівання води.

Схема використання енергії землі для опалення й гарячого водопостачання окремих будинків з використанням теплових насосів

Горизонтальный грунтовый коллектор     Вертикальный грунтовый коллектор

Перша схема використовується при достатніх розмірах земельної ділянки, друга – при обмеженій. При горизонтальному закладенні трубопроводів оптимальна глибина становить 1 м. Орієнтовне значення теплової потужності, яка припадає на 1 м трубопроводу, становить 20-30 Вт. Слід зазначити, що при правильному розташуванні, контур не впливає на зелені насадження.

Принципово можливе і перспективне використання теплової енергії землі для теплопостачання великих будинків (наприклад шкіл), які мають достатню площу земельних ділянок.

Теплонасосні установки не мають конкуренції при додатковому будівництві в центрі міст, де існуючі системи теплопостачання перевантажені, будівництво додаткових котелень недопустиме, а використання електричної енергії для опалення не є енергоефективним.

Теплові насоси малої потужності (1-15 кВт) можуть бути ефективно використані для індивідуального теплопостачання споживачів за містом (індивідуальні будинки, котеджі, фермерські господарства тощо).

Використання теплових насосів суттєво поліпшує екологічну обстановку за рахунок відсутності процесу горіння для отримання теплової енергії, а також за рахунок утилізації теплових відходів виробництв, що, таким чином, захищає природу від забруднення. З використанням теплових насосів забезпечується екологічно чистий метод опалення і кондиціонування, немає шкідливих викидів у приміщення, оскільки відсутнє паливо, що спалюється, не використовуються заборонені хладагенти.

Оцінки показують, що для вдало спроектованих систем опалення коефіцієнт перетворення kn знаходиться в межах від 3 до 6-8. Зазначимо, що вже при kn більше 3 використання теплонасосних установок може бути вигіднішим, ніж теплопостачання від інших систем.

Тепловий насос дозволяє отримати на 1 кВт затраченої потужності 3-7 кВт теплової потужності або 15-25 кВт потужності по охолодженню на виході. Система виключно довговічна (служить від 25 до 50 років), не потребує особливого догляду.

Економічна ефективність теплонасосних установок, які споживають електроенергію, та економлять паливо, тим вища, чим дешевша електроенергія і дорожче паливо.

Техніко-економічний аналіз, на основі якого можна зробити висновок відносно переваги тієї, чи іншої системи теплопостачання, повинен базуватися на співставленні двох факторів: одноразових капітальних витрат і поточних витрат.

В багатьох розвинених країнах теплові насоси є основою енергозберігаючої політики. Значного поширення сьогодні в системах опалення вони набули в США, Канаді, Швеції, Данії, Нідерландах, Німеччині, Японії та інших країнах.

В США в цей час в експлуатації знаходяться мільйони теплонасосних установок, із них більше половини в житлово-комунальному секторі; під час нового будівництва громадських будинків використовуються виключно теплові насоси, що закріплено Федеральним законодавством США.

Економічна доцільність використання теплових насосів у Японії зумовлена необхідністю літнього кондиціонування, автономністю проживання населення, заміною обігріву з використанням нафтопродуктів або електрообігріву.

У Швеції з початку 1980-х років відбувалося інтенсивне впровадження теплонасосних установок, причому характерним було використання установок тепловою потужністю більше 30 МВт. Джерелами низько потенціальної теплоти служать в основному очищені стічні води, морська вода і скидна вода промислових підприємств.

В Німеччині в експлуатації знаходяться сотні тисяч теплонасосних установок, які використовуються у водяних, а також у повітряних системах опалення і кондиціонування повітря. Також виділяється державна дотація з бюджету за кожен кВт теплової потужності впровадженого теплового насоса.

У Швейцарії перші теплові насоси були впроваджені в 30-х роках минулого століття. Нині в експлуатації знаходяться десятки тисяч теплонасосних установок в основному невеликої теплової потужності.

Використання теплових насосів у зарубіжних країнах стимулюється урядами, шляхом зниження податків на виробництво теплових насосів, що зменшує їх вартість, або шляхом виплати субсидій на їх придбання і встановлення.

Так у Данії передбачена 10 %-на позика і довгостроковий кредит на придбання і встановлення теплових насосів;

У Франції знижується податок на витрати, пов’язані із заміною бойлера тепловим насосом;

У Німеччині субсидується 25 % капітальних вкладень на теплонасосну установку або зниження податку в розмірі 10 % на 10 років;

В Австрії передбачені пільгові виплати сім’ї, яка придбала тепловий насос.

Найбільш універсальним джерелом низько потенціальної теплоти більшої частини України є грунт, який зберігає впродовж усього року постійну температуру на рівні 8-12ºС, забезпечуючи, таким чином, ефективну роботу теплових насосів. Україна має високий енергетичний потенціал теплоти ґрунту та ґрунтових вод. Уряд країни починає суттєво стимулювати розвиток альтернативної енергетики, зокрема теплових насосів.

Щодо використання теплових насосів у світі, можна зробити такі висновки:

-         використання теплових насосів забезпечує економію первинних енергетичних ресурсів і у всіх випадках вигідно державі;

-         найбільший ефект використання теплонасосних установок є в умовах жаркого клімату, коли установка працює на виробництво тепла і холоду, або за умови тривалого опалювального сезону, коли забезпечується значна економія палива у разі використання теплових насосів;

-         заміна прямого електричного опалення теплонасосною системою економічно та енергетично доцільно за будь-яких умов;

-         основним напрямом використання теплових насосів є комбінування з піковими підігрівачами інших типів;

Згідно з прогнозами Світового енергетичного комітету, до 2020 р. 75 % теплопостачання в розвинених країнах буде відбуватися з використанням теплових насосів.  

На главную К списку статей

 

СТАТЬИ