Экономия на системах отопления

Альтернативные источники энергии

Системы, позволяющие аккумулировать и использовать по назначению солнечную энергию, являются альтернативой привычным для наших современников источникам энергии. На современном рынке они представлены не очень широко, однако все чаще начинают применяться для автономного электроснабжения загородных домов. Используются альтернативные системы энергоснабжения и как резервный источник при налаженном функционировании привычной электрической сети. Системы, позволяющие использовать энергию солнца, могут вырабатывать различное количество электроэнергии и рассчитываются на конкретную нагрузку в связи с количеством необходимых электроприборов.

Солнечные электростанции отличаются экологичностью, бесшумностью, использованием энергии природного источника, за которую не надо вносить плату. При функционировании таких систем нет необходимости в проведении обслуживания. Их модернизация фдля увеличения их мощности осуществляется за счет оснащения дополнительными модулями. Минусом таких установок является ограниченное количество солнечных дней в конкретном регионе. Однако успешное решение проблемы заключается в использовании особенностей устройства солнечного генератора – солнечная энергия может накапливаться в аккумуляторах и расходоваться в пасмурные дни. Несомненным преимуществом солнечных электростанций является возможность использования их совокупно с генераторами энергии других видов.

В настоящее время для автономного теплоснабжения успешно используются тепловые насосы. Это оборудование представлено компактными отопительными установками. Такие системы отличаются экологической чистотой, так как для их работы не нужно сжигать топливо. При работе они не выбрасывают вредные вещества в атмосферу. Кроме того, они очень экономичны. Так, при работе тепловой насос, потребляя 1 кВтч, способен производить тепловой энергии до 4 кВтч. Без капитального ремонта такой насос может служить до 25 лет. Обслуживание такого оборудования предполагает сезонные техосмотры и периодический контроль режима работы. Такое оборудование окупается, как правило, за 2-3 сезона.

Основные принципы функционирования тепловых насосов заключаются в следующем:

• Для работы теплового насоса необходимо сравнительно немного электроэнергии, чтобы обеспечить работу компрессора. Основную часть энергии они берут из окружающей среды – из грунта, воздуха или вод морей и рек.

• Внутренний контур таких устройств заполняется хладагентом, который кипит при низкой температуре и, проходя через испарительное устройство, превращается в газообразное состояние. Необходимые условия для такого процесса: низкое давление и температура, равная -5ºC.

• Хладогент в газообразном состоянии поступает в компрессор и сжимается – теперь его состояние характеризуется высокими показателями давления и температуры.

• Когда горячий газ оказывается во втором теплообменнике, происходит обмен тепловой энергией горячего газа и теплоносителя из обратного трубопровода отопительной системы дома.

• Незамерзающая жидкость после остывания возвращается в грунт, где происходит ее согревание. Разница между входом и выходом в тепловой насос составляет от 3 до 4ºC.

• Так как энергия используется исключительно для переноса тепла, такой способ отопления является наиболее дешевым. Некоторые морские города Европы обеспечиваются энергией до 80% от потребности тепловыми насосами.

Так как в России практически все водоемы зимой замерзают, то нет возможности забирать энергию у воды в течение всего года. Однако есть также и другие способы, позволяющие забирать энергию у окружающей среды:

1. Если забирают тепло у земли, то на участке выкапывают траншеи, глубина которых зависит от теплоемкости грунта. В траншеи производят укладку пластиковых труб, а затем засыпают их грунтом. Такой способ является наиболее распространенным вариантом наружного коллектора для функционирования системы теплового насоса.

2. Формирование вертикальных зондов происходит в процессе бурения скважин и закладки в них труб. Стоимость бурения находится на уровне 2-2,5 тыс. руб. за 1 погонный метр. Срок окупаемости такой системы больше по сравнению с горизонтальным змеевиком из-за высокой стоимости бурения.

3. Можно взять тепло и из воздуха. При использовании для обогрева котла, работающего на дизельном топливе, можно уменьшить расходы этого топлива в 2,5 раза, если установить воздушный насос. Благодаря его работе тепло будет забираться из воздуха теплообменником и подаваться в радиаторные батареи, систему труб водяного пола или для нагрева воздуха в вентиляционной системе. При установке воздушных тепловых насосов не требуется проведение земляных работ – это их очень важное достоинство. Минусом является то, то такие насосы не работают при температуре среды ниже -20ºC. При более низкой температуре их КПД снижается.

За рубежом уже достаточно долго применяют тепловые насосы. Сегодня и в России они становятся все более популярными. Расширение их использования имеет большое значение в связи с увеличением цен на потребляемую энергию и ростом требований по охране окружающей среды. Мировой энергетический комитет сообщает о росте использования тепловых насосов в мире – эксперты считают, что к 2020 году применение тепловых насосов для горячего водоснабжения и отопления составит 75% от потребности в этой сфере.

Тепловой насос для обеспечения потребности в энергии дома 200 кв. м, стоит от 14 тыс. до 20 тыс. евро. Несмотря на большие затраты по сравнению с установкой газового или дизельного котла, окупаемость теплового насоса составляет около 3 лет.

Основные достоинства тепловых насосов

• Экономичность. Тепловые насосы используют потребленную энергию значительно эффективнее котлов, для работы которых необходимо сжигать топливо. Их КПД превышает 1. Для сравнивания тепловых насосов используют специальный показатель - Кпт – коэффициент преобразования тепла. Его называют также коэффициентом трансформации тепла, преобразования температур, мощности. Значение этого коэффициента свидетельствует об отношении количества произведенной энергии к затраченной. Так, Кпт, равный 3,5, указывает на то, что при потреблении 1 кВт энергии, на выходе тепловой насос произведет 3,5 кВт энергии. Таким образом, 2,5 кВт можно будет получить безвозмездно.

• Повсеместность применения. Рассеянное тепло как источник для получения энергии может быть обнаружено на планете в любом месте. Тепловой насос может получать энергию в самых удаленных уголках планеты вдали от центральных коммуникаций и будет бесперебойно обеспечивать теплом дом, защищая его от неблагоприятных природных факторов. При использовании тепловых насосов проблемы с поставщиками дизельного топлива и снижения уровня давления газа перестанут волновать потребителей.

• Экологичность. Тепловой насос позволяет не только экономить деньги, но создает условия, позволяющие добиваться сберегающего здоровье эффекта. Так как для работы такого агрегата не требуется сжигание топлива, значит, вредные окислы не будут оседать около дома, а на участке, где расположен дом, не будет следов вредных соединений серной, фосфорной и азотной кислот, а также бензольных соединений. Фреоны, применяемые для тепловых насосов, являются озонобезопасными, так как не содержат хлоруглеродов.

• Универсальность. Обратимость тепловых насосов обусловливается их способностью извлекать тепло из воздуха внутри дома, охлаждая его. В жаркое время года избыточную энергию можно использовать для подогрева бассейна.

• Безопасность. Тепловые насосы не представляют опасности во время эксплуатации, так как топлива для их работы не требуется. Их работа проходит без использования опасных газовых смесей и открытого огня. Детали оборудования не нагреваются до высоких температур, способных создать условия для воспламенения горючих материалов. Если работа агрегата останавливается, то это не приводит к замерзанию жидкостей и его поломкам. Можно сказать, что тепловой насос представляет опасность не более, чем холодильник.

При применении теплового насоса надо учитывать некоторые особенности. Важно знать, что такое оборудование оправдывает себя только в том случае, если дом надежно утеплен. Более того, чем лучше утепление дома, тем более значительной станет выгода от использования такого оборудования. Более выгодно применять тепловой насос для подключения к низкотемпературным отопительным системам, например, системе водяного пола (в этом случае теплоноситель должен быть нагрет менее 35ºC). Конечно, качественный монтаж тепловых насосов может быть осуществлен только опытными специалистами.

Необходимость максимально снижать затраты на отопление особенно остро обозначились в связи с мировым экономическим кризисом. Так как цены на нефть растут и, соответственно, увеличивается затраты на электричество и газ, необходимо очень тщательно выбирать устройства для отопления жилья. При проектировании дома обязательно надо продумать систему его обогрева.