Источник: материалы к Всеукринской научно-технической конференции студентов «Электротехника, электроника и микропроцессорная техника»
Тепловые насосы можно использовать в качестве индивидуальных систем обогрева жилых домов, отдельно стоящих зданий и сооружений, насосных (канализационных, водоснабжения) и т. п. Так, для теплоснабжения отдельно стоящих различных насосных станций в настоящее время, как правило, используют преобразование электрической энергии в тепловую с помощью калориферов или различных тепло-электронагревателей . Рассмотрим некоторые примеры использования тепловых насосов в разных приложениях.
• Для производства тепловой энергии в системе отопления. Если возле здания нет естественных водоемов, а водоносные горизонты не могут обеспечить организацию в них циркуляции воды, тогда, возможно, необходимо создать циркуляционные контуры теплоприемных скважин. Скважины отбирают тепло грунта через металлические стенки обсадных труб.
• Для систем централизованного горячего водоснабжения. Исходя их схемы типового центрального теплового пункта, одного из тех, множество которых было сооружено в городах и поселках за последние тридцать лет. Модернизация существующих тепловых пунктов могла бы вестись в двух направлениях:
1) устройство баков-накопителей горячей воды, что позволило бы на 30...40 % уменьшить пиковые нагрузки системы централизованного теплоснабжения с возможностью подключения к тепловой сети новых потребителей без увеличения тепловой мощности теплогенераторов и пропускной способности имеющихся трубопроводов;
2) устройство тепловых насосов, что позволило бы отключить в межотопительный период систему горячего водоснабжения от тепловой сети с полной остановкой на этот период работы районных котельных и магистральных тепловых сетей.
Широкое применение схем теплоснабжения с использованием тепловых насосов при модернизации центральных и индивидуальных тепловых пунктов открывает новые возможности:
- в районах, где теплоснабжение осуществляется не от ТЭЦ, а от котельных, в летний период можно было бы вывести из эксплуатации всю систему централизованного теплоснабжения, включая котельную и тепловые сети, с обеспечением значительной экономии топливных ресурсов и эксплуатационных затрат и созданием благоприятных условий для проведения в этот период ремонтных и профилактических работ;
• в отдельных помещениях зданий, присоединенных к модернизированным тепловым пунктам, можно было бы устраивать системы кондиционирования воздуха простейшими средствами с использованием имеющихся тепловых насосов для выработки холода, являющегося в данном случае побочным продуктом системы теплонасосного теплоснабжения.
• Для отопления зданий водопроводных насосных станций. Непосредственно через здания водопроводных насосных станций протекает с потоком воды такое количество тепловой энергии, которого достаточно для отопления этих зданий, если использовать тепловой насос.
В насосных станциях источником низкопотенциальной теплоты может служить перекачиваемая жидкость, а нагреваемым теплоносителем воздух станции. В этом случае тепловой насос должен находиться непосредственно в насосной станции.
Узнаем срок окупаемости грунтового теплового насоса для отопления и горячего водоснабжения административно-хозяйственного (офисного) здания площадью одну тысячу квадратных метров.
На такое здание приблизительно необходимо предусмотреть 70 кВтч тепловой энергии для отопления в самые холодные дни года (по строительным нормам – минус 22 градуса).
Отопление теплым полом.
Стоимость грунтового теплового насоса 410 тыс. гривен получаем из расчета цен 2010 года.
Тариф на электроэнергию согласно Постановлению НКРЕ Украины от 24.02.2011 №288 для предприятий составляет 0,93 гривны за кВтч.
Сводим в таблицу два варианта производства тепла для отопления и горячего водоснабжения:
1. Тепловой насос, и вспомогательный электрокотел под автоматическим управлением теплового насоса;
2. Электрокотел
Таблица 1 - Сравнение двух вариантов.
| Тепловой насос, и вспомогательный электрокотел | Электрокотел | |
| Необходимо тепла, кВтч в год | 185 597 | 185 597 |
| Будет потрачено электроэнергии, кВтч в год | 48 492 | 185 597 |
| Тариф на электроэнергию, грн/кВтч | 0,93 | 0,93 |
| Затраты, гривен в год | 48492х0,93=45098 | 185597х0,93=172605 |
| Экономия, гривен в год | 0 | 172605-45098=127507 |
| Первоначальная инвестиция, грн | 410000 (без учета линии электроснабжения*) | 10000 (без учета линии электроснабжения*) |
| Срок окупаемости теплового насоса, лет | 3,2 |
*
Стоимость подключения к линии
электроснабжения
(с соответствующими лимитами мощности), или к газопроводу, может
достигать
несколько сотен тысяч гривен. Для отопления газом обычно необходимо
предусмотреть отдельное специализированное помещение.
Срок окупаемости инвестиций в тепловой насос, в этом случае, составляет 3,2 года. Учитывая срок службы теплового насоса - десятки лет - такой срок можно считать выгодной инвестицией.