В Германии около 75 % энергии, потребляемой в частном секторе, расходуется только на отопление и горячую воду. При этом энергия добывается главным образом путем сжигания ископаемых энергоносителей [1]. Однако, постоянно растет число тех, для кого бережное обращение с природными ресурсами и связанные с этим экономические и экологические преимущества становятся решающими критериями при выборе подходящей отопительной системы.
Именно для них тепловые насосы становятся настоящей альтернативой. Принцип работы теплового насоса прост и известен всем на примере обычного холодильника. Благодаря использованию накопленной в окружающей среде солнечной и других видов энергии для получения 100 % энергии, идущей на хозяйственные нужды, требуется всего около 25 % электрической энергии привода работы насоса. Кроме того, тепловой насос, представляющий собой уникальную регенеративную отопительную систему, способен круглый год самостоятельно производить энергию для отопления и горячей воды.
Таким образом, тепловой насос представляет собой один из самых экономичных и эффективных способов обеспечения теплоснабжением одно-, двухи многоквартирных домов. Защита окружающей среды и идеальный бытовой комфорт — тепловые насосы позволяют получить эту идеальную комбинацию на самом высоком уровне.
Объемы продаж тепловых насосов в Германии. По сравнению с предыдущим годом в 2010 г. тепловых насосов было продано на 7 % меньше. На немецком рынке в 2010 г. уровень продаж составил 50 тыс. тепловых насосов. Особенно популярны среди домовладельцев были тепловые насосы с режимами отопления и охлаждения. Тепловые насосы типа «воздух–вода» являются последним «писком моды», т.к. их установка не требует официального разрешения администрации.
Это существенное преимущество сразу нашло отражение на цифрах продажи. В 2010 г. 26,5 тыс. тепловых насосов типа «воздух–вода» (Luft/Wasser-Waermepumpen) были установлены, но только 24,5 тыс. из них используют грунт как источник теплоты (Erdgekoppelte Waermepumpen).
Опыт и рекомендации перед установкой тепловых насосов. Планирование и проектирование тепловых насосов и их источников теплоты должны быть точными, чтобы достичь максимально возможной эффективности. Теплонасосная установка (WPA) включает в себя три основных компонента. Система источника теплоты (WQA) использует содержащуюся в грунте, грунтовых водах, воздухе окружающей среды или солнечную энергию и подает ее тепловому насосу.
Тепловой насос (WP) нагревает энергоноситель. Установка утилизации теплоты (WNA) отдает тепловую энергию теплопотребляющим системам здания. Для обеспечения рентабельной и бесперебойной эксплуатации установки необходимо оптимальным образом согласовать все эти элементы установки друг с другом. Для обеспечения высокого коэффициента полезного действия работы установки в немецкой практике используют обычно панельное (как правило, напольное) отопление. Основой для планирования и проектирования тепловых насосов являются следующие факты:
- определение стандартной отопительной нагрузки (определяется согласно DIN EN 12831; ориентировочный расчет; для зданий, построенных до 1980 г., расчет по методу HEA);
- определение потребности в теплоте (ориентировочный расчет согласно DIN 4708) и выбор принципа работы теплового насоса (типов «вода–вода», «рассол–вода», «рассол–воздух», «воздух–вода», «воздух–воздух»);
- определение величины поправок (на возможное отключение электросети, на наличие системы ГВС);
- определение температуры поверхности отопительного прибора (< 35 °C для новых строений, максимум 55 °C для старых строений);
- выбор источника теплоты (грунтовый зонд, грунтовый коллектор, компактный коллектор, использование грунтовых вод, воздух, отработанный воздух, нестандартное решение);
- выбор гидравлической системы (режим работы — моновалентный, моноэнергетический, бивалентный альтернативный, бивалентный параллельный режим), а также особые решения (бассейны, производственные сооружения, системы с высокой температурой).
Инженер или архитектор решает в зависимости от структурных условий, что является оптимальной системы тепловых насосов для потребителя. Свободное использование имеющихся возобновляемых видов энергии является приоритетным. Эффективность системы теплового насоса определяется суммарный величиной показателя эффективности β (Jahresarbeitszahl β):
β = QNutz/Wel, (1)
где QNutz — полезная теплота, переданная за период наблюдения; Wel — электроэнергия, использованная в период наблюдения. С помощью значения величины β можно оценить энергетическое качество установки в течение одного года. Основываясь на опыте, можно утверждать, что современные тепловые насосы с тепловым земляным зондом и отоплением пола работают при β = 4. Для определения числа годовой выработки на практике для определения расхода электроэнергии компрессором и побочными потребителями для каждого теплового насоса обязательно нужно установить электросчетчик, а за конденсатором — тепломер.
Финансирование применения тепловых насосов в Германии. В Германии специальные программы поддерживают установку и ввод в действие этих высокоэффективных систем. Размер государственной компенсации (с 15 марта 2011 г.) при использовании системы теплоснабжения с тепловым насосом приведен в табл. 1 [4], причем эта помощь выплачивается только при реконструкции зданий. Собственники домов комбинируют часто тепловые насосы с солнечными системами.
Это идеальная комбинация экологии и экономики: бивалентная система отопления с тепловым насосом geoTHERM и твердотопливным котлом теплоснабжение для производства горячей воды и многоконтурной установки через многофункциональный накопитель с системой поглощения солнечной энергии. Эти системы поддерживаются государством посредством комбинированного бонуса в 600 евро.
