Потребление энергии тепловым насосом

Одним из альтернативных способов обогрева жилых помещений зимой является тепловой насос. Получая «топливо» из окружающей среды, он справедливо считается возобновляемым источником энергии. Но большинство людей интересует вопрос, сколько «электрического топлива» он будет потреблять и насколько выгоден с этой точки зрения? Об этом и пойдет речь в данной статье.

Сколько электроэнергии потребляет тепловой насос?

Предвосхищая часто задаваемый вопрос, сразу заметим: дать однозначный ответ о количестве потребляемой электроэнергии в час нельзя. Это связано с тем, что количество потребления энергии тепловым насосом прямо пропорционально теплотехническим характеристикам помещения и температуре на улице.

Чтобы было понятней, сравним принцип действия обычного масляного радиатора и теплового насоса. Масляный электронагреватель при потреблении 1 кВт электроэнергии выдает 1 кВт тепла, а насос такое же количество электричества превращает в 3-5 кВт тепла. Такое соотношение затраченной и полученной энергии называется СОР или коэффициент преобразования. Эта величина напрямую зависит:

  • от температуры среды, откуда берется энергия.КПД теплового насоса будет выше при более высокой и стабильной внешней температуре на протяжении года.
  • температуры теплоносителя в системе отопления. Оптимальная работа насоса обеспечивается при температуре подачи в отопительную систему 35-500С. Чем выше рабочая температура системы отопления, тем ниже будет КПД насоса.
  • теплопотери в помещении.

Последний пункт рассмотрим более подробно на конкретном примере:

Имеем:

  1. два жилых дома, находящихся в одном городе и имеющие одинаковую площадь.
  2. в каждом доме установлен геотермальный насос, все они различной мощности и разными показателями максимально потребляемой электроэнергии в час (заявленными в паспорте):
мощность, кВт потребление энергии, кВт
дом 1 17 5
дом 2 30 9

Вопрос: в каком из домов месячное использование энергии тепловым насосом будет меньше?

Сделав несложные вычисления, все ответят, что в первом. Но правильный ответ - во втором. Дело в том, что в условиях задачи мы не упомянули о том, что второй дом лучше утеплен и имеет меньшие теплопотери, что в итоге приводит к меньшему потреблению тепла. А если прибавить к этому разбежности в температуре по месяцам? Поэтому рассчитывать месячное потребление энергии тепловым насосом, ориентируясь на заявленные в паспорте цифры, в корне не правильно. Полученный таким образом результат может существенно отличатся от фактического. А вот годовой показатель использования электроэнергии является более информативным.

Мы опишем только одну из существующих методик расчета.

Расчет потребления электроэнергии тепловым насосом

Важно! Методики вычислений теплопотерь периодически меняются в соответствии с обновлениями соответствующих нормативных документов. Также трудно предсказать годовые климатические колебания, что делает расчет не точным. Поэтому цифры, полученные в ходе вычислений, дают приблизительную картину потребления электроэнергии.

Для вычисления необходимого количества тепла для отопления помещения в год, используется формула:

Для вычисления теплопотерь помещения применяется большое количество формул или специальное программное обеспечение. Но если при строительстве дома были соблюдены требования ДБН по толщине утеплителя, то средние теплопотери составят 50-90 Вт с 1 м2. По нашему опыту расчетов, среднее значение в 75 Вт с 1 м2 максимально соответствует действительности. Исходя из этого, при площади помещения 250 м2 теплопотеря составит 19 кВт.

Подставив необходимые значения в формулу, получаем энергопотребление теплового насоса на отопление в год 40000 кВтч.

Чтобы высчитать сезонное потребление электричества, необходимо полученную цифру поделить на СОР насоса.

Данные вычисления будут верны при правильном проектировании системы отопления, так как тепловые насосы рассчитаны на низкотемпературную систему отопления.

Чтобы получить комфортные 220С в помещении, максимальную температуру теплоносителя 450С нужно подавать в трубы при температуре за окном -220С. При наружной температуре -100С достаточно подать теплоноситель 410С для достижения той же температуры внутри в 220С. Это необходимо помнить, так как СОР с теплоносителем 450С отличается от СОР с теплоносителем 410С. Важно помнить, что в тепловых насосах 10С температуры теплоносителя меняет СОР теплового насоса на 2,5%.

Для проведения расчетов обратимся к таблице средних температур в Киеве (в таблице указаны данные Гидрометцентра за 10 лет):

По формуле расчета теплопотерь рассчитываем усредненные теплопотери по месяцам (теплые месяцы исключаем):

Подставив необходимые значения, получаем средний показатель теплопотерь для каждого месяца:

Чтобы высчитать необходимую температуру теплоносителя для поддержания в помещении 220С, воспользуемся формулой, описанной в статье

Как видим из таблицы, СОР системы отопления будет меняться в зависимости от температуры воздуха на улице.

Произведем расчет средних значений СОР по месяцам и получим:

Учитывая данные в таблице, средний за отопительный сезон СОР равен 4,27.

Чтобы рассчитать годовое потребление электроэнергии тепловым насосом, разделим годовой расход тепла на СОР: 40000 / 4,27 = 9367 кВтч. Столько электроэнергии понадобится для поддержания комфортной температуры 220С в жилом помещении площадью 250 м2.

 

Получить консультацию по вопросам проектирования, бурения скважин и монтажу тепловых насосов вы можете:

Последнее изменение Четверг, 15 Февраль 2018 22:01

Все права защищены © 2018