Перед владельцами домов в поселках, не обеспеченных бытовым газом, обычно стоит выбор: вкладывать средства в газификацию или использовать другие технологии теплоснабжения. И газификация, и установка теплонасоса стоят достаточно дорого, однако во втором случае есть видимый срок окупаемости затрат и экономия природных ресурсов. В своей работе аспиранты кафедры физики факультета холодильной, криогенной техники и кондиционирования Василий Крылов и Дмитрий Лобанов (инженер и заведующий лаборатории «Теплофизические измерения и приборы»), а также доцент и заместитель декана факультета ХКТК Андрей Никитин рассчитали эти сроки и сравнили энергоэффективность различных систем отопления загородного строительства. Для анализа были выбраны системы радиаторного отопления и горячего водоснабжения на базе популярного оборудования.
«Эффективность работы мы сравнивали по коэффициенту преобразования – отношению между теплопроизводностью и потребляемой электроэнергией. По итогам сравнения самый высокий результат у геотермального теплового насоса: затратив 1 кВт электроэнергии, мы получим 4,17 кВт тепла, но сроки его окупаемости составляют порядка 19 лет. У воздушных тепловых насосов коэффициент преобразования ниже в полтора раза, но зато окупаются они за 11 лет, – рассказывает Василий Крылов. – У воздушных тепловых насосов есть главный минуc: с понижением температуры окружающего воздуха их эффективность падает, а поскольку в Ленинградской области большую часть года достаточно прохладно, использовать их не всегда целесообразно. В отличие от того же геотермального насоса: на глубине свыше 10 метров всегда постоянная температура, от 7 до 10 градусов».
Рассмотренные системы отопления работают следующим образом: в грунтовый контур подается незамерзающая смесь, которая поглощает тепловую энергию из грунта и транспортирует ее в контур теплового насоса. В испарителе энергия переходит к хладагенту (веществу с низкой температурой кипения), от чего последний вскипает и превращается в пар. Компрессор увеличивает его давление, а, следовательно, повышается и температура. Через конденсатор тепловая энергия передается теплоносителю внутридомовой системы отопления, хладагент дополнительно охлаждается, переходит в жидкое состояние и отправляется обратно в коллектор. Дальше процесс повторяется по той же схеме. Можно сказать, что тепловой насос – это «холодильник наоборот»: в холодильнике тепло, отдаваемое продуктами питания, нагревает хладагент, циркулирующий по трубам, и, в конце концов, выводится на заднюю стенку.
Летом установку можно использовать для кондиционирования, запуская цикл в обратную сторону. Однако сегодня использовать альтернативные источники энергии для отопления может позволить себе не каждый домовладелец – в первую очередь из-за высокой стоимости изготовления теплообменного контура и бурения скважин. Однако исследователи из Университета ИТМО работают над методикой, которая позволит снизить затраты на конструирование и проектирование геотермальных коллекторов.
«Важным итогом встречи можно считать появление новых деловых контактов, которые впоследствии могут вылиться в совместные проекты. Как выяснилось, многие заинтересованы в нашей теме, – отмечает Василий Крылов. – Мы изучали рынок производителей теплонасосов, однако все рекомендации по проектированию систем отопления достаточно абстрактные – количество получаемого тепла с одного погонного метра колеблется от 20 до 180 Вт, это слишком большой диапазон. Мы же предоставляем конкретные данные. Нашей темой также активно занимаются в Скандинавии и США, но там несколько другие климатические условия».
Итоги встречи АТУРК в Перми. Фото: http://pstu.ru/
Прочие доклады встречи АТУРК были посвящены использованию различных энергосберегающих технологий – ученые и студенты рассказали о своих исследованиях по ветро- и гидроэнергетике, экологии и утилизации бытовых отходов, мониторингу систем водоснабжения. Один из докладов представителей Юго-восточного университета (Нанкин, Китай) был посвящен необычной теме: ученые разработали метод получения электроэнергии с помощью «лежачих полицейских», основанный на пьезоэлектрическом эффекте.
Отметим, что в завершение конференции программный комитет озвучил идею о создании рабочей группы по организации встречи российско-китайских специалистов в сфере альтернативной энергетики. В Университет ИТМО было направлено письмо с предложением принять участие в ее организации; коллектив кафедры физики факультета ХКТК отмечает, что готов подключиться к работе группы.
Александр Пушкаш,
Редакция новостного портала Университета ИТМО
