Вопросы теплообеспечения и кондиционирования объектов промышленности и ЖКХ занимают одни из ключевых позиций в экономии электроэнергии, как для собственников этих объектов, так и для всей энергосистемы России в целом. К недавнему времени, доминирующим решением было развитие инфраструктуры центрального теплоснабжения и отдельных кондиционеров, но изношенность теплопроводов и больших тепловых потерь вызвало появление чердачных котельных и индивидуальных двухконтурных котлов. Рост мировых цен на газ и участившиеся случаи трагических аварий, связанных с утечками газа, вызвали необходимость поиска новых, менее угрожающих и более эффективных систем отопления и кондиционирования объектов. Одновременно это вызывает потребность в использовании возобновляемых источников энергии, таких как энергия солнечного излучения, энергия ветра, тепло горных пород и грунтовых вод, воздуха, открытых водоемов.
Альтернативой газа является использование электроэнергии и воздушных тепловых насосов для отопления и охлаждения, как централизованных систем для объекта, так и агрегатных для отдельных помещений. Воздушный тепловой насос, использующий в качестве низкотемпературного источника тепла окружающий воздух, имеет один недостаток. Тепловой коэффициент преобразования такого теплового насоса (отношение мощности и вырабатываемого тепла к электрической мощности компрессора) уменьшается с уменьшением температуры воздуха (до -25 град.С), то есть с увеличением нужд в теплоснабжении, с 3-5 до 1-3. Вместе с этим, холодильный коэффициент с увеличением температуры окружающей среды (до +40 град.С) также уменьшается с 3-4 до 1-2. Соответственно, возникает потребность в использовании либо более мощных агрегатов, либо дополнительного (пикового) источника тепла. Такая особенность работы воздушных систем, при их общей привлекательности, уменьшает эффективность их эксплуатации и повышает нагрузку на электросети при наиболее неблагоприятных погодных условий. Более эффективной энергосберегающей системой теплоснабжения и кондиционирования на сегодняшний день является геотермальный тепловой насос. Источником тепла для него является тепло грунта, которое добывается с помощью системы вертикальных либо горизонтальных трубных теплообменников. Учитывая то, что температура грунта на глубине от 10 м практически постоянна, и равна +(10-20) град.С, то геотермальный тепловой насос работает с высоким тепловым (3-5) и холодильным (3-4) коэффициентами на протяжении всего года. Тепловой насос взрыво- пожаробезопасный, экологичен в эксплуатации и легко программируется в соответствии к алгоритму эксплуатации. Эта схема используется в наших условиях и хорошо себя зарекомендовала на существующих объектах. Внедрение геотермальных тепловых насосов в мире постоянно увеличивается: - в США ежегодно выпускается около 1 миллиона геотермальных тепловых насосов; - 70% тепла в Швеции обеспечивается с помощью тепловых насосов. В Стокгольме – 12% отопления обеспечивается тепловыми насосами общей мощностью 320 МВт; - согласно прогнозам Мирового Энергетического Комитета до 2020 года часть геотермальных тепловых насосов в теплоснабжении составит 75%; - объем продаж тепловых насосов за рубежом превышает объем продаж вооружений в 3 раза.
Эксплуатационные затраты на отопление, кондиционирование и горячее водоснабжение дома в России, в котором установлен тепловой насос (для цен на газ и электроэнергию) примерно в два раза ниже от аналогических домов, в которых установлен газовый котел и кондиционер. Вместе с этим, эффективность системы с геотермальным тепловым насосом можно существенно увеличить, что актуально для России, если учитывать то, что все источники тепла тепловой насос, так или иначе, получает с помощью солнечной энергии. Также эксплуатационные затраты можно уменьшить с помощью работы системы в которой используется «ночной» тариф. Таким образом, эксплуатационные затраты объекта могут быть в 3-10 раз меньше, чем аналогичные, но оснащенные газовым котлом и кондиционером. Кроме того использование теплового насоса для отопления увеличит эксплуатационную безопасность объекта и позволяет значительно уменьшить нагрузку на сети электроснабжения.
