В южных странах с небольшими отрицательными температурами система кондиционирования с режимом теплового насоса обеспечивает круглогодичное поддержание температуры помещений. Однако конструктивные особенности оборудования, в частности небольшой предел работы при отрицательных температурах, не позволяют применять эту схему в России. В связи с этим возникает вопрос: а насколько экономичным будет использование режима теплового насоса для отопления зданий при условии понижения предела работы оборудования по наружной температуре воздуха? Для ответа на него необходимо рассмотреть теоретические характеристики работы тепловых насосов. Идеальный верхний температурный уровень Тв теплового насоса равен температуре внутреннего воздуха в зимний период, которую можно принять за 20С° (или 293К ). Однако в реальных установках необратимость процесса теплообмена между рабочим агентом в конденсаторе и теплоносителем повышенного потенциала (т.е. воздухом в помещении) вынуждает повышать Тв. Для приемлемого теплообмена между рабочим агентом и воздухом должен быть перепад температур около 20С . Следовательно, температура Тв составит 40С (или 313К ). Идеальный нижний температурный уровень Тн равен температуре наружного воздуха. Для России этот параметр может колебаться от –45 до –20С . Как нечто среднее рассмотрим расчетную температуру наружного воздуха по параметрам "Б" для Перми. Она равна –35С . Тогда температура хладагента в испарителе должна быть не менее –55С (или 218К ). Сейчас мы можем вычислить значения удельной затраты работы и коэффициента трансформациитеплоты: формула~3~ Следовательно, при тех параметрах, которые мы приняли в качестве исходных данных, мы можем максимально получить 3,29 кВт тепловой энергии, затратив 1 кВт электрической. Однако реальная величина полученной тепловой энергии будет несколько меньше, т.к. в расчетах мы не учли необратимость процессов сжатия в компрессоре и дросселирования в ТРВ. При повышении температуры наружного воздуха эффективность теплового насоса увеличивается (рис. 1 ~1~). Тепловой насос — это стандартная функция систем кондиционирования воздуха. Т.е. любой потребитель кондиционера может воспользоваться ею для обогрева помещений уже сегодня. Но применение теплового насоса имеет ограничения по температуре наружного воздуха. Например, в режиме теплового насоса VRF-системы кондиционирования GENERAL могут работать при температуре наружного воздуха не ниже –15С . Для сплит-систем и чиллеров эта температура выше (обычно –5С ). Сложилось устойчивое мнение, что обогрев помещений при помощи кондиционера в режиме теплового насоса неэкономичен. Попытаемся определить, так ли это. Режим теплового насоса VRFсистем кондиционирования GENERAL может работать при наружной температуре до –15С . Необходимо определить расход тепловой энергии для отопления здания за период эксплуатации теплонасосной установки. Для этого приведем следующий график (рис. 2 ~2~). Расход тепловой энергии зданием при температуре наружного воздуха от +8С° до –15С соответствует площади оранжевой фигуры (рис. 2 ~2~) и равен 72 % в год. Средняя температура наружного воздуха в интервале от +8 до –15С равна –2,9С . Удельная затрата электроэнергии при такой температуре наружного воздуха равна 3,1 (рис. 1 ~1~). Т.е. 72 % тепловой энергии для отопления здания возможно получать с помощью стандартного режима теплового насоса GENERAL, при этом затраты электроэнергии будут примерно в 3 раза меньше полученной тепловой энергии. Основные выводы. 1. Использование низкопотенциальной тепловой энергии окружающего воздуха при использовании тепловых насосов экономически целесообразно только при отношении стоимости электроэнергии и тепловой энергии менее 3. 2. Целесообразно использование тепловых насосов в системах комбинированного отопления здания (от +8С до –15С — тепловой насос, ниже –15С—° электроотопление), в качестве альтернативы только электроотоплению. 3. Необходима разработка тепловых насосов с возможностью работы при низких температурах наружного воздуха.