Опубликовано: 19 ноября 2024 г. / Обновление от: 19 ноября 2024 г. - Автор: Конрад Вольфенштейн
Цитаты экспертов об эффективности тепловых насосов – Изображение: Xpert.Digital
Эффективность тепловых насосов: устойчивая альтернатива системам отопления, работающим на ископаемом топливе
В последние годы тепловые насосы стали значительно более важными, особенно в контексте энергетического перехода и защиты климата. Они считаются одной из самых эффективных и экологически чистых технологий отопления зданий. Но что делает тепловые насосы такими особенными и почему эксперты считают их решением, ориентированным на будущее? В этой статье освещены наиболее важные аспекты эффективности теплового насоса, дополненные интересными фактами и пояснениями.
1. Эффективность и экономичность
Функциональность и эффективность тепловых насосов
Тепловые насосы используют энергию, накопленную в окружающей среде, для обогрева или охлаждения зданий. Они извлекают тепло из окружающего воздуха, почвы или грунтовых вод и преобразуют его в полезную тепловую энергию. Большим преимуществом этой технологии является то, что она обеспечивает во много раз больше тепла на каждый киловатт-час использованной электроэнергии. По данным поставщика энергетических услуг GASAG, эффективность тепловых насосов составляет от 250 до 500 процентов. Это означает, что они могут генерировать примерно в 2,5–5 раз больше тепловой энергии из одного киловатт-часа электроэнергии. Другими словами: «Тепловые насосы генерируют от 25 до 50 киловатт-часов тепла из 10 киловатт-часов электроэнергии», что делает их значительно более эффективными, чем традиционные системы отопления, работающие на ископаемом топливе.
Сравнение с ископаемым отоплением
Для сравнения, современные масляные или газовые котлы достигают эффективности примерно от 80 до 90 процентов. Эти системы сжигают ископаемое топливо для производства тепла, при этом часть энергии остается неиспользованной и теряется в виде отходящего тепла. С другой стороны, тепловые насосы используют бесплатную и неисчерпаемую энергию окружающей среды, что значительно повышает их эффективность.
Подходит для:
2. Годовой коэффициент производительности (JAZ)
Годовой коэффициент производительности (JAZ) как показатель эффективности
Важным показателем эффективности теплового насоса является так называемый годовой коэффициент полезного действия (JAZ). Это показывает, сколько тепла выделяется за год по отношению к использованной электрической энергии. Например, JAZ, равный 4, означает, что для обеспечения 4 киловатт-часов отопительного тепла требуется всего 1 киловатт-час электроэнергии. Федеральное агентство по охране окружающей среды подчеркивает: «Чем выше годовой коэффициент полезного действия теплового насоса, тем более энергоэффективным, экологически чистым и экономичным он работает».
Однако JAZ сильно зависит от различных факторов, таких как тип теплового насоса (воздушный, водяной или геотермальный тепловой насос), наружная температура и качество изоляции здания. В хорошо изолированных зданиях с умеренными требованиями к отоплению тепловые насосы могут достигать особенно высоких значений JAZ.
3. Эффективность в холодных регионах
Использование в холодных регионах: взгляд на Скандинавию
Часто высказываемая критика тепловых насосов связана с их якобы низкой эффективностью в холодном климате. Но Скандинавия особенно впечатляюще демонстрирует обратное: в таких странах, как Швеция и Норвегия, где зимы часто длинные и суровые, тепловой насос зарекомендовал себя как чрезвычайно эффективное решение для отопления. В этих странах даже самая высокая плотность тепловых насосов в Европе. «Благодаря самому высокому коэффициенту теплового насоса в Европе Скандинавия показывает, насколько эффективно эту технологию можно использовать даже в холодных регионах». Благодаря современным технологиям, таким как инверторные тепловые насосы или специальные хладагенты, эти системы могут эффективно работать даже при экстремально низких температурах.
В Скандинавии также часто используются геотермальные тепловые насосы, поскольку даже зимой температура земли относительно постоянная. Это означает, что эффективность этих систем остается высокой даже при температурах ниже нуля.
4. Экологичность и устойчивость.
Помимо высокой эффективности, тепловые насосы особенно ценятся за свою экологичность. Поскольку они в основном полагаются на возобновляемые источники энергии, а именно на тепло воздуха, геотермальную энергию или воду, они вносят значительный вклад в сокращение выбросов CO₂. В отличие от систем отопления, работающих на ископаемом топливе, их работа не приводит к прямым выбросам. Это делает их важной технологией в борьбе с изменением климата.
Еще одним преимуществом является их гибкость с точки зрения использования возобновляемых источников энергии для снабжения электроэнергией. Если тепловой насос работает на экологически чистой электроэнергии, его работа может быть почти климатически нейтральной. Это решающий момент с точки зрения декарбонизации строительного сектора.
5. Аспекты затрат: инвестиционные и эксплуатационные расходы.
Хотя затраты на приобретение теплового насоса выше, чем на традиционные системы отопления, такие как газовые или масляные обогреватели, эти дополнительные затраты часто амортизируются с течением времени благодаря более низким эксплуатационным расходам. Поскольку тепловые насосы требуют значительно меньше электроэнергии, чем традиционные системы электрического отопления, и не используют ископаемое топливо, эксплуатационные расходы ниже.
Кроме того, во многих странах существуют государственные программы финансирования и субсидий на установку систем тепловых насосов. Эта финансовая поддержка может покрыть значительную часть первоначальных инвестиций и делает переход на эту технологию еще более привлекательным.
6. Проблемы при использовании тепловых насосов
Несмотря на многочисленные преимущества, при использовании тепловых насосов существуют и некоторые проблемы. Одним из них является зависимость от наружной температуры для воздушных тепловых насосов. Хотя эти системы работают очень эффективно в мягкую погоду, их производительность несколько снижается при экстремально низких температурах. Поэтому воздушные тепловые насосы особенно подходят для регионов с умеренным климатом или в качестве дополнения к другим системам отопления.
Другая проблема заключается в том, что старые здания часто плохо изолированы и, следовательно, для адекватного обогрева требуются более высокие температуры подачи. В таких случаях может возникнуть необходимость повысить энергоэффективность здания или выбрать гибридное решение, в котором тепловой насос сочетается с другой системой отопления.
7. Роль теплового насоса в энергетическом переходе
Важность тепловых насосов будет продолжать расти в ближайшие годы, особенно в контексте климатических целей Европы и поэтапного отказа от ископаемого топлива. ЕС поставил перед собой цель сократить выбросы CO₂ до нуля к 2050 году — цель, которая вряд ли достижима без общенационального перехода на устойчивые технологии отопления.
Тепловые насосы играют в этом центральную роль, поскольку они не только работают эффективно, но и могут сочетаться с возобновляемыми источниками энергии. В сочетании с солнечными энергосистемами или ветряными электростанциями они могут внести значительный вклад в снижение энергопотребления в строительном секторе.
Кроме того, ожидается, что технологические достижения будут способствовать дальнейшему повышению эффективности и производительности систем тепловых насосов. Новые разработки, такие как высокотемпературные тепловые насосы, могут позволить эффективно обогревать старые здания без масштабных ремонтных работ.
8. Перспективная технология с большим потенциалом
Тепловые насосы предлагают чрезвычайно эффективную и экологически чистую альтернативу традиционным системам отопления, работающим на ископаемом топливе. Обладая эффективностью до 500 процентов, они намного превосходят системы отопления, работающие на нефти и газе, и в то же время помогают снизить выбросы CO₂. Их производительность особенно впечатляет в холодном климате, например в Скандинавии.
Несмотря на некоторые проблемы, особенно в старых зданиях или при очень низких температурах наружного воздуха, тепловые насосы являются новаторской технологией с большим потенциалом для использования в новых зданиях, а также в отремонтированных существующих зданиях.
Ожидается, что благодаря дальнейшему технологическому прогрессу и увеличению использования возобновляемых источников энергии эта технология получит еще более широкое распространение в ближайшие годы, что станет важным шагом на пути к экологически чистому будущему.
Подходит для: