тепловые насосы

На АШ, как обычно, нечего читать. Поэтому что делать-то, надо самому брать все в свои руки!  Ну не читать же, в конце концов, нечто с названием "это в России проблемы? вы на вон тех посмотрите" Я не знаю, как обосновать, но есть у меня ощущение, что подобное пишут ид..эээ... не очень умные люди. Вот у нас например, в Нижегородской области 25 ноября случился катаклизм-зима пришла. Потом пошел дождь, деревья под тяжестью льда погнуло, они порвали провода и вуаля -100 тысяч человек от суток до семи сидели без света. Это победа очередного технологического уклада, я считаю. Потому что что? Правильно, через две недели все повторилось. А потом, например, Россети, те самые, которые гнали к нам бригады из Воронежа и Рязани, объявили о новой победе-самом длинном в мире работающем сверхпроводящем кабеле. Я начал боятся-а вдруг зима, они для ремонта такого кабеля кого выписывать будут, космонавтов? У людей не хватило денег спилить деревья вокруг линий, я имею ввиду. А тут такое. И вот электрики у нас сегодня ездят все в мыле, пилят деревья. Моя деревня, например, висит на времянке, и свет у меня перестал гаснуть три дня назад, а так весь месяц стабильно два -три - четыре раза в день отключали. На час-другой каждый раз. Но разве это в России проблемы? Вы на Латвию посмотрите, ага. Нижегородская область ведь именно там и находится.

И ладно бы наши местные охранители просто помолчали, ну потому что а что здесь скажешь-так сложились природные и человеческие условия -первая взбунтовалась, вторые не почесались летом, поэтому работают лесорубами сегодня - так ведь нет. Стоило про это написать и вся шайка авторов про то, что на проблемы России смотреть вообще не надо, потому что их и в Германии тоже полно налетела на автора с криками "провокатор", "педераст" и "всепропальщик". И вообще, сука, на Штаты посмотри - 57 человек замерзло. Ну капец, чо. Местный американский техноуклад достиг вообще невероятных высот. Но у меня весь месяц гасло электричество практически ежедневно, давайте Россети в Америку не будем отправлять, там и так наши турбопатриоты ежедневно дежурят, как бы не пропустить очередной их просер, пусть у меня хотя бы на Новый год елка не гаснет, ну пожалуйста?

Но я слишком много чего хочу, государство меня рождаться не просило. И не должно мне ничего, поэтому а давайте про тепловые насосы.

Это просто английский премьер Радж Капур сказал, что если газа у нас мало, давайте-ка тепловые насосы поставим?

И наши доблестные турбопатриотические войска начали показывать на него пальцами-ну не дурак ли, в самом -то деле? Нет бы у России газа купить...

Ну что я могу сказать? эти люди совсем ничего не знают про тепловые насосы. Я тоже про них не очень много знаю, но с вами поделюсь, без вопросов. Потому что что? Вы правда думаете, это в России с идиотами проблемы?

Что такое тепловой насос? Это примитивное устройство, состоящее из двух радиаторов с вентиляторами по типу автомобильных, которые соединены между собой в кольцо. На входе первого радиатора стоит компрессор, на выходе специальный клапан, который в нужный момент немножко открывается, он в свою очередь стоит перед входом во второй радиатор, а выход второго радиатора заходит в компрессор. Все. Там еще есть мелкие помощники и электронный блок управления всем эти автопарком, но в общем оно вот такое, да.

Чтобы понять, как это работает, давайте представим, что в первый радиатор залита вода, а чтобы это все заработало, первый радиатор стоит у нас в парилке, где температура примерно 120 градусов, а рядом гражданин Сатана соорудил маленький выездной филиал ада, где поручил вам варить грешников при температуре в 180 градусов, например. А печку он, скотина такая, вам не дал. Вашу парилку тупо греет солнце. До 120 градусов. Ну плюс минус 15 градусов. 

И что делать?

У нас в первом радиаторе с вентилятором вода, она при такой температуре гарантированно кипит. Появляется пароводяная смесь, потом насыщенный пар и мы включаем что? Электрический компрессор. Сатана озаботился - в парилке есть электричество и оно, например, не гаснет как после ледяного дождя в Нижегородской области. Компрессор начинает гнать пар, разогретый до температуры 120 плюс минус 15 градусов и даже больше (потому что давление) во второй радиатор.

Давным давно, лет эдак 250 назад во Франции у семейства Гей -Люссаков родился мальчик Жозеф. Семейство было небедным, а мальчик любознательным и он стал ученым. Тогда ученым было легче-вообще практически ничего известно не было, все надо было изучать самостоятельно, и могли этим заниматься только небедные мальчики. Вот наш Жозеф вырос и открыл физический закон, согласно которому при повышении температуры газа в замкнутом объеме повышается его давление, и - сюрприз - наоборот, при повышении давления газа повышается его температура.

Таким образом, если нашим  компрессором накачать горячего пара в радиатор, находящийся в филиале ада, то он с повышением давления может нагреться и до  180 и даже до 250 градусов - лишь бы радиатор не лопнул, да. Но он нагреется до 180, его обдует вентилятор, нагрев окружающий воздух, а электроника откроет клапан и наш сжатый перегретый пар устремится в первый радиатор, где компрессор уже предварительно создал разреженную атмосферу, а вентилятор обдул его так, что температура его составляет 120 плюс минус 15 градусов.

Пару ничего не остается делать, кроме как конденсироваться, сразу вскипеть и перекачаться во второй радиатор.

Таким образом мы нагреваем филиал ада, затрачивая электричество только на работу компрессора, электроники и помощников. О них ниже.

Теперь давайте вернемся из сказки в реальность. Чтобы все это работало не умозритеоьно, нам надо найти жидкость, которая в нормальных условиях кипит, то есть переходит из состояния жидкости в состояние газа при отрицательных температурах. И таких жидкостей синтезировали кучу. Их назвали хладагентами, самым известным из которых является фреон. Фреон это торговая марка, но она настолько известна, что стала нарицательным именем для почти всех хладагентов, которые мы и называем фреоны. Фреонов море. Кипят они при разных температурах, аммиак, например, применяемый как хладагент в промышленных холодильниках недавно, да и сегодня, кипит при температуре минус 33 градуса.

Есть фреоны, кипящие при минус 70, но нам, Раджам Капурам, надо минус 40 примерно. И таких тоже есть. На их основе китайцзы делают дешевенькие и надежные тепловые насосы для частного домовладения. Их стоимость сравнима со стоимостью газового котла, потому что они и не сложнее, в принципе. Не надо рассказывать сказки, мол китайцы криворукие -пусть так, но там ломаться нечему, там стоит, как правило, супернадежный компрессор Панасоник или Самсунг, неубиваемые маломощные электромоторы вентиляторов и примитивная электроника. И все!

А, еще помощники.

Дело в том, что мы в реальном мире, и нам не хочется закапывать наружный радиатор в землю - дорого же. Нам, при температуре кипения хладагента при минус 40 за глаза хватит обычного воздушника. И здесь проблема: мы обдуваем наружный радиатор воздухом, который всегда теплее него. Даже при трескучих морозах. А воздух, падла, всегда содержит водяной пар! 

Любозназнательные мальчики из небедных семей и этот момент провентилировали: при определенной температуре в определенный объем воздуха, например кубометр, помещается определенное количество водяного пара. При разной температуре это количество разное. Например при минус 20 градусах в кубометр воздуха помещается максимально 0,93 грамма водяного пара, а при плюс 20-17,5 грамм. Это максимальное количество пара называется абсолютной влажностью воздуха. Но оно ведь может быть меньше-например содержать не 0,93 грамма при 20, а только 0,65. И такая влажность называется относительной. 

Ну и вот. на улице мороз в минус 20, наш радиатор нагрет до минус 40, а его вентилятор прокачивает через него сотни кубометров воздуха, пар из которых прекрасным образом конденсируется на более холодной поверхности радиатора, немедленно превращаясь в иней, прекращая теплообмен. Вот для таких случаев и существуют помощник. Наш клапан открывается во все стороны, а компрессор снабжается реверсом, направляя нагретый до значительных положительных температур (как правило от плюс 35 до плюс 55) хладагент в наружный радиатор, как только электроника определит ухудшение теплообмена. Этот иней немедленно тает, наливается в поддон кожуха радиатора, там замерзает и прекращает как теплообмен, так и работу вентилятора. Для борьбы с этим инженеры ставят маломощные нагревательные элементы, сливая воду под кожух на землю, выращивая ледяные сталактиты. Для борьбы уже с этим явлением воду, накапливающуюся в кожухе, распрыскивают в воздух в виде дополнительного снега. 

Все это питается электроэнергией. Но здесь электроэнергия тратится не на прямой нагрев хладагента, а на его сжатие, и получается так, что в зависимости от наружной температуры воздуха нам надо разное количество электричества. Потому что ежику понятно, что если вы нагреваете хладагент до 55 градусов, когда на улице плюс 10, то вам надо одно давление, а если на улице минус 30, то совсем другое. Кроме этого хладагенты разные, у них, например разный коэффициент сжатия и его для достижения нужной температуры следует сжать с разным давлением.

То есть в зависимости от разных условий мы затрачиваем разное количество электроэнергии для достижения нужной температуры. Это называется коэффициент энергоэффективности. Поскольку у нас тепловых насосов не строят, то известен он больше в английской транскрипции - Coefficient of Performance, коротко СОР.

И да, то о чем мы говорим, может работать в обратном направлении, нагревая, а не охлаждая наружный воздух, и тогда это кондиционер. И вот для охлаждения  помещения тот же самый коэффициент энергоэффективности переводят по другому  - Energy Efficiency Ratio, ЕRR. Но нам это сегодня ни к чему, да.

СОР разный у разных тепловых насосов, поскольку там используются разные хладагенты и применяется электроника разной степени продвинутости. Для лучших представителей жанра СОР при нагреве воздуха от плюс 10 (уже надо топить)  до плюс 20 достигает 8. То есть на 1 затраченный киловаттчас электроэнергии передается 8 киловаттчас тепла. При нуле (а в той же Англии, родине нашего Раджа или как его там, обычно зимой теплее) СОР равен 5, при минус 7 -3 и так далее, но почти всегда выше двух. У них тупо не бывает таких температур, при которых требовалось бы догреваться прямо электричеством. Средний СОР стандартного теплового насоса равен 5.

На нашей Родине, в России, тепловой насос так же всегда более выгоден электрообогрева, угля и даже дров, а в Мелкобритании может быть сравним с эффективностью газа. Потому что средние температуры высокие, а при СОР, равном 8, что при высоких температурах очень даже возможно, с 1 квт/ч получится 28,9 мегаджоулей тепла. А при сжигании 1 кубометра природного газа 33,2 мегаджоуля, чего не бывает, посколькку газ у нас реальный, из скважины,  а неидеальный лабораторный, и дай бог там получить хотя бы 27 мегаджоулей. Но мы, конечно, донельзя добрые и примем, что 1 куб газа дает нам 30 мегаджоулей тепла.

Но он сжигается в котлах же. А КПД газовых котлов-95% и вот реально с 1 куба газа получить максимум 28,5 мегаджоулей тепла. Такие дела.

Цена электроэнергии у них 16 рублей (в пересчете) для населения, а цена газа 26  рублей. Это сегодняшние цены.

То есть в Англии сегодня даже при СОР 5 цена  за 1 мегаджоуль тепла из теплового насоса составляет 1,13 рублей (все в пересчете с фунтов), а из газового котла 1,09. А СОР там спокойно перешагивает цифру 6. И тогда это уже дешевле.

И вот вы в Англии. Собственный газ у вас кончается, а население на 85% отапливается им, газом. А его у вас нет уже. А электроэнергия есть. Только доля атомной генерации у вас - 18%, а есть еще ветер, вода и даже угля чуть-чуть. А газ кончается, его надо покупать. Электроэнергию вы тоже импортируете, но не в тех объемах.

И что? Настолько ли глупо использовать в Англии, да и во всей Европе тепловые насосы-то? Учитывая, что летом эта байда работает кондиционером, а современный дом представить без кондиционера сложно. То есть отапливая дом газом, вы в любом случае (практически) покупаете еще и кондиционер. И тогда, если учесть все затраты, чем выгоднее отапливаться-то? Да даже и в России уже? 

Точно-точно газом? 

И да, тепловой насос дорог не потому, что сложен, а потому что продаванам денег очень хочется, да и цена газовых котлов сегодня тоже -дай бог каждому. 

Но тем не менее, совсем ли идиот Риши Сунак, или как его там? Может, тепловые насосы в теплом климате Англии предпочтительнее газовых котлов?