Новые тепловые насосы MHI: загадка или умная инженерия

Mitsubishi Heavy Industries выпустила новый тепловой насос типа «воздух-вода» серии Hyozan CO₂ (в переводе с японского «айсберг»). Главной особенностью новинки является использование в качестве хладагента СО₂.

Тепловые насосы, работающие на углекислом газе, производитель выпускает с 2017 года, серия называется Q-ton и пользуется большим спросом на рынке Японии. В этом году MHI доработали инновационные насосы и начинают поставки на рынок Европы.

В Японии тепловые насосы Mitsubishi Heavy Industries имеют символичное название «C-puzzle», что означает: «загадка», «головоломка», «недоумение». Процесс получения тепла из наружного воздуха, даже, когда на улице минусовая температура, на взгляд простого обывателя выглядит, действительно, как загадка. Но специалисты понимают, что тепловой насос работает, основываясь на простом принципе физики с использованием умной инженерии и умеет 1 кВт электроэнергии преобразовывать в 3.5 кВт тепла. Недостающую энергию для создания тепла, горячей воды или холода он берет прямо из воздуха.

Горячая вода из … воздуха

Горячая вода – один из главных элементов комфорта современного человека. Без горячей воды уже давно не умеют обходиться операторы коммерческого (рестораны, гостиницы, магазины) и промышленного сектора.

Но за горячую воду приходится платить высокую цену как в финансовом, так и в экологическом плане.

Подготовка горячей воды – это энергоемкий процесс. Например, в жилищном секторе США на него в 2010 году пришлось 13% энергопотребления. Горячая вода также является дорогостоящим ресурсом для промышленности и для коммерческих операторов, таких как гостиничные сети, больницы, застройщики многоквартирных домов.

Основным фактором, влияющим на финансовые и экологические издержки, является преобладание в мире традиционных низкоэффективных систем водяного отопления. Несмотря на изменение нормативных требований, газовые котлы по-прежнему являются наиболее распространенным источником горячей воды для бытовых и коммерческих нужд, но они принципиально неэффективны и создают значительный углеродный след.

Технология теплового насоса «воздух-вода» может кардинально изменить ситуацию.

Япония идет впереди

Япония - одна из стран, где воздушные тепловые насосы (которые отбирают тепло из наружного воздуха) уже стали популярным выбором для нагрева воды, что является явным подтверждением возможностей и практичности этой технологии в целом ряде областей применения.

Правительство Японии было впереди всех, осознав необходимость перехода от газового нагрева воды к более энергоэффективным решениям электрического отопления.

Япония полностью посвятила себя экологичному отоплению в 1986 году и с тех пор находится в авангарде исследований и разработок тепловых насосов, ежегодно устанавливая сотни тысяч новых блоков.

За пределами Японии тепловые насосы были особенно популярны на коммерческих объектах, где они позволяют значительно сократить расходы по сравнению с традиционными системами отопления.

Простой принцип

Идея устройства, которое может отводить тепло из наружного воздуха, даже при температурах ниже нуля, на первый взгляд может показаться фантастической. На самом деле тепловые насосы основаны на простом принципе физики с использованием умной инженерии.

Окружающий воздух снаружи поступает в тепловой насос и сжимается вместе с хладагентом. Хладагент поглощает скрытое тепло из воздуха, которое затем высвобождается при декомпрессии хладагента и используется для нагрева внутреннего источника воды.

Хотя основные принципы работы теплового насоса уже обеспечивают повышение эффективности, выбор хладагента является еще одним решающим фактором в сокращении выбросов.

Mitsubishi Heavy Industries производит инновационные тепловые насосы типа «воздух-вода» серии Q-ton, где в качестве хладагента используется диоксид углерода (CO₂), потенциал глобального потепления которого в 1700 раз ниже, чем у другого распространенного хладагента R-410A.

Двуокись углерода также обеспечивает более эффективную теплопередачу при низких температурах, благодаря чему оборудование производит горячую воду с температурой 90° C, даже когда на улице холодно -25° C. И при этом экономично расходует электроэнергию.

Компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI) подсчитала, что тепловые насосы Q-ton на 45% выделяют меньше углерода и на 40% экономичнее в эксплуатации по сравнению с традиционными газовыми котлами. При потребляемой мощности 1 кВт тепловые насосы могут генерировать мощность 3,5 кВт, тогда как погружные нагреватели – только 1 кВт.

Возможность для промышленности

Бесспорно наиболее востребованы тепловые насосы в промышленном и коммерческом секторах.

Японские ученые посчитали, что можно добиться сокращения выбросов CO₂ в размере 40 миллионов тонн в год, если пищевые предприятия по производству продуктов питания и напитков в 11 развитых странах мира откажутся от традиционных котлов по нагреву воды в пользу тепловых насосов. На предприятиях данного типа используются значительные объемы воды для очистительных процессов.

Точно так же гостиничный бизнес и индустрия отдыха испытывают потребность в доступной горячей воде. Для предотвращения роста и распространение болезней, передающихся через воду, таких как легионелла, операторам данного сектора приходится нагревать воду до температуры выше 65°C, а далее поддерживать данную температуру и периодически циркулировать по всей системе. Это достаточно энергоемкий процесс.

По состоянию на 2018 год мировой рынок тепловых насосов оценивается примерно в 6,5 миллиардов долларов , и многие страны уже ввели стимулирующие меры для продвижения тепловых насосов в качестве основного источника подготовки горячей воды для бытовых и коммерческих нужд.

Например, в испанском гостиничном секторе, финансовые стимулы, предложенные национальной организацией, занимающейся продвижением инновационных решений в сфере туризма Instituto Tecnológico Hotelero, привели к повсеместному переходу на технологию тепловых насосов в данном секторе.

В Великобритании работает программа по финансовому стимулированию перехода на возобновляемые источники энергии при отоплении. В 2020 году королевство планирует достичь 14% порог.

Меняющийся мировой ландшафт

Универсальность и эффективность тепловых насосов с воздушным источником тепла делают их идеальным экологически чистым решением для удовлетворения постоянно растущих потребностей в горячей воде.

А мировая практика по стимулам и схемам продвижения оборудования данного типа дишь способствует дальнейшему распространению данных технологии в коммерческом секторе. А после широкого внедрения в отелях, офисных зданиях и больницах проверенные достоинства тепловых насосов, высоко оценят и домовладельцы.