0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловое отопление дома

Обзор производителей тепловых насосов, представленных на российском рынке

Тепловой насос – это устройство, которое нагревает воду систем отопления и горячего водоснабжения, сжимая фреон, изначально подогретый от источника низкопотенциального тепла, компрессором до 28 бар. Подвергаясь высокому давлению, газообразный теплоноситель с изначальной температурой 5-10 °С; выделяет большое количество тепла. Что позволяет прогреть теплоноситель системы потребления до 50-60 °С, без применения традиционных видов топлива. Поэтому считается, что тепловой насос обеспечивает пользователя самым дешёвым теплом.

Подробнее о достоинствах и недостатках смотрите видео:

Подобное оборудование уже более 40 лет эксплуатируется в Швеции, Дании, Финляндии и других странах, на государственном уровне поддерживающих развитие альтернативной энергетики. Не так активно, но увереннее с каждым годом, тепловые насосы выходят на российский рынок.

Цель статьи: сделать обзор популярных моделей тепловых насосов. Информация будет полезна тому, кто стремится максимально сэкономить на отоплении и горячем водоснабжении собственного дома.

Тепловой насос обогревает дом бесплатной энергией природы

В теории, отбор тепла возможен из воздуха, грунта, грунтовых вод, сточных вод (в том числе из септика и КНС), открытыъ водоёмов. На практике – для большинства случаев доказана целесообразность использования оборудования, забирающего тепловую энергию из воздуха и грунта.

Варианты с отбором тепла от септика или канализационной насосной станции (КНС) – самые заманчивые. Прогоняя через ТН теплоноситель с 15-20 °С, на выходе можно получить не менее 70 °С. Но приемлем этот вариант только для системы горячего водоснабжения. Отопительный контур снижает температуру в «заманчивом» источнике. Что ведёт к ряду неприятных последствий. Например, обмерзанию стоков; а если теплообменный контур теплового насоса размещён на стенках отстойника, то и самого септика.

Самые популярные ТН под потребности СО и ГВС – геотермальные (использующие тепло земли) устройства. Они выделяются наилучшими эксплуатационными показателями в условиях тёплого и холодного климата, в песчаном и глинистом грунте с разным уровнем грунтовых вод. Потому что температура грунта ниже глубины промерзания почти не изменяется на протяжении всего года.

Принцип действия теплового насоса

Теплоноситель нагревается от источника низкопотенциального (5…10 °С) тепла. Насос сжимает хладагент, температура которого при этом повышается (50…60 °С) и нагревает теплоноситель системы отопления или ГВС.

В процессе работы ТН задействованы три тепловых контура:

  • наружный (система с теплоносителем и циркуляционным насосом);
  • промежуточный (теплообменник, компрессор, конденсатор, испаритель, дроссельный клапан);
  • контур потребителя (циркуляционный насос, тёплый пол, радиаторы; у ГВС – бак, точки водоразбора).

Сам процесс выглядит следующим образом:

Контур съёма тепловой энергии

  1. Грунт нагревает солевой раствор.
  2. Циркуляционный насос поднимает рассол в теплообменник.
  3. Раствор охлаждается хладагентом (фреоном) и возвращается в грунт.
  1. Жидкий фреон, испаряясь, забирает тепловую энергию у рассола.
  2. Компрессор сжимает хладагент, его температура резко повышается.
  3. В конденсаторе фреон через испаритель отдаёт энергию теплоносителю отопительного контура и снова становится жидким.
  4. Остывший хладагент, через дроссельный клапан уходит к первому теплообменнику.
  1. Подогретый теплоноситель отопительной системы подтягивается циркуляционным насосом к рассеивающим элементам.
  2. Отдаёт тепловую энергию воздушной массе помещения.
  3. Остывший теплоноситель по обратной трубе возвращается к промежуточному теплообменнику.

Видео с подробным описанием процесса:

Что дешевле для отопления: электричество, газ или тепловой насос?

Приведем затраты на подключение каждого из типа отопления. Для представления общей картины возьмем Московскую область. В регионах цены могут отличаться, но соотношение цен останется прежним. В расчетах принимаем, что участок «голый» — без проведеного газа и электричества.

Затраты на подключение

Тепловой насос. Укладка горизонтального контура по ценам МО – 10 000 рублей за смену экскаватора с кубовым ковшом (выбирает до 1 000 м³ грунта за 8 часов). Система для дома в 100 м² будет закопана за 2 дня (справедливо для суглинка, на котором можно снять до 30 Вт тепловой энергии с 1 м.п. контура). Порядка 5 000 рублей потребуется для подготовки контура к работе. В итоге, горизонтальный вариант размещения первичного контура обойдётся в 25 000.

Скважина выйдет дороже (1 000 рублей за погонный метр, с учётом монтажа зондов, обвязки их в одну магистраль, заправкой теплоносителем и опрессовкой.), но значительно выгоднее для будущей эксплуатации. При меньшей занятой площади участка возрастает отдача (для скважины 50 м – минимум 50 Вт с метра). Покрываются потребности насоса, появляется дополнительный потенциал. Поэтому вся система будет работать не на износ, а с некоторым запасом мощности. Разместить 350 метров контура в вертикальных скважинах – 350 000 рублей.

Газовый котёл. В Московской области за подключение к газовой сети, работы на участке и монтаж котла «Мособлгаз» запрашивает от 260 000 рублей.

Электрический котел. Подключение трёхфазной сети обойдётся в 10 000 рублей: 550 – местным электросетям, остальное – на распределительный щит, счётчик и прочее наполнение.

Потребление

Для работы ТН с тепловой мощностью 9 кВт требуется 2.7 кВт/ч электроэнергии – 9 руб. 53 коп. в час,

Удельная теплота при сгорании 1 м³ газа – те же 9 кВт. Бытовой газ для МО выставлен по 5 руб. 14 коп. за куб.

Электрокотёл потребляет 9 кВт/ч = 31 руб. 77 коп. в час. Разница с ТН – почти в 3,5 раза.

Эксплуатация

  • Если подведён газ, то наиболее рентабельный вариант для отопления – газовый котёл. Стоит оборудование (9 кВт) минимум 26 000 рублей, месячная оплата за газ (по 12 ч/сутки) составит 1 850 рублей.
  • Мощное электрооборудование выгоднее с точки зрения организации трёхфазной сети и приобретения самого оборудования (котлы – от 10 000 рублей). Тёплый дом будет стоить 11 437 рублей за месяц.
  • С учётом первоначальных вложений в альтернативное отопление (оборудование 275 000 и монтаж горизонтального контура 25 000), ТН, расходующий электричества на 3 430 руб/месяц, окупится не ранее чем через 3 года.

Сравнивая все варианты отопления, при условии создания системы «с нуля», становится очевидным: газ будет не намного выгоднее геотермального теплонасоса, а обогрев электричеством в перспективе 3 лет безнадёжно проигрывает обоим этим вариантам.

С подробными расчётами в пользу эксплуатации теплового насоса можно ознакомиться, просмотрев видео от производителя:

Некоторые дополнения и опыт эффективной эксплуатации освещены в этом ролике:

Основные характеристики

При выборе оборудования из всего многообразия характеристик обратите внимание на следующие характеристики.

Почему выгодно отапливать дом тепловым насосом

Давайте вместе ознакомимся с зарубежным опытом эксплуатации тепловых насосов и рассчитаем экономическую целесообразность того или иного типа отопления. Поехали!

Итак, вы собираетесь построить или у вас уже есть загородный дом. Совершенно очевидно, что его нужно будет отапливать в холодное время года.

В качестве источника тепловой энергии вы можете выбрать:

  • Печное отопление (дрова, пеллеты)
  • Магистральный газ
  • Электричество
  • Сжиженный газ (пропан-бутан) в газгольдере
  • Дизельное топливо

Если у вас современный комфортабельный дом, то печное отопление сразу отпадает по причине того, что оно не может работать в автоматическом режиме без присутствия человека и это источник вредных частиц PM2.5 . Даже не касаясь таких моментов как пожароопасность и низкий КПД. Вычёркиваем печное отопление.

С магистральным газом всё просто и сложно одновременно. С одной стороны это самый дешёвый источник тепловой энергии, а с другой — с очень высокой стоимостью подключения. В Московской области стоимость подключения составляет примерно 500 000 рублей (часть стоимости подключения может быть включена в стоимость участка).

А вот с электричеством, сжиженным газом и дизельным топливом получается более интересная картина. Стоимость этих энергоносителей в настоящий момент: электрическая энергия стоит примерно 3,9 рубля за 1 кВт·ч, пропан-бутанова􏰄я смес􏰁ь стоит 25 рублей за 1 литр, а стоимост􏰁ь дизел􏰄я 40 рублей за литр.

Сделаем расчёт теплотворной способности этих источников тепла:

Пропан-бутановая смесь СПБТ (Сжиженный углеводородный газ СУГ).
Удельная теплота сгорания СУГ 45,2 МДж/кг или, с учетом плотности 27 МДж/литр, и учитывая КПД газового котла 90%, получим, что при сжигании 1 литра вырабатывается 24,3 мДж энергии, или в более привычных единицах — 6,75 кВт·ч/л.
Стоимость 1 литра СУГ — 23 руб.
Следовательно 1 кВт·ч тепловой энергии полученный таким способом будет стоить: 3 рубля 40 копеек.

Читать еще:  Температурный регулятор отопления для котла

Дизельное топливо
Удельная теплота сгорания дизельного топлива — 42 МДж/кг; или, с учетом плотности, 33,6 МДж/литр
Т.е. 1 литр дизельного топлива выделит 9,33 кВт·ч энергии или 8,397 кВт·ч с учётом 90% КПД котла.
Стоимость 1 литра дизеля — 40 руб.
Следовательно 1 кВт·ч тепловой энергии полученный таким способом будет стоить: 4 рубля 28 копеек.

Электричество
КПД любого электрического нагревателя близко к 100%.
Следовательно 1 кВт·ч тепловой энергии полученный таким способом будет стоить: 3 рубля 90 копеек.

В реальности можно попытаться найти дизель или пропан-бутановую смесь дешевле, но законы физики обмануть не получится. Дешёвое топливо будет низкого качества и итоговый КПД будет гораздо ниже. В итоге всё равно получится, что стоимость этих источников тепловой энергии примерно одинакова.

А если не видно разницы — зачем платить больше и усложнять систему? Поэтому единственным аргументом установки газгольдера или дизеля является нехватка выделенной электрической мощности. Что в свою очередь говорит о том, что либо у вас очень большой дом, либо он плохо утеплён.

Итого мы пришли к тому, что фактически для отопления стоит использовать либо магистральный газ, либо электричество. Сделаем расчёт теплотворной способности:

Магистральный газ
Удельная теплота сгорания (низшая) газа G20 (природный газ) — 34,02 МДж/м³
Т.е. 1 м³ G20 при сгорании выделит 34,02 МДж или 9,45 кВт·ч энергии. КПД котла возьмём 92%.
Стоимость 1 м³ магистрального газа — 7 рублей.
Следовательно 1 кВт·ч тепловой энергии полученный таким способом будет стоить: 80 копеек.

То есть можно сделать вывод, что эксплуатационные расходы на отопление магистральным газом в 4,75 раз ниже, чем отопление электричеством. Хороший аргумент в пользу магистрального газа, если не учитывать стоимость его подключения. Но что делать, если магистральный газ в принципе отсутствует ?

Нужно использовать тепловой насос! Весь секрет заключается в том, что тепловой насос будет стоить столько же, сколько установка газгольдера с газовым котлом или бочки под топливо с дизельным котлом. Вы просто устанавливаете тепловой насос и сразу же начинаете платить за отопление в 3 раза меньше.

Следовательно 1 кВт·ч тепловой энергии полученной от теплового насоса будет стоить: 1 рубль 30 копеек.
И это уже сопоставимо со стоимостью магистрального газа!

Когда стоит применять тепловой насос

  • Отсутствует техническая возможность подключить магистральный газ
  • Стоимость подключения магистрального газа слишком высока
  • Имеется лимит выделенных электрических мощностей
  • Большие теплопотери (здание имеет недостаточное утепление)

Удивительно, но факт: чем хуже утеплён дом — тем выгоднее использовать тепловой насос.

Ограничение по применению теплового насоса одно — очень низкая стоимость электрической энергии, менее 1,5 руб/кВт·ч. При такой низкой стоимости электрической энергии нет никакого экономического смысла устанавливать тепловой насос т.к. можно просто использовать прямой нагрев электричеством.

Я уже неоднократно рассказывал как устроен тепловой насос , поэтому не буду повторяться. Если коротко, то тепловой насос переносит тепловую энергию от источника низкопотенциальной тепловой энергии в систему отопления. Затраты энергии идут только на работу компрессора, который сжимает хладагент в системе. Поэтому полезная производительность тепловой машины в полном соответствии с законами термодинамики складывается из энергии затраченной на работу по сжатию и перенесённой энергии. То есть полезная производительность всегда больше 1. Источником низкопотенциальной энергии может быть: грунт, вода, воздух.

Многие представляют тепловой насос как сложное и дорогостоящее устройство закопанное в грунт. На самом деле тепловым насосом является даже обычный бытовой холодильник. В холодильнике тепловая энергия забирается из внутреннего объёма и переносится на заднюю стенку.

Виды тепловых насосов

«Вода (грунт, водоём) — вода»

Такие системы характеризуются очень высокими капитальными затратами (зачастую превосходящими стоимость подключения магистрального газа, если имеется такая возможность). Если использовать в качестве источника тепловой энергии водоём с проточной водой, то фактически вы можете получить неограниченное количество тепловой энергии. Но если источником тепла будет грунт, то возможно его замораживание после нескольких отопительных сезонов (требуется точный расчёт теплопроизводительности системы).

«Воздух-вода» и «Воздух-воздух»
Такие системы характеризуются низкими капитальными затратами и это их главное преимущество. В качестве источника тепловой энергии они используют уличный воздух, объёмы которого не ограничены. Единственным ограничением таких систем является очень низкие температуры окружающей среды: ниже –30°C (для эксплуатации в таких условиях требуется установка дополнительного электрического нагревателя).

Давайте рассмотрим эти системы подробнее:

Тепловой насос «воздух-воздух»

Преимущества:
· Отопление зимой
· Охлаждение летом
(при необходимости)
· Совмещение с приточно-вытяжной вентиляцией
· Низкая стоимость оборудования

Недостатки:
· Нельзя греть воду

Тепловой насос «воздух-вода»

Преимущества:
· Отопление зимой
· Нагрев воды для бытовых нужд
· Возможность создания гибридной системы отопления
(подключение альтернативных источников тепловой энергии)

Недостатки:
· Приточно-вытяжная вентиляция будет отдельной системой
· Для функции охлаждения требуется установка фанкоилов
· Высокая стоимость оборудования

Таким образом тепловые насосы «воздух-воздух» являются самыми доступными отопительными приборами из всех существующих типов тепловых насосов. Средний срок окупаемости теплового насоса «воздух-воздух» в Московской области составляет от 3 до 6 лет (зависит от величины теплопотерь дома — чем больше дом, тем быстрее окупается тепловой насос).

Тепловые насосы в Европе
Страшно представить, но в 2018 году в Европе было установлено 1,3 миллиона тепловых насосов. Первая пятёрка стран выглядит так: Франция (275 тысяч), Италия (200 тысяч), Испания (120 тысяч), Швеция (108 тысяч), Норвегия (101 тысяча). Всего в работе сейчас находится почти 12 миллионов тепловых насосов. Только вдумайтесь в эту цифру — 12 миллионов тепловых насосов.

Отчёт EHPA (european heat pump association) за 2018 год:

Распределение продаж по типам тепловых насосов:
«Вода-вода» — 99 389 шт.
«Воздух-воздух» — 596 049 шт.
«Воздух-вода» — 547 277 шт.

Обратите внимание, что воздушные тепловые насосы составляют более 90% от всего объёма тепловых насосов проданных в 2018 году!

Тепловые насосы в Швеции и Норвегии

Обратим особое внимание на использование тепловых насосов в скандинавских странах.

Сегодня в Швеции установлено более 1 миллиона тепловых насосов, в основном в домах на одну семью. Тепловые насосы в основном заменили прямое электрическое отопление, электрические котлы и дизельные котлы, в некоторой степени древесину и пеллеты, и в очень ограниченной степени также центральное отопление.

Швеция нам интересна потому, что климат очень похож на Московскую область. Кстати, а вот какой климат в Московской области согласно Строительная климатология СП 131.13330.2012 (Актуализированная версия СНиП 23-01-99) и СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий (Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003):

Кашира (Московская область)
Температура холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92 -27 ̊С
Продолжительность отопительного периода 212 суток
Средняя температура воздуха отопительного периода -3.4 ̊С
Условия эксплуатации помещения Б
Количество градусо-суток отопительного периода (ГСОП) 4960.8 °С·сут

И при средней температуре воздуха в отопительный период -3,4 ̊С тепловой насос будет в 3 раза дешевле, чем прямой нагрев электричеством, дизель или сжиженный газ.

Сравним экономическую выгоду от использования теплового насоса с другими источниками тепловой энергии:

Примеры домов, отапливаемых тепловыми насосами в Московской области

Мой собственный одноэтажный дом из газобетона площадью 72 м². Построен в 2012 году. Отсутствует магистральный газ и имеется лимит электрических мощностей (1 фаза 5 кВт).

Стоимость оборудования: 150 000 рублей
Ежегодная экономия: 35 000 рублей

Двухэтажный каркасный дом Ивана Константинова площадью 230 м². Построен в 2016 году. Отсутствует магистральный газ и очень большая площадь дома для отопления электричеством (с учётом подключения 3 фаз общей мощностью 15 кВт).

Стоимость оборудования: 230 000 рублей
Ежегодная экономия: 72 000 рублей

Читать еще:  Теплая стена отопление

Доказано практикой

Воздушные тепловые насосы это самый эффективный способ отопления при отсутствии магистрального газа. И чем дороже стоит электрическая энергия — тем выгоднее использовать тепловой насос.

В этом году мы с Иваном начали заниматься системами отопления на базе воздушных тепловых насосов и системами приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла «под ключ». Преимущественно работаем с системами «воздух-воздух» т.к. такие системы доступнее и экономически целесообразнее, чем системы «воздух-вода».

Пример такой системы можно посмотреть здесь . Стоимость системы отопления на базе теплового насоса и приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором для одноэтажного дома из газобетона площадью 116 м² «под ключ» в этом конкретном доме составила 725 тысяч рублей.

Тепловые насосы для отопления дома

Многие участники нашего портала давно пользуются тепловыми насосами и считают их наилучшим способом отопления. Тепловой насос до сих пор остается дорогим устройством, и срок окупаемости у него большой. Но есть удачные опыты самостоятельного изготовления тепловых насосов: это позволяет избежать каких-то нереальных расходов.

  • Принцип работы теплового насоса
  • Как сделать тепловой насос своими руками
  • Выгодно ли делать тепловой насос

Принцип работы теплового насоса

Объясняя принцип действия теплового насоса, люди часто вспоминают холодильник, где в радиатор на задней стенке сбрасывается тепло, «снятое» с продуктов в камере.

Принцип работы теплового насоса, как холодильника: решетка на его обратной стороне греется, морозилка – охлаждается. Если мы удлиним трубки с фреоном и опустим их в ванну, то вода в ней будет охлаждаться, а решетка холодильника – нагреваться; холодильник будет перекачивать тепло из ванны и греть помещение.

По этому же принципу работают и кондиционеры, и тепловые насосы. Работа приборов основана на цикле Карно.

Теплоноситель движется по грунту или воде, в процессе «снимая» тепло и повышая свою температуру на несколько градусов. В теплообменнике теплоноситель отдает накопленное тепло хладагенту, тот становится паром, поступает в компрессор, где поднимается его температура. В этом виде он поставляется в конденсатор, отдает тепло теплоносителю ОС дома, и охладившись, снова превращается в жидкость и поступает в испаритель, где нагревается от новой порции нагретого теплоносителя. Цикл повторяется.

Мы разберем это на конкретном примере нашего пользователя, который сделал тепловой насос своими руками.

Тепловые насосы работают на энергии природных источников тела:

Собирать тепло с грунта (ниже глубины промерзания его температура всегда около +5 — +7 градусов), можно двумя способами:

  • горизонтальный грунтовый коллектор
  • уложенные горизонтально разными способами трубы.

По трубам течет «рассол» — на FORUMHOUSE часто используют пропиленгликоль, который забирает тепло земли, передает его хладагенту, и остыв, снова отправляется в грунтовый коллектор.

Горизонтальный грунтовый коллектор – самый дешевый способ получения энергии для работы теплового насоса. Проблема в том, что он занимает большую площадь. Чтобы обогреть дом 100 кв.м. потребуется около 5 соток на участке, и над коллектором нельзя будет возводить капитальных строений и сажать деревья с мощной корневой системой.

Люди с небольшими участками вынуждены использовать более дорогой способ – вертикальный грунтовый зонд. Это целая U-образная труба, опущенная на большую глубину (около 150 метров), или несколько таких труб, заглубленных на 20 метров (в итоге это получается дешевле и не требует получения разрешения).

Для экономии места можно бурить маленьким буром много неглубоких скважин. Получится дешевле чем бурить одну большую.

Также для работы теплового насоса используется вода – или из открытого водоема, или из скважины.

Способ устройства теплового насоса для отопления дома «вода- вода» считается самым выгодным (нет расходов на бурение и прокладку траншей), но только если дом, в котором будет установлен тепловой насос, стоит на берегу, не дальше, чем в 50 метрах от водоема. В этом случае трубопровод с «рассолом» опускается на дно реки — и все.

При втором способе необходимо пробурить две скважины: из одной вода будет поступать к тепловому насосу и передавать ему свое тепло, а во вторую будет отправляться уже «отработанная», остывшая вода. Расстояние между скважинами должно быть не менее 20 метров.

Тепловые насосы «воздух-воздух» эффективны только в южных регионах, где температура зимой не опускается ниже -5 градусов.

Самодельный тепловой насос

При всех преимуществах, которые имеет тепловой насос, цена этого устройства даже без обустройства коллектора составляет несколько тысяч у.е. Сократить расходы можно, сделав его самостоятельно.

Участник FORUMHOUSE c ником Saga сделал тепловой насос для отопления трехуровневого дома площадью 300 квадратных метров, собрав его из компрессора, пластинчатых теплообменников, фильтра-осушителя, ТРВ и других компонентов. В качестве хладагента использовал фреон R22.

На участке на глубине полутора метров проложил два контура трубы ПНД по 450 метров и один контур, на 600 метров, поместил в речку рядом с домом. Копал траншеи и все соединения делал сам – сейчас, с опытом, сделал бы все надежнее и экономнее.

Спустя три года домовладелец не пожалел о своем решении установить тепловой насос. Он смонтировал к нему еще и вентиляцию (ТН подогревает воздух перед рекуператором), а холодным воздухом летом бесплатно остужает дом. Отопление, подогрев воды и кондиционирование обходится ему в 25 000 в год.

На этой исторической фотографии видно, сколько электричества было потрачено за три года на отопление и подогрев воды — 38586 киловат (напомнаем, площадь дома — 300 кв.метров).

Счетчик на фото специально для теплового насоса: когда-то сам не верил .

Соседи, оценив потенциал теплового насоса, сделали себе такие же. Главной ошибкой в устройстве теплового насоса наш пользователь считает чрезмерную длину холодных контуров – 200 метров было бы достаточно. Еще один промах – теплообменник в системе вентиляции, его надо делать с большим запасом; обязательно пригодится.

Все мелкие ошибки связаны с попытками сэкономить.

Не экономьте на диаметре труб, покупайте фирменные фитинги и циркуляционные насосы и будет вам счастье.

Подведение итогов

Участники нашего портала используют тепловой насос, как полноценную систему отопления (а не вспомогательную). По нашим наблюдениям, тепловой насос становится все более популярным способом отопления загородного дома. По отзывам наших пользователей, тепловой насос лучше всего работает в домах с низкими теплопотерями, поэтому в идеале дом нужно «затачивать» под это устройство еще на этапе проектирования. Хорошим вариантом будет каркасник со всеми необходимыми утеплениями, мембранами и пленками, или каменный дом. Второй момент: тепловой насос наиболее эффективен в альянсе с низкотемпературными отопительными приборами, так что лучше сразу ориентироваться на теплый пол.

На FORUMHOUSE можно найти огромное количество информации для тех, кто решится сделать тепловой насос своими или чужими руками. Есть рекомендации по правильному устройству геотермального контура теплового насоса, бесценные подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса, инструкции по проектированию тепловых насосов, узнайте, как сделать самую бюджетную, «народную» систему отопления на основе теплового насоса, посмотрите наше видео про дом, который успешно отапливается тепловым насосом.

Мифы о тепловых насосах и почему это неправда

Ежегодно в Европе производят и устанавливают сотни тысяч тепловых насосов (ТН), в отдельные годы объемы доходили до миллиона. В России же эта цифра составляет всего около 500 единиц. Удивительно, но технология, которая получила признание и распространение по всему миру, пока воспринимается в нашей стране как дорогая нефункциональная экзотика, обросшая мифами и легендами. Самые распространенные из них рассмотрим ниже.

Миф № 1 Тепловой насос можно собрать самостоятельно, нет смысла его покупать и переплачивать за бренд

Факты. Механизм действия ТН действительно прост – они работают по принципу холодильника, только наоборот. Этот привычный всем агрегат, который есть на любой кухне, забирает лишнее тепло из продуктов и выводит его через заднюю стенку, которая всегда остается горячей. Действие и насосов, и холодильников основано на законах физики, которые гласят, что запасом тепловой энергии обладает любое тело с температурой выше нуля. Если охладить это тело, освобождается определенное количество энергии, которое можно «забрать». Например, при охлаждении пяти литров воды с 10 до 0 °С выделится 1,9 МДж тепловой энергии. Но холодильник «выбрасывает» это тепло в никуда, а насос отдает в систему отопления.

Читать еще:  Схемы отопления частного дома с настенным котлом

«В основе конструкции любого теплового насоса лежат теплообменники, компрессор, испаритель и расширительный клапан – это и породило миф о том, что данное оборудование можно собрать своими руками, просто соединив указанные элементы. Результат закономерно оказывается “не очень”, агрегаты или не работают, или работают крайне плохо, – поясняет Сергей Соловьев, специалист компании Viessmann, лидера инноваций в области отопления. – На самом деле тепловой насос – это сложная инженерная система, оснащенная автоматикой, контроллерами, защитами. Такие насосы будут служить по 20–25 лет, не требуя никакого особенного ухода и расходов на обслуживание».

Миф № 2 Покупка и установка теплового насоса обойдется в шесть – восемь раз дороже, чем отопительный котел и подключение к магистральному газопроводу

Факты. Подключение к магистральному газу далеко не всегда предпочтительный и бюджетный вариант. Удаленность от магистрали более чем на 200 метров делает это мероприятие «золотым», так как стоимость прокладки газовой трубы от дома до точки врезки в газопровод колеблется от двух до пяти тысяч рублей за метр в зависимости от региона. Таким образом, подключение к магистральному газу для Московской области с учетом прокладки труб, проектирования и врезки может начинаться от 400 до 700 тысяч рублей, для Нижнего Новгорода – от 150 до 200 тысяч.

При невозможности использовать магистральный газ домовладелец обычно встает перед выбором: электрокотел за 120 тысяч рублей или тепловой насос? Но ведь насосы – дорого, от полумиллиона…

На самом деле довольно больших капитальных затрат на этапе покупки и монтажа требуют только геотермальные насосы. Те, что используют в качестве источника тепловой энергии грунт или грунтовые воды. Это связано с особенностями технологии: для их установки необходимы либо проектирование и укладка горизонтального коллектора, либо проведение буровых работ, если предусмотрены вертикальные зонды. Например, чтобы обеспечить теплом коттедж площадью 200 м² с помощью геотермального насоса, потребуется уложить коллектор на участке площадью четыре – шесть соток. Или пробурить три скважины для зондов на расстоянии пять-шесть метров друг от друга (по 80 метров глубиной каждую).

При установке теплового насоса затраты будут гораздо ниже за счет отсутствия дорогостоящих земляных работ. Например, модель Vitocal 100 S производителя устанавливается так: наружный блок располагается на внешней стене здания или на прилегающей территории, внутренний – в подвале или подсобке дома. Система в заводской комплектации уже оснащена всеми необходимыми компонентами: трехходовым переключающим клапаном, циркуляционным насосом, расширительным баком, контроллером теплового насоса. Стоимость таких насосов – от 280 тысяч рублей.

Миф № 3 Энергоэффективность тепловых насосов сильно преувеличена, они не окупаются

Факты. Тепловой насос, равно как и электрокотел, работает от электричества. Но в несколько раз эффективнее. Во сколько именно – зависит от коэффициента преобразования каждого конкретного теплового насоса, то есть от отношения полученного тепла к количеству электроэнергии, затраченной на работу компрессора насоса. И если котел выдает столько же тепла, сколько потребляет электричества, то тепловой насос «съедает» в три – шесть раз меньше. Например, для выработки 8 кВт/ч тепловой энергии геотермальной установке потребуется всего 2 кВт/ч электричества – ее коэффициент преобразования равен 4–4,5. В воздушных насосах в среднем за год – около 3.

Для полного развенчания мифа о низкой энергоэффективности тепловых насосов достаточно провести схематичный расчет.

Возьмем для примера дом площадью 150 м² в Подмосковье. Чтобы обеспечивать его теплом в течение семи месяцев отопительного сезона, электрокотлу потребуется около 37 800 кВт/час энергии. Тепловой насос с коэффициентом преобразования 4 потребит 9450 кВт/час. Тариф на электроэнергию в Московской области составляет 3,77 рубля за киловатт-час. Выходит, что отопительный сезон владельцу электрокотла обойдется в 142,5 тысячи рублей, а владельцу теплового насоса – в 36,6 тысячи.

Таким образом, если для обогрева дома используются воздушные ТН, то они окупятся буквально за 2–3 года. Геотермальные установки, начальными капитальными вложениями в которые всех активно пугают, окупаютсяi на десятый год использования.

Миф № 4 Тепловые насосы работают только при плюсовой температуре

Факты. В Швеции, где не менее суровая зима, чем в России, ТН установлены в каждом втором жилом доме. В соседней с ней Финляндии дома обогревают более 800 тысяч тепловых насосов, которые производят до 7 ТВт-ч возобновляемой энергии в год. Как – если они не работают при минусовых температурах?

«Это популярное заблуждение, – рассказывает Сергей Соловьев, Viessmann. – Связано с незнанием того факта, что в любой местности грунт имеет точку промерзания, после которой его температура всегда будет положительной. Даже в Архангельске в январе. Именно поэтому коллекторы грунтовых ТН укладываются ниже точки промерзания, на глубину 1,5–2 метра, там всегда “плюс”. Что касается воздушных тепловых насосов, то они могут работать при отрицательных температурах воздуха. Например, мы специально адаптировали систему Vitocal 100 S для эксплуатации в России, встроив подогреватель в поддон наружного блока. Он предотвращает замерзание конденсата зимой, и благодаря этому систему можно использовать при температуре до – 20 °C».

Чтобы правильно выбрать тепловой насос, нужно учитывать особенности каждой системы. Коэффициент эффективности грунтовых ТН в любое время года будет 4,5–5. У воздушных установок этот показатель снижается вместе с температурой на улице. При нуле эффективность системы «воздух – вода» – около 3,5, а при –20 °С COP равен 1,5–1,9. Следовательно, для южных регионов больше подойдут воздушные установки, а для суровой зимы – геотермальные системы.

Миф № 5 Тепловые насосы наносят ущерб экологии

Факты. Неправильно спроектированный коллектор геотермального насоса может привести к перемораживанию грунта – это, пожалуй, все, чем способно навредить природе использование ТН. И дело даже не в самом насосе, а в ошибках проектирования и монтажа, которых можно избежать, обращаясь в проверенные организации.

Что касается всего остального, то не зря тепловые насосы признаны одной из самых экологичных технологий. Например, в Европе, где политика сохранения невозобновляемых ресурсов стоит во главе угла, на государственном уровне стимулируют внедрение тепловых насосов. При работе этих систем в атмосферу не выбрасываются вредные окислы, а на почву не оседают вредные кислоты и бензольные соединения. Безопасны ТН и для человека, так как конструктивно не содержат никаких элементов, которые могут перегреться или взорваться, не требует дозаправок и пожароопасных резервуаров с запасами топлива. По уровню безопасности тепловые насосы считаются эквивалентными обычной домашней бытовой технике типа стиральных машин и холодильников.

Основными факторами, которые сдерживают популярность тепловых насосов в России, специалисты называют дефицит объективной информации об этих системах, относительно небольшую стоимость газа и отсутствие государственных программ по стимулированию внедрения энергоэффективного оборудования. Однако в условиях постоянного роста тарифов и повышения экологической грамотности потребитель все внимательнее присматривается к тепловым насосам, обеспечивающим полную автономию от центральных систем отопления и возможность более экономно расходовать средства на содержание дома.


i COP (coefficient of performance) – коэффициент преобразования, показывающий, во сколько раз больше тепловой насос выдает энергии относительно затраченной. Согласно стандарту 14511, при определении COP учитывается вся электроэнергия, потребляемая тепловым насосом: компрессором, контроллером, вентилятором (в случае воздушных тепловых насосов), а также энергия на преодоление гидравлического сопротивления теплообменников и выходная тепловая мощность. Показатель СОР геотермальных насосов обычно 4,5–5, в воздушных он зависит от температуры наружного воздуха.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector