Выбираем тепловой насос
С ростом цен на традиционные энергоносители, у владельцев частных домов все больший интерес вызывают альтернативные источники энергии, в том числе и те, которые раньше применялись сравнительно редко. К числу таких устройств относится и тепловой насос. В последнее время этот термин все больше на слуху, хотя далеко не все представляют, что это за устройство.
Принцип действия
Первые тепловые насосы в стране применялись в 70-е года прошлого века. Но тогда они имели промышленное применение. В сферу внимания частных лиц они попали на рубеже 21го века. По принципу действия тепловой насос ближайший родственник кондиционера и холодильника.
Он относится к категории так называемых тепловых машин и действует по обратному термодинамическому циклу противоположному работе обычного холодильника. Если задача последнего отнять тепло у внутренней холодильной камеры и рассеять его в окружающий воздух, то тепловой насос отнимает тепло у окружающей среды и концентрирует его в малом объеме и передает теплоносителю. Тепло, отобранное из источника с низким потенциалом (например, у земли, воды или воздуха), подается теплоносителем в испаритель и заставляет рабочее тело (обычно фреон) кипеть. Возникший пар подается в компрессор - там происходит его сжатие, и нагрев за счет увеличения давления. Далее в конденсаторе тепло передается теплообменнику и, после прохождения расширительного клапана, цикл замыкается. То есть рассеянное тепло, собранное с большой площади или большого объема концентрируется в малом объеме. При этом температура последнего повышается.
Так, к примеру, собрав тепло из грунтовых вод с глубины 50-70 м, где температура +10-12С в любое время года, можно нагреть небольшой объем воды до температуры в 35 -500С и отправить ее в отопительную систему.
Технические характеристики
Чтобы разобраться, справится ли тепловой насос с поставленной задачей, нужно понимать в каких условиях он будет эксплуатироваться и какими обладает характеристиками. Основных параметров, которые характеризуют тепловой насос, всего два: его мощность в киловаттах и коэффициент преобразования, обозначающий отношение затраченной электрической мощности к полученной тепловой мощности. Обычно этот коэффициент находится в пределах 3 - 4,5. Это означает что, затратив один киловатт электроэнергии, вы получите от 3 до 4,5 киловатт тепловой мощности. Что касается тепловой мощности, то для насосов бытового уровня она составляет от 6 до 100 кВт. Более мощные насосы относятся уже к промышленным установкам. Такая теплоотдача оборудования позволяет экономить от 30 до 70% энергоресурсов. Иначе говоря, 1 кВт тепла от теплонасоса обойдутся вам в 3-4 раза дешевле, чем это же количество, полученное от сжигания газа или расходов на электроотопление. Кстати 100 кВт мощности вполне достаточно для отопления площади в 1000 м2.
Эффективность применения теплонасоса зависит и от условий эксплуатации, в частности, от разницы температур, в которых работает оборудование. А так же от типа хладагента и некоторых конструкционных особенностей, например, от количества компрессоров в одной установке. Их может быть два, три или даже шесть. Очень важно, подбирая агрегат, правильно выполнить расчет гидравлической схемы обвязки котельной. Правильно подобрать параметры насоса, чтобы его мощности было достаточно на прогон теплоносителя, но, в то же время, он не потреблял лишней энергии. Тепловой насос может отбирать тепло не только у геотермальных источников, грунтовых вод или сточных коллекторов. Система теплообмена может быть так же водяной или воздушной, отбирать тепло у глубоких или поверхностных слоев грунта. При этом воздушные или водяные теплонасосы устанавливаются раза в два быстрее и стоят дешевле, однако, грунтовые работают более стабильно.
Преимущества и проблемы
Что бы понимать стоит ли выбрать тепловой насос в качестве источника тепла, надо знать его преимущества и предвидеть возможные проблемы.
Перечислим основные моменты. «За» - говорит то, что тепловой насос весьма экономичен. Циркуляционный насос, входящий в состав системы, потребляет мало энергии, обычно его мощность 100-120 Вт.
Он примерно в три раза экономичней электрического котла и в два раза экономичней газового. При его использовании не потребуются деньги на подводку газа на участок. Важно, что теплонасос может работать не только на обогрев, но и на отвод тепла, например, в летний период. Он экологически чист. Не загрязняет окружающую среду, поскольку не имеет отходов или выбросов. Не требует емкостей для хранения топлива, а значит, почти гарантировано не допускает возгорания. Имеет длительный срок службы.
Принимая решение в пользу установки теплового насоса, следует знать, что его эффективность зависит и от типа отопительной системы смонтированной в доме. Лучше всего по экономическим показателям он согласуется с системой теплых полов или водяных радиаторов с принудительной вентиляцией (фанкойлы), поскольку температура воды на выходе теплового насоса не очень велика. Порядка 35-500С, поскольку эффективность насоса резко падает с увеличением разности температур между источником тепла и теплоносителем в системе.
Среди недостатков системы - высокая удельная стоимость за киловатт тепловой мощности: от 800 до 1200 евро. Что бы отапливать дом в 100 м2, потребуются первоначальные расходы порядка 10 тыс. евро.
Как следствие - достаточно длительный срок окупаемости. От трех лет в идеале и до 7-8 лет и более. Срок сокращается, если тепловой насос используется как основное отопительное оборудование, а не как дополнение к газовому котлу.
Часто одним из самый эффективных решений является использование
теплового насоса пониженной мощности и традиционного котла, так что бы большую
часть отопительного сезона работал тепловой насос и только в период с очень
низкой температурой подключался котел.
Но наиболее уязвимым местом теплового насоса является его зависимость от напряжения
в сети. При отсутствии электропитания - это бесполезная груда металла. И если
в холодное время года возникнут перебои с электроэнергией, владельцам дома не
позавидуешь. Поэтому мало кто рискует устанавливать тепловой насос, не имея
резервной системы обогрева. Решением проблемы может быть наличие в доме резервного
электрогенератора. Но это опять же не дешевое оборудование, к тому же требующее
наличия запасов топлива.
Установка, наладка, сервис
Еще одним положительным фактором, который стоит вынести на отдельное рассмотрение - это низкие эксплуатационные расходы. Будучи дорогим оборудованием сам по себе, тепловой насос в то же время прочти не требует профилактических работ и сервиса, и имеет весьма длительный срок службы. Сертификация этих устройств на территории Украины требует указания гарантийного срока и его указывают на уровне 10-15 лет. Но как показывает практика, тепловой насос серьезного производителя с хорошим компрессором может работать и 20 лет и даже более.
Остановка системы на осмотр и профилактику осуществляется редко: раз в три-четыре года. При этом проверяется смазка и износ компрессоров, давление хладагента в системе. Несмотря на низкий уровень шума (не более 60 Дб) для монтажа теплового насоса согласно строительным нормативам требуется обустройство отдельного помещения, которое может находиться на первом или подвальном этаже и классифицироваться, как бойлерная или агрегатная. Кстати, надо учитывать, что установка и наладка теплового насоса занимает немало времени.
Обычно под ключ система теплоснабжения сдается за 3-4 недели. В этот же срок входит и наладка. При этом дня три уходит только на буровые работы. Как показывает практика, и сегодня часто монтаж тормозит скорость поставки комплектации. Это может затянуть процесс на несколько недель. Этот момент следует учитывать при выборе времени проведения работ, чтобы избежать затягивания работ в холодное время года. В целом же тепловые насосы весьма перспективное и надежное оборудование. Они, вероятно, будут вызывать интерес и значительно чаще применяться, если снизится рыночная цена оборудования.
Константин Егоров
