Мое знакомство с технологией отопления дома тепловым насосом началось с блога Виктора Борисова. Как и большинству его читателей, мне было сложно поверить, что обычный кондиционер способен обогревать жилье даже в сильные морозы. Оказалось, что речь идет не о стандартной сплит-системе, а о специализированном оборудовании, принцип работы которого основан на перекачке тепла из окружающей среды.
Принцип работы и эффективность
Физика процесса действительно проста, но часто вызывает недоверие. Многие удивляются, как система, потребляя, например, 2 кВт электроэнергии, может выдавать до 12 кВт тепла. Здесь нет нарушения законов физики — тепловой насос не создает энергию, а переносит ее извне, подобно тому, как холодильник «выкачивает» тепло из своих камер. Ключевую роль в этом процессе играют специальные хладагенты (фреоны), способные эффективно аккумулировать и отдавать тепловую энергию.
В этой статье я подробно разберу преимущества тепловых насосов и объясню, почему, несмотря на высокие первоначальные вложения, планирую установить геотермальную систему у себя.
Экономическое обоснование: сравнение с другими источниками энергии
Безусловно, магистральный газ остается самым дешевым видом отопления в России. Однако он доступен далеко не во всех регионах, а стоимость подключения может достигать 250 тысяч рублей и более. В такой ситуации тепловой насос становится экономически оправданной альтернативой.
В Европе тепловые насосы получили широкое распространение, особенно в странах с мягким климатом. Но и в северных регионах, как показывают статистические данные, их доля в системах отопления значительна.
Типы тепловых насосов и их особенности
Стоимость установки теплового насоса, особенно грунтового (геотермального), действительно высока и может достигать сотен тысяч, а иногда и миллиона рублей. Наиболее доступный вариант — система «воздух-воздух». Для энергоэффективного дома площадью до 120 м² комплект оборудования и монтаж обойдутся примерно в 300 тыс. руб. Такие насосы эффективно работают до температуры -25°C. При более сильных морзах их коэффициент полезного действия (СОР) падает до 1, что означает прямую конверсию электроэнергии в тепло без «прибавки» извне.
Коэффициент преобразования энергии (СОР) для современных моделей «воздух-воздух» выглядит следующим образом:
СОР = 4,02 при температуре +7°C
СОР = 2,53 при температуре -7°C
СОР = 2,06 при температуре -20°C
Сравнительные данные по стоимости отопления из различных источников наглядно демонстрируют выгоду тепловых насосов в долгосрочной перспективе.
Ключевые преимущества технологии
Современные системы позволяют управлять отоплением дистанционно со смартфона, отслеживая температуру и потребление энергии в реальном времени.
Помимо экономии на энергоносителях, тепловой насос избавляет от необходимости заготовки, хранения и переноски топлива — дров, угля, пеллет, дизеля или баллонного газа. Не нужно думать об утилизации золы или сажи. Для людей пожилого возраста возможность жить в теплом доме без тяжелого физического труда «кочегара» — огромный плюс, который стоит учитывать при долгосрочном планировании.
Система «воздух-воздух» выполняет две функции: зимой обогревает, а летом работает как кондиционер. Наружный блок компактен и не портит фасад.
На схемах показано устройство системы «воздух-воздух» и примерная стоимость основного оборудования (без учета воздуховодов).
Главный недостаток этой системы, помимо цены, — необходимость прокладки разветвленной сети воздуховодов, которые могут «съесть» значительное пространство под потолком. При качественном проектировании и монтаже система работает практически бесшумно. Альтернатива — более дорогой вариант «воздух-вода», который интегрируется с системой водяных теплых полов.
Идеальным с точки зрения эффективности и стоимости монтажа считается расположение дома рядом с водоемом. В этом случае можно реализовать систему «вода-вода», опустив теплообменник на дно. Давайте рассмотрим основные типы тепловых насосов:
Геотермальный тепловой насос — решение для сурового климата
Для холодных регионов, включая северные и сибирские (за исключением зон вечной мерзлоты), оптимальным решением является геотермальный тепловой насос (ГТН). Система представляет собой сеть скважин, в которые опускаются трубы с теплоносителем. Тепло из грунта или грунтовых вод передается фреону, который, конденсируясь, отдает тепло в домовую систему отопления. На 1 кВт затраченной электроэнергии можно получить до 6 кВт тепла. Это значительно выше, чем у систем «воздух-воздух» в мороз.
Геотермальные насосы бывают двух типов: «грунт-вода» и «вода-вода». Они идеально сочетаются с низкотемпературными системами отопления, такими как теплые полы.
Один из методов монтажа — укладка горизонтального коллектора ниже глубины промерзания грунта. Однако в большинстве регионов России эта глубина превышает 2 метра, что делает метод трудоемким и не всегда эффективным зимой. Более надежным решением является вертикальный зонд, погружаемый в скважину.
На фото показана обвязка скважин геотермального насоса. Количество и глубина скважин рассчитываются индивидуально. Наличие грунтовых вод — большой плюс, так как они являются отличным источником тепла. В скважины опускаются зонды из прочных ПНД-труб.
Сам тепловой насос компактен и занимает немного места, например, в котельной. Средняя стоимость оборудования начинается от 300 тыс. рублей. Обслуживание минимально. Самой серьезной плановой заменой через 15-20 лет эксплуатации может стать компрессор стоимостью 15-20 тыс. рублей.
Гарантированно стабильную работу в условиях холодного климата обеспечивает только геотермальный насос с системой вертикальных скважин. На втором слайде приведено сравнение стоимости отопления различными способами, которое подтверждает экономическую целесообразность ГТН.
Если рядом с домом есть незамерзающий водоем (река, пруд, озеро), можно реализовать систему «вода-вода», погрузив теплообменник на дно. Эффективность любого теплового насоса максимальна, когда он работает на низкотемпературную систему, такую как теплый пол (до 35°C), а не на радиаторы (до 65°C).
Выводы и итоговая оценка
В таблице приведена примерная стоимость оборудования и монтажа различных типов тепловых насосов (без учета земляных работ). Да, первоначальные вложения велики. Однако стоит учитывать, что современный твердотопливный котел на пеллетах или угле с полным монтажом также может обойтись в 300 тысяч рублей и более.
Преимущества в удобстве эксплуатации уже описаны выше. Возможно, стоит один раз инвестировать больше, чтобы через 3-4 года (срок окупаемости) выйти на режим постоянной экономии по сравнению с традиционными видами отопления.
- Низкая стоимость отопления. Затраты на обогрев 1 м² площади и потребленную электроэнергию сравнимы со стоимостью отопления магистральным газом и значительно ниже других альтернатив.
- Максимальное удобство. Система полностью автоматизирована. Вам не нужно тратить время и силы на заготовку, перенос топлива и уборку отходов, как при использовании твердого топлива.
- Экологичность. Отсутствуют вредные выбросы в атмосферу, что безопасно для окружающей среды и здоровья жильцов.
- Низкие эксплуатационные расходы. Система требует минимального обслуживания.
- Компактность. Оборудование не занимает много полезного пространства.
- Достаточно быстрая окупаемость. Несмотря на высокие первоначальные вложения, система окупается за несколько лет за счет значительной экономии на энергоносителях.
***
Фотографии взяты из открытых источников, с сервиса Яндекс.Картинки
Подписывайтесь на канал, добавляйте его в закладки браузера. Впереди еще много полезной и интересной информации об энергоэффективных технологиях для дома.
