С каждым годом тепловые насосы находят все более широкое применение в индивидуальных домах россиян. Использование такого решения позволяет избавиться от многих проблем, обусловленных необходимостью содержания традиционной котельной. Однако вопросов, связанных с его практической реализацией, у потребителей все еще остается немало. Мы собрали воедино ответы, которые помогут домовладельцам сделать правильный выбор.
В каких случаях тепловой насос выгоден?
Это зависит от того, насколько активно используется загородный дом. Если он предназначен для постоянного проживания, то экономическая целесообразность применения теплового насоса очевидна. Для летней дачи – скорее нет. Промежуточные варианты требуют проведения расчетов и оценки срока окупаемости. Имеет значение и отапливаемая площадь: тепловые насосы тем эффективнее, чем она больше. Задумываться об их применении есть смысл тем, кому нужно отапливать дом площадью свыше 100 м2. Хотя в конечном итоге все определяется суммарным объемом потребляемой за год тепловой энергии и видом топлива, альтернативой которому должен стать тепловой насос.
А еще нужно учитывать, что экономическая эффективность такого решения возрастает с течением времени. Первоначальная стоимость оборудования и работ по его установке (главным образом речь идет о прокладке грунтового коллектора) действительно может показаться существенной. Однако стоимость получаемого тепла будет в итоге значительно ниже, чем при отоплении даже дешевым магистральным газом.
Для поверхностной оценки стоимость отопления (за период эксплуатации) с помощью теплового насоса можно сравнить со стоимостью отопления на сжиженном газе (газгольдер) или твердом топливе (уголь, дрова, топливные брикеты). С той разницей, что в первом случае будут выше первоначальные расходы на оборудование. Грубый расчет для средней полосы России говорит о том, что срок окупаемости теплового насоса, установленного взамен котла на сжиженном газе (или твердотопливного), составит около 10 лет (с учетом расходов на электроэнергию). Правда, эта оценка не учитывает, что при отказе от традиционного топлива домовладельцу больше не придется заботиться о поддержании его запаса и своевременной доставке. Большое значение имеет и вопрос безопасности, ведь газгольдер, дровяной или угольный склад – это источники повышенной пожароопасности.
Сколько это будет стоить?
Грубую оценку затрат можно выполнить, выбрав модель теплового насоса достаточной мощности из расчета 100 Вт на квадратный метр отапливаемой площади. Если предполагается использовать решение на основе геотермального коллектора, то полученную цифру нужно умножить на 2,2, поскольку стоимость работ по устройству коллектора всегда несколько выше стоимости оборудования.
«Такой расчет годится лишь для примерной оценки бюджета, ошибка может достигать 30 % в любую сторону. Имеют значение материалы, из которых построен дом, качество его утепления, особенности расположения, климатический регион, тип грунта. На нашем сайте есть калькулятор, который позволяет сделать гораздо более точный расчет, учитывающий все основные факторы. Но и это будет лишь приблизительная оценка. Мы рекомендуем сделать полноценный проект, заказав его профессионалам, ведь ошибка в расчетах в любую сторону чревата увеличением затрат. Если мощность теплового насоса окажется недостаточной, придется использовать дополнительный источник тепла, а избыточная приведет к удорожанию оборудования и земляных работ», –говорит Сергей Соловьев, специалист компании Viessmann, одного из мировых лидеров в области отопления.
Тип и площадь коллектора
Значительная часть используемых сегодня в частном секторе тепловых насосов – геотермальные. Они извлекают низкопотенциальную энергию из грунта или грунтовых вод. В первом случае необходим достаточно протяженный первичный (грунтовый) коллектор, который может быть либо горизонтальным, либо вертикальным (их еще называют зондами).
Тип коллектора и стоимость земляных работ зависят от свойств грунта. Чем выше его водонасыщение, тем больше энергии способен накопить грунт. В России, где продолжительность отопительного сезона достаточно велика, оптимальными для геотермальных тепловых насосов с горизонтальным коллектором будут глины, суглинки или обводненные торфяники. У песка, напротив, слишком низкая теплоотдача.
Закладка горизонтального коллектора обычно производится на глубину 1,5 метра. Примерно оценить площадь участка под него можно из расчета 25 Вт теплосъема на один квадратный метр грунта. То есть места на приусадебном участке нужно будет как минимум в четыре раза больше, чем составляет общая площадь отапливаемого дома. Еще процентов 20–30 нужно прибавить на съем тепла для горячего водоснабжения. Над коллектором нельзя ничего строить, сажать растения с развитой корневой системой или укладывать дорожки с покрытием. Допустимый максимум травяной газон, клумбы, открытые грядки с зеленью или грунтовые дорожки.
Если нужной площади нет или свойства грунта не оптимальны для эффективного теплосъема, следует остановиться на зондах. «Это наиболее универсальный вариант, который позволяет обеспечить гарантированный теплосъем практически в любой климатической зоне. Теплотехнические параметры зонда не зависят от типа грунта. Средняя оптимальная глубина скважин составляет 80–100 метров, а их число в российских климатических условиях определяется из расчета 35 Вт теплосъема на один метр глубины. При этом минимальная дистанция между соседними скважинами должна быть не менее шести метров», – объясняет Сергей Соловьев.
Использование энергии грунтовых вод
Возможность использования такого решения определяется по результатам гидрогеологического обследования участка. Если оно даст положительный результат, домовладелец получает возможность значительно снизить первоначальные затраты, поскольку необходимость в дорогостоящем грунтовом коллекторе отпадает. Дебет скважины должен быть достаточен, чтобы обеспечить необходимый теплосъем из расчета 3 кВт на один кубометр поднимаемой воды.
Для организации теплосъема бурится скважина «на песок», точно такая же, как и та, что обычно используется в качестве источника воды для бытовых и хозяйственных нужд. Более того, это может быть одна и та же скважина. Но понадобится еще одна, через которую вода будет закачиваться обратно в тот же водоносный горизонт. Иногда таких поглощающих скважин приходится делать две, поскольку поглощает воду грунт всегда медленнее, чем отдает.
Какое понадобится дополнительное оборудование?
Если тепловой насос используется не только для отопления, но и в качестве источника горячей воды для бытовых нужд, то для ее приготовления понадобится емкостный водонагреватель (бойлер). Некоторые модели бойлеров, например Viessmann Vitocell 100-V, позволяют подключать в качестве дополнительного источника тепловой энергии гелиоколлектор. Также предусмотрено использование электрических трубчатых электронагревателей, которые могут автоматически включаться системой в моменты пиковых или внеплановых нагрузок. Например, если потребление горячей воды резко возрастает в период пребывания в доме гостей или при пользовании бассейном.
Кроме того, резервный проточный водонагреватель может быть установлен и в отопительном контуре. Например, на случай аномального похолодания, когда мощности теплового насоса может оказаться недостаточно для поддержания в доме комфортной температуры.
Также для оптимизации его работы, скорее всего, понадобится буферная ёмкость отопительного контура из расчета 25 л/кВт номинальной мощности установленного теплового насоса.
Некоторые тепловые насосы могут работать не только на обогрев, но и на охлаждение в летний период. Например, оборудование Viessmann позволяет реализовать эту функцию путем подключения дополнительных гидравлических элементов.
Кроме того, для управления микроклиматом в доме могут быть использованы расширения для организации автоматического климат-контроля и дистанционного управления тепловым насосом и отопительными контурами.
Что такое воздушный тепловой насос и достаточно ли его для отопления дома?
Отличие воздушного теплового насоса, который внешне напоминает кондиционер (но устроен иначе), заключается в том, что тепло он забирает прямо из уличного воздуха. Это существенно упрощает систему и снижает ее стоимость. Однако есть и ограничение: использовать такое решение можно только при температурах не ниже -20 °C.
«Воздушный тепловой насос – идеальный вариант для южных регионов России, где не бывает морозных зим. Также его можно сочетать с обычным отопительным котлом. Чаще всего встречаются комбинации с котлами на твердом и жидком топливе либо с электрическими. В этом случае тепловой насос работает до тех пор, пока наружная температура не опустится ниже предельного значения, после чего автоматика включает котел», – объясняет Сергей Соловьев.
Сколько электроэнергии потребляет тепловой насос?
Основным показателем эффективности теплового насоса является коэффициент преобразования COP. Это отношение количества тепла, отдаваемого в систему отопления и горячего водоснабжения, к количеству потребляемой электроэнергии, необходимой для того, чтобы приводить систему в действие. COP – не постоянная величина, она меняется в зависимости от режима работы теплового насоса. Но для каждого из них есть номинальный показатель, позволяющий оценить среднюю эффективность его работы, а заодно и электропотребление.
Например, COP геотермальных тепловых насосов Viessmann, в зависимости от модели, может колебаться в пределах от 4,6 до 5,01. Если взять минимальный показатель 4,6, то нетрудно посчитать, что при производстве 4,6 кВт тепла устройство тратит 1 кВт электроэнергии. Если, к примеру, суммарная площадь всех помещений дома составляет 150 м2, то для его отопления и горячего водоснабжения потребуется (150 х 0,1) х 1,1 = 16,5 кВт тепла. Поделив 16,5 на 4,6, получим около 3,59 кВт электроэнергии – такую мощность нужно предусмотреть при подключении.
Для воздушных тепловых насосов ситуация несколько сложнее, так как они работают с огромным диапазоном температур наружного воздуха – от -20 до +35 °С. Поэтому в этом случае имеет смысл посмотреть документацию на тепловой насос, где приведены данные для разных режимов. В качестве примера возьмем Viessmann Vitocal 100-S AWB 101.A12, при температуре на улице +7 °С номинальная тепловая мощность – 11,5 кВт, COP равен 4,7, электропотребление – 2,45 кВт. А при температуре на улице -7 °С тепловая мощность составит 7,5 кВт, COP равен 2,7, электропотребление – 2,77 кВт.
Сколько прослужит тепловой насос и нужно ли его обслуживать?
«Тепловые насосы Viessmann рассчитаны на 20-летнюю эксплуатацию. При этом собственно устройство в техническом обслуживании не нуждается. Однако раз в год следует проводить осмотр и профилактику отопительной системы и оборудования обвязки. Впрочем, это нужно делать в любом случае, независимо от того, какой источник тепла вы используете», – говорит Сергей Соловьев.
Информация: ООО «Виссманн»
28 апреля 2018 г.
