Ответы на главные вопросы обогрева теплонасосными системами.
Тепловые насосы притягивают все больше внимания потребителей, которыми, во-первых, движет здоровый интерес к смой возможности делать из холода тепло; во-вторых, по причине их «экзотичности» и, пока еще, редкости. Возможно, этот интерес вскоре перерастет в нечто большее, – во всяком случае, с экономической точки зрения это было бы вполне обоснованным. А пока попытаемся ответить на главные, интересующие читателей вопросы, связанные с теплонасосным оборудованием.
Почему же мы сегодня так мало знаем о теплонасосах, когда во всем мире их эксплуатируют, что называется, – «по полной»? Дело здесь, скорее всего, не в дефиците информации, а в отсутствии целенаправленных действий структур, отвечающих за энергонезависимость страны.
Среднестатистический застройщик, сегодня не знает точно, во сколько ему обойдется теплонасосная система отопления для усадьбы площадью 300 м². Не знает он и стоимость ее эксплуатации. Однако не станем ходить вокруг да около и сразу перейдем к цифрам.
Основные интересующие факты
Тепловой насос, соответствующий по мощности указанной выше площади, будет стоить 8 000$. Еще 10 000$ необходимо потратить на теплообменник, находящийся в грунте, а также низкотемпературный отопительный контур и монтажные работы. В итоге получаем конечную стоимость системы теплонасосного отопления – 18 000$. При средней стоимости площади 1 м² равной 65$ – это примерно 10% от всех строительных затрат. Для элитных коттеджей – это и того меньше. Общая стоимость может быть снижена на 15-20% при благоприятных геологических условиях на участке, что также существенно.
Одноразовые затраты немного выше, чем при газовом отоплении, однако дальше сплошная экономия. При хорошем утеплении, рассматриваемая усадьба потребляет не более 15 кВт тепловой энергии. При этом теплонасосу для генерации соответствующего количества тепла необходимо затратить около 4 кВт электроэнергии, остальное тепло берется из грунта, являющегося низкопотенциальным источником. Подсчитано, что за зиму с обычными температурными условиями тепловой насос затрачивает 7000 кВт электроэнергии. Счет за электричество при этом составит чуть более 200$. Даже если сравнивать с относительно недорогим газовым отоплением – это экономия около 30 %.
Однако не только экономия может заставить устанавливать теплонасосы. Они также дают полную независимость от углеводородных энергоносителей. Не стоит забывать и о том, что в летнее время теплонасос переводят в реверсивный режим, при котором идет охлаждение помещения.
Отсутствие информации наблюдается у потребителей и на счет выбора низкопотенциального источника тепла. Что лучше: вода, грунт или воздух? Данный вопрос требует прояснения.
Прежде всего, необходимо знать, что возможности теплонасосов не безграничны, и их работа становится неэффективной уже при нулевой температуре теплового источника. Зона ниже нуля – вообще является невозможной для работы насоса.
С экономической точки зрения идеальным низкопотенциальным тепловым источником мог бы служить воздух, если бы в наших широтах его температура зимой не опускалась ниже нуля. На территориях южнее Крымского полуострова, теплонасосы воздушного обмена уже рентабельны, поскольку там зимой температура редко опускается ниже нуля.
Выбирая источник тепла, прежде всего, необходимо отталкиваться от его теплового потенциала. Чем температура носителя выше, тем эффективнее будет работать теплонасос. Другое дело, что стоимость устройства воздушного и, скажем, грунтового обмена будет неодинакова. Севернее Крыма и Кавказа теплонасосные системы типа «воздух-воздух» или «вода-вода» могут применяться только бивалентно (в комплексе с другими отопительными системами).
Если говорить о воде как о низкопотенциальном тепловом источнике, то она подходит только в незамерзающих водоемах или из глубинных скважин, где ее температура не опускается ниже 10º С. По этой причине использовать воду из открытых водоемов нельзя, поскольку в наших широтах они промерзают практически до дна. При благоприятных гидрологических условиях участка имеет смысл бурить скважину для прокладки теплового контура с возможностью сброса воды назад в водоносный слой. Однако присутствуют такие условия не везде, и нередко для выбора остается только самый универсальный из низкопотенциальных источников тепла – грунт. Уже на двухметровой глубине его температура круглый год находится в районе +10º С. Но отнять у грунта тепло не так-то просто с технической точки зрения, хотя, сегодня уже существует ряд отработанных решений, применимых к большинству типов участков. Исключениями могут являться разве что скалы и пустыня.
Очевидно, что выбор у застройщиков и планировщиков на счет типа теплового источника, прямо скажем, небольшой. Если гидрологические условия участка не позволяют устроить скважинный контур, то остается только грунт.
При рассмотрении «грунтового» варианта часто возникают вопросы на счет того, какой тип теплообменников предпочтительнее – вертикальный или горизонтальный? А также: как отражается на земледелии, охлаждение подземных участков?
Вертикальные теплообменники являются более дорогими, поскольку их инсталляция требует буровых работ. Горизонтальные дешевле, но их энергоэффективность меньше, чем у вертикальных, ввиду того, что последние задействуют глубинные, более теплые слои, тогда, как на двухметровой глубине температура грунта не выше +10º С. Что касается земледелия, то и здесь горизонтальные теплообменники хуже вертикальных. На участке под ними может расти только трава и огородные культуры. При вертикальных теплообменниках возможно выращивание парковых и садовых деревьев.
В грунтовых теплообменниках циркулирует не вода в чистом виде, а раствор этиленгликоля, являющийся антифризом. Этот раствор охлаждается в испарителе теплонасоса, после чего прогонятся циркуляционным насосом по теплообменному контуру, где отбирает тепло у грунта. Хладагент также может подаваться непосредственно к теплообменнику, где он закипает. При этом промежуточный теплоноситель, в качестве которого выступает этиленгликоль, не используется, сохраняя энергию, затрачивающуюся на его циркуляцию. Монтажные работы в этом случае требуют особенно высокой культуры производства, поскольку речь идет о создании абсолютно герметичной системы подземных трубопроводов. В противном случае весь хладагент вытечет.
Для большей эффективности теплонасосов следует хорошо утеплять жилище. В большей степени это касается их установки для обогрева домов старой конструкции, построенных во времена, когда тепло не было такой ценностью, как сегодня. Помните, что всегда лучше вкладывать средства в утепление, чем в мощность теплонасосного агрегата.
Первым с чем сталкивается застройщик при решении установки теплонасосной системы – это проблемами выполнения грамотного проекта соответствующими организациями, не имеющих достаточного опыта в данных вопросах. Этим воспользовались предприимчивые фирмы, готовые сделать сегодня всю работу «под ключ». Однако, как показывает практика, разработанный такой фирмой проект теплонасосной системы, лучше подвергнуть проверке третьей, компетентной в данных вопросах, стороной.
Охлаждение
Тепловые насосы могут не только отапливать помещения, но и охлаждать их. Для этого потребуется установка в комнатах контактных воздушных охладителей, похожих на кондиционеры, но только лишь теплообменной частью. Их недостатком является шум, производимый вентилятором. Абсолютно бесшумный вариант охлаждения подразумевает закладку системы трубок в потолочную конструкцию. По этим трубкам циркулирует вода, температура которой контролируется автоматикой на уровне +19ºС. При этом микроклимат в помещениях с описанным видом охлаждения благоприятнее, чем при традиционном кондиционировании. К тому же там отсутствует шум и сохраняется возможность открывать окна в помещении. Говоря о кондиционерах, нельзя не упомянуть их прямое отношение к теплонасосам. По сути, теплонасосом является любая сплит-система. При этом тип ее теплообмена характеризуется как «воздух-воздух». Кондиционер в режиме отопления, собирает низкопотенциальное тепло воздуха, концентрирует его и вводит в помещение. Эффективность кондиционера в режим отопления сильно зависит от температуры воздуха снаружи. В разных моделях критической считается температура от +10º С до +3º С.
Горяче водоснабжение
Теплонасосы используют и для обеспечения горячего водоснабжения дома, но чаще они участвуют в подогреве воды вместе со вспомогательными водными нагревателями. В любом случае используются накопительные теплоаккумулирующие емкости, поскольку система отопления дома напрямую не справится без них даже с работой одной точки горячего водозабора. При наличии ночного тарифа на электроэнергию, имеет смысл обеспечить подогрев воды в емкостях ночью. То же касается и нагревания воды в бассейне: основной подогрев обеспечивается в ночное время, а теплый контур теплонасосов поддерживает температуру на требуемом уровне днем.
Потребителям
Теплонасосы, по сравнению с другими «экзотическими» способами получения теплоэнергии такими, как гелиоколлекторы, солнечные батареи, ветрогенераторы, способны полностью обеспечить жилище теплом в холодное время года. К тому же срок их эксплуатации исчисляется десятилетиями, поскольку их принципиальное устройство мало чем отличается от примитивных холодильников 60-х годов, которые работают кое-где и по сей день.
Сегодня на рынке отопительного оборудования представлены только импортные модели теплонасосов, прошедшие европейскую сертификацию. У нас они уже продаются, но пока, что отсутствует объективная информация об существенных отличиях между моделями от разных производителей. Слишком мало времени прошло, чтобы выявить фаворитов в данном секторе оборудования. Однако отсутствие отрицательных отзывов со стороны тех, кто уже использует тепловые насосы для обогрева жилищ, настраивает оптимистически.
