Тепловой насос или газовый котел?
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Тепловой насос или газовый котел?

Газовый котел или тепловой насос?

В. Ф. Гершкович, канд. техн. наук, лауреат премии НП «АВОК», ЧП «Энергоминимум», Киев

Принято считать, что использовать теплоту атмосферного воздуха при помощи теплового насоса в умеренно континентальном климате невыгодно. Однако выполненная технико-экономическая оценка целесообразности применения теплового насоса «воздух-вода» в системе теплоснабжения современной теплицы, позволяет утверждать, что это по меньшей мере спорно.

Энергию, содержащуюся в 15 млрд м 3 газа, тепловые насосы могли бы извлечь просто из воздуха .

Если рассматривать наружный воздух как единственный источник тепла, то использование воздушного теплового насоса для отопления в климатических условиях, например Украины, неэффективно: во время сильных морозов тепловые насосы «воздух-вода» работают с низкими коэффициентами преобразования. В то же время в течение большей части года температура наружного воздуха вполне пригодна для использования теплового насоса в системах теплоснабжения. В [1] приведен график (рис. 1) подтверждающий, что при положительных температурах наружного воздуха коэффициент преобразования воздушного теплового насоса в большинстве случаев больше 3, а это свидетельствует о возможности его эффективной работы.

Зависимость коэффициента преобразования одной из моделей теплового насоса «воздух-вода» от температуры воды на выходе из конденсатора t2K и от температуры наружного воздуха

Техническая возможность частичного замещения установок, работающих на природном газе, воздушными тепловыми насосами еще не означает экономической целесообразности такого решения. Пока цена на природный газ была приемлемой, никому в голову не приходила мысль об установке дорогого теплового насоса вместо дешевого газового котла. Однако газ постоянно дорожает: на Украине за пять лет цена выросла в пять раз, и эта тенденция сохраняется. Рано или поздно наступит время, когда стоимость теплового насоса уже не покажется столь высокой по сравнению с ежегодными затратами на покупку природного газа.

Чтобы подкрепить эти абстрактные соображения конкретными цифрами, была выполнена технико-экономическая оценка целесообразности частичного замещения природного газа тепловым насосом на примере теплоснабжения современной теплицы, где круглый год по самым последним технологиям выращивают помидоры.

Существующая схема теплоснабжения теплицы (рис. 2) состоит из газового котла с экономайзером и четырех независимых друг от друга отопительных контуров. Красным цветом на схеме показано, как в нее можно встроить тепловой насос «воздух-вода».

Схема теплоснабжения теплицы

1 – контур теплицы;

2 – отопительные контуры различных зон теплицы;

3 – газовый котел;

5 – насос контура котла;

6 – насосы отопительных контуров;

7 – регулирующие клапаны;

8 – гидравлическая стрелка;

9 – дымовая труба;

10 – тепловой насос «воздух-вода»

Существующая система отопления рассчитана на температуру теплоносителя 90 °С при расчетной температуре наружного воздуха –22 °С. Тепловой насос во время морозов работать не будет, а в период относительно теплой погоды температура 40–50 °С в подающем трубопроводе системы отопления будет вполне достаточна для поддержания необходимой внутренней температуры без изменения отопительной системы. Как видим, технически несложно привязать тепловой насос «воздух-вода» к котельной тепличного хозяйства.

Рассмотрим теперь экономические параметры такого рода модернизации.

По данным, полученным от эксплуатационной службы теплицы, в котельной было сожжено 7 700 м 3 природного газа за самые холодные январские сутки, что соответствует средней тепловой мощности котлов 2 700 кВт. Годовая выработка тепла в этой котельной составляет 4 680 Гкал при потреблении 650 тыс. м 3 газа в год.

Для частичного замещения природного газа был выбран тепловой насос «воздух-вода», тепловая мощность которого при температуре наружного воздуха 0 °С составляет 1 400 кВт (примерно 52 % от мощности котла).

В [2] представлена зависимость выработки тепловой энергии котлом от коэффициента расчетной тепловой мощности теплового насоса, построенная для климатических условий большей части Украины (рис. 3). На рисунке показано (пунктирными линиями), что при коэффициенте расчетной тепловой мощности теплового насоса 0,52 в котле будет выработано 55 % тепловой энергии за год и тепловой насос такой мощности будет работоспособен при температуре наружного воздуха – 0,6 °С и выше.

Расчет коэффициента выработки тепла газовым котлом за год

Данные технико-экономического сопоставления вариантов теплоснабжения теплицы сведены в таблицу. Срок окупаемости инвестиций, равный 12 годам, слишком велик для того, чтобы владелец теплицы решился уже сейчас потратить деньги на устройство теплового насоса, даже понимая, что цены на газ будут и дальше стремительно расти и уже через четыре года сроки окупаемости этой же установки сократятся вдвое.

Если бы владельцы предприятий с газовыми котельными имели какие-либо гарантированные государством стимулы к развитию энергосберегающей техники, то не стали бы ждать дальнейшего увеличения цены на газ, а уже сейчас начали бы вкладывать средства в устройства, сокращающие расходы газа. Среди таких устройств тепловые насосы «воздух-вода» при котельных, возможно, стали бы самыми популярными, потому что потенциал уменьшения потребления природного газа на Украине от их применения оценивается примерно в 15 млрд м 3 в год.

1 Пересчитано в долл. США по курсу 1 долл. США = 8 грн.

2 Тариф 2010 года равен 2,6 грн/м 3 .

3 Тариф 2010 года равен 0,7 грн/кВт•ч (льготный ночной тариф– 0,175 грн/кВт•ч).

Литература

1. Особенности проектирования систем теплоснабжения зданий с тепловыми насосами. Киев, 2009.

2. Оптимальная мощность отопительного геотермального теплового насоса // Энергосбережение в зданиях. 2010. № 2 (51).

Что дешевле: газ, тепловой насос или инверторный кондиционер

Растущие тарифы и проводимый правительством и мировым сообществом курс на энергосбережение в коммунальной сфере приводит владельцев частных домов к мысли о необходимости модернизации действующих котелен, и к мыслям о необходимости заменить газовый котел. Поскольку электрические системы обогрева при действующих тарифах также являются дорогими в оплате, возникает и другой вопрос: как обогреть дом без газа и электричества? Точнее, мы должны предложить решения, как сделать дешевое отопление в новом доме или как переделать старую систему отопления, чтобы платить за нее как можно дешевле.

Чем отопить частный дом? Более остро этот вопрос беспокоит владельцев загородных коттеджей или особняков жилой площадью более 120-150 м.кв. Обогрев дома в несколько этажей стал серьезным испытанием бюджета многих семейств.

Сделаем обзор возможных вариантов отопительного оборудования, а потом будем сравнивать возможные варианты или комбинации систем.

Как обогреть дом без газа

Кроме газовых котлов в качестве альтернативных источников тепла для отопления дома могут использоваться:

  • котлы на твердом топливе;
  • тепловые насосы;
  • электрические обогреватели или электрокотлы;
  • инверторные кондиционеры с функцией теплового насоса, работающие на тепло/холод;
  • гелиосистемы.

Поскольку мы решили сравнивать способы отопления дома с высоким уровнем комфорта и менее затратные, мы вычеркиваем из списка основных источников тепла котлы на твердом топливе и электрокотлы, которые даже с тарифом на отопление не подходят для отопления больших домов. 3000 тысячи киловатт, предлагаемые государством для электроотопления, это очень мало, если обогревать большой дом электрическими обогревателями или кабельными системами.

Гелиосистемы греют воду или теплоноситель, используя солнечное тепло, но делают это в 4-5 раз лучше в летние солнечные дни, чем в морозную пасмурную погоду. Они максимум могут выступать как вспомогательный источник тепла, для частичного нагрева воды для системы отопления.

Потому в качестве альтернативы газовому котлу мы выбираем два типа теплоснабжения:

  • отопление дома тепловым насосом;
  • отопление дома кондиционером.

Какие тепловые насосы лучше использовать для отопления

Тепловой насос «грунт-вода». Если участок позволяет, и на нем можно проводить укладку горизонтального коллектора, или геология грунта участка позволяет бурить несколько скважин глубиной около 50 м, тогда можно выбирать грунтовой тепловой насос. Температура грунта на глубине ниже уровня промерзания всегда плюсовая – от 7 градусов тепла и выше. С каждого метра скважины (около 50 Вт/м) или метра трубы горизонтального коллектора (15-40Вт/м2) снимается геотермальное тепло, переносимое в систему отопления дома.

Например, для дома в 200 м кв, при значении удельной тепловой нагрузки в 50 Вт на м2 площади дома, нужно будет уложить горизонтальный коллектор на площади до 300 м2 или пробурить глубинные скважины для зондов на общую длину до 150 м.

Зато, если это все сделать грамотно, тепловой насос сам, без дополнительного источника, будет снабжать дом самым дешевым теплом. Надежность и долговечность таких систем вызывают уважение.

Тепловой насос «вода-вода». Если около дома найдутся на небольшой глубине (до 15 -20 м) водные горизонты, можно пробурить скважины и установить гидротермальный теплонасос, использующий тепло подземных грунтовых вод. Вода закачивается в систему теплообмена теплового насоса, отдает тепло, и, охлажденной, сбрасывается назад через другую скважину. Это вариант также сложен в монтаже, водный ресурс должен быть достаточным, чтобы обеспечить нужное количество тепла. Производительность по теплу и холоду такого теплового насоса также постоянна целый год, но отличается более весомыми энергозатратами из-за работы глубинных насосов.

Тепловой насос «воздух-воздух». Различают вентиляционные тепловые насосы, которые могут использовать тепло воздуха, выводимого из помещений дома. Вентилятор направляет теплый воздух на испаритель теплового насоса. Тепло передается фреону, циркулирующему в испарителе, а потом дальше к компрессору и в конденсатор. Преобразованное и приумноженное тепло возвращается в дом, а охлажденный воздух выводится наружу. Полезными свойствами таких систем является рекуперация тепла и качественная очистка воздуха. Такие воздушные тепловые насосы могут комплектоваться модулями нагрева бытовой воды и подогрева воды для системы отопления.

Есть системы «воздух-воздух» с наружным и внутренним блоком, где циркулирующий в контуре компрессора хладагент переносит тепло прямо в вентиляторные доводчики – фанкойлы, установленные по комнатам или в систему водяного отопления. Система с достаточно высоким коэффициентом сезонной энергоэффективности SCOP – до 4-5, благодаря инверторному компрессору. Летом тепловой насос “воздух-воздух” может работать на охлаждение помещений. Недостаток таких моделей – они рассчитаны на небольшую площадь дома.

Тепловой насос «воздух-вода» – наиболее популярный и доступный для широкого внедрения вариант тепловых насосов. Они эффективно подогревают теплоноситель для контуров радиаторов, водяных теплых полов и фанкойлов.

Отличный по надежности и выгодный по цене пример: — тепловые насосы серий Arctic Home Basic и Arctic Home Smart от британского бренда Mycond. Если сравнивать, что в эксплуатации дешевле газ или тепловой насос, однозначно отвечаем – тепловой насос.

Преимущества тепловых насосов:

  • самое главное преимущество — обогрев дома обходиться более чем в 2 раза дешевле, чем газом; если отказаться полностью от газа, и перейти на тариф электроотопления, расходы сокращаются еще вдвое;
  • тепловой насос «воздух-вода» работает на тепло, на холод и на подогрев воды при температурах внешнего воздуха от -25 °C;
  • есть широкий выбор моделей по мощности и функциональности;
  • высокий коэффициент энергоэффективности при работе теплового насоса на отопление – до 4-5 и выше, и на охлаждение;
  • быстрый монтаж, как автономной системы с тепловым насосом, так и с врезкой в уже действующую систему отопления;
  • могут греть теплоноситель до 55-60 градусов, есть и высокотемпературные модели воздушных тепловых насосов, греющих воду до 80 °C;
  • успешно управляют через термостаты, радиаторами, фанкойлами и контурами теплых полов;
  • автоматически управляют резервным источником (котлом или электронагревателем);
  • адаптированы для климатических условий Украины.

Как кондиционеры работают на отопление

Кондиционеры, предлагаемые сейчас рынком, кроме кондиционирования могут работать и на обогрев помещений, используя реверсный режим работы. Они выполняют функцию теплового насоса, но в более ограниченном диапазоне температур наружного воздуха. Более качественно и экономно справляются с этой задачей инверторные кондиционеры. Инверторное управление компрессором точно и экономно реагирует на поставленную задачу по поддержанию нужной температуры воздуха.

Принцип конденсирования хладагента с выделением тепла, используется и в кондиционерах, как и в тепловых насосах. Хладагент закипает от тепла, нагнетаемого вентилятором наружного воздуха, а потом проходит стадии сжатия, конденсирования с отдачей тепла и перехода в жидкое охлажденное состояние. Тепло передается от теплообменника конденсатора в отапливаемое помещение. Получается, кондиционер может извлекать даже мизерную часть тепла из холодного воздуха, чтобы перенести ее в дом. Но чем ниже наружная температура, тем с большими затратами по электрике работает кондиционер. Он может более-менее работать на обогрев до -15 °C. Только некоторые модели способны работать при температурах до -20 °C. При таких температурах компрессор работает с максимальной нагрузкой и потребляет энергию почти как электронагреватель. Кроме этого, сама конструкция кондиционера не предусматривает его эксплуатацию при таких низких температурах. Это приведет к поломке кондиционера, и никто не возместит убытки, поскольку он работал в недопустимых условиях.

Если нет газа, весной или осенью кондиционеры благодаря технологии обогревают комнаты, дешевле в 3-4 раза, чем электронагреватели.

Особенности и функции кондиционеров

  • Могут работать на охлаждение и нагрев воздуха с высокими показателями сезонной энергоэффективности при работе на охлаждение SEER до 5 и выше, на обогрев SCOP — до 4. Класс энергосбережения — до А+++/A++.
  • Рекомендуется использовать инверторные модели, рассчитанные по паспорту на обогрев, при внешних температурах до -10…-15 °C.
  • Экономно работают в мягком или умеренном климате.
  • При критических температурах их не включают, а обогревают дом другими источниками: электронагревателями, газовым котлом или тепловым насосом.
  • Кондиционеры имеют функцию очистки внутреннего воздуха и оснащаются многоуровневым фильтрами. Но это не решает вопроса обязательной вентиляции помещений.
  • Сплит-системы обычно устанавливаются для обогрева одной комнаты, на несколько комнат требуется несколько настенных сплит-систем или мультисплит система для зонного обогрева нескольких помещений.
  • Внешние и внутренние блоки объединены контуром с фреоном, длина трубопровода ограничена.
  • Стоимость систем – от несколько сотен, до днсятка тысяч долларов.
  • Такое воздушное отопление – альтернатива газу, при условии, что для обогрева в мороз имеется еще другой источник тепла.

Газовые котлы — можно ли платить меньше?

Если нет возможности уйти совсем от газового отопления, стоит провести модернизацию или установить хотя бы один из запасных, более дешевых по эксплуатации, источников тепла. Может современный конденсационный котел, с декларируемым КПД в 110%, немного сократит те же 300 – 800 кубов в месяц, если его установить вместо древнего одноконтурного котла. Но систему точно придется переделывать. Установить новые радиаторы и термостаты, они тоже как-то помогут спасти ситуацию. Но газ – есть газ. И через полгода ситуация не улучшится. По стабильности энергосистема более надежна, чем «газовая труба».

Установите сплит-системы или мультисплит систему с канальной разводкой, кассетными блоками или настенный вариант. Так обогреете дом в межсезонье. Для нагрева воды придется ставить бойлер с ТЭНом – что дорого. Но тут стоит просчитать – чем выгоднее пользоваться для нагрева воды: бойлером или газовым котлом. А может гелиосистемой?

Лучше и надежнее – забыть про вечную головную боль с газом, и установить рядом с газовым котлом воздушный тепловой насос. Дороже, чем сплит-системы или бойлер, но зато в два – три раза дешевле придется платить в месяц, чем за газ или электрообогрев.

Выводы

Точный теплотехническиий расчет и данные по сравнительным затратам на различные способы обогрева можно получить при подготовке технико-экономического обоснования или пользуясь программными расчетами для подбора системы теплоснабжения. Такие доступные программы предлагают некоторые производители тепловых насосов.

Что выбрать тепловой насос или инверторный кондиционер вместо газового котла или ему в поддержку? Инверторный кондиционер не станет греть дом, тем более большой площади зимой, это будет дороже, чем греться газом. Тепловой насос «воздух-вода» может работать в паре с газовым котлом или полностью самостоятельно на отопление дома любой площади. К тому же проблема горячей воды и кондиционирования также решается тепловым насосом. Тысячи реализованных подобных проектов уже подтвердили свою энергоэффективность при такой замене.

Как лучше обогреть дом без газа? Установите тепловой насос, с полноценным отоплением, кондиционированием и нагревом воды. Это будет самая экономная в работе система. Лучше сделать один раз качественную реконструкцию топочной или сразу в проект отопления нового дома заложить тепловой насос. Это избавит от множества забот в будущем, поскольку технологии с использованием альтернативных источников тепла в коммунальной сфере будут только совершенствоваться и развиваться, отходя от технологий на ископаемом топливе.

Будет оставаться в резерве газовый котел? – ваш выбор. Время от времени, в мороз, он может пригодиться, – несколько дней в году. Лучше сохранится.

Так ли уж дешев магистральный газ? Что взамен?

Что выгоднее? 1. Подключиться к газовой магистрали бесплатно и сразу, но потом платить дороже?

Или 2. Заплатить крупную сумму за оформление и подключение (от 500 т.р. до 1 млн.р.), потратить 1 год и кучу нервов, но потом платить меньше?

Начнем с традиций. Дом должен быть из кирпича или дерева и отапливаться должен газом или дровами. Это аксиома, заложенная в нас с детства. Именно поэтому мы так недоверчивы ко всему новому. Наука и технологии развиваются сейчас очень быстро, а сознание инертно и не позволяет принять новые идеи и технологии, будь хоть они трижды передовые и полезные.

Так дрова или газ? Дрова – это дешево. У них один недостаток: ручное управление и необходимость топить каждый день. Это отсутствие автономности системы отопления на дровах приводит нас прямо в объятия нашего национального достояния – ГазПрома. Если газовая труба проходит рядом, то никто даже не рассматривает других альтернатив. Но так ли уж выгоден магистральный газ, или это ИЛЛЮЗИЯ? Давайте разбираться.

1. –Подключиться к газовой магистрали бесплатно и сразу, но потом платить дороже?

2. -Заплатить крупную сумму за оформление и подключение (от 500 т.р. до 1 млн.р.), потратить 1 год и кучу нервов, но потом платить меньше? См. ниже порядок оформления и затраты на подключение

Давайте возьмем реальную ситуацию. В роли первого персонажа выступает средний европеец, а в роли второго мы с вами. Ниже представлена цена газа для населения в разных странах.

Итак. Средний европеец подключился бесплатно и платит 28,5 руб/куб.м.газа. Россиянин же потратил на оформление и подключение в среднем 700 т.р. (Московская область) и платит 5 руб/куб.м.газа. Вопрос: через сколько лет суммарные расходы европейца и россиянина сравняются? Потому как очевидно, что первые …дцать лет россиянин в проигрыше: он уже заплатил 700 т.р.(либо сбережения, либо кредит).

Возьмем дом среднего размера 120 кв.м.. Для его отопления и ГВС нужно в среднем 160 куб.м. газа в месяц. Ваша экономия в месяц равна 160 куб.м. Х (28,5р.-5р.) и составляет 3760 руб. Потраченные вперед 700т.р. окупятся через 700000р./3760р.=186 месяцев, или 25 лет(7,5 месяцев отопительного сезона в год). Подумайте, только через 25 лет вы сравняетесь по расходам с европейцем, если деньги у вас были свободные. А если кредит, скажем, на 5 лет под 20 % годовых. Тогда ваши начальные затраты на подключение вырастают до 1,1 млн.руб., а срок окупаемости до 1100000р./3760р.=293 месяца или 39 лет! Вот вам и экономия!

Что выгоднее: первое(европеец) или второе(россиянин)? – решать вам.

Но здесь Россия, а не Европа и у нас нет выбора. Но для тех, кто все же ищет альтернативу есть третий вариант: Воздушные Тепловые Насосы (ВТН). С помощью них можно подготовить горячую воду для использования в традиционных радиаторах и для ГВС. Типичная история клиентов, обратившихся к нам такова. «Газовая труба проходила через дорогу или по соседней улице. Казалось бы, счастье так близко. Но по мере оформления разрешительных документов первоначальные запрашиваемые 200-300 тыс.руб. вырастали до 700 тыс.руб и даже до 1 млн. руб.

А между тем, установка 8 килоВатного Воздушного Теплового Насоса воздух –вода производства Mitsubishi или General-Fujitsu (оборудование с монтажем), пригодного для отопления среднеутепленного дома 80-120 кв.м., обойдется примерно в 400-450 тыс.руб и никаких согласований, разрешений, нервов. Вы свободны и независимы. Вам нет дела до стоимости газа, и вам не могут перекрыть кран. Это полностью ваша автономная система отопления и ГВС. Уже сейчас ежемесячные затраты домовладельцев, в которых установлен низкотемпературный тепловой насос воздух-вода (эффективная работа до -25⁰С), сравнимы с магистральным газом, лишь немногим уступая ему. Но опыт все стран показывает, что газ дорожает быстрее электроэнергии, и поэтому в ближайшие 2-4 года расходы на отопление с помощью газа и теплового насоса сравняются, а затем ВТН станет более выгоден. Итак, при стоимости подключения газа свыше 300-400 тыс.руб. уже стоит задуматься об альтернативном способе отопления, таком как тепловой насос. Напомним, что для работы теплового насоса требуется электроэнергия, только тратиться она не на прямой нагрев, как в калориферах, а на процесс переноса тепла, забранного с помощью наружного блока у уличного воздуха и переданного вовнутрь помещения. Роль переносчика тепла играет фреон – легко испаряемый и конденсируемый газ. На каждый 1 кВт затраченной электроэнергии, воздушный тепловой насос выдает от 2-х до 5 кВт тепла, в зависимости от наружной температуры. В среднем за отопительный сезон, этот коэффициент выигрыша (COP – англ.) составляет 3, т.е. тепла вы получаете в 3 раза больше, чем затратили электроэнергии (если бы электричество напрямую преобразовывалось в тепло). См. Низкие эксплуатационные расходы

Современные низкотемпературные воздушные тепловые насосы производства лидеров этого рынка Mitsubishi, General-Fujitsu, Panasonic способны эффективно извлекать тепло из наружного воздуха вплоть до -25⁰С….-28⁰С., что вполне подходит для нашего климата. Но заявленные производителем характеристики – это одно, а то что мы имеем на практике – требует проверки. В свое время, в 2004-2005 годах сложный выбор сделали за нас наши скандинавские соседи, предпочтя использовать для отопления своих домов не газ и не геотермальные тепловые насосы, а именно воздушные тепловые насосы. Ежегодная их доля в установке составляет 97-98%, а геотермальных только 2-3%. Учитывая суровый климат Скандинавии можно считать, что низкотемпературные ВТН прошли проверку временем. Самым характерным примером в этом ряду является Норвегия, страна, в которой добывается достаточное количество нефти и газа, но в которой, тем не менее, более 50% домов отапливаются тепловыми насосами.

Воздушный тепловой насос играет роль котла для традиционных приборов отопления: радиаторов и теплых полов, подготавливая для них горячую воду, с той лишь разницей что в этом котле ничего не горит и не взрывается. Он абсолютно безопасен с пожарной точки зрения. Он экономичнее электрокотла в три раза. Он не требует никаких разрешений и согласований. Это ли не причина задуматься и подробнее узнать про это чудо техники.

Основные сомнения заказчиков выражаются, как правило, одной фразой: «как же тепловой насос сможет работать в нашем климате, ведь у нас зимой так холодно!». Для сомневающихся напомним: по результатам многолетних наблюдений установлено, что большую часть отопительного сезона, а именно 92-95% времени, температура не падает ниже минус 15⁰С. И лишь 5-8% отопительного времени температура опускается ниже этой отметки, что составляет не более 10-14 дней в году.

Таким образом, широкому использованию воздушных тепловых насосов для отопления мешает только сомнения, связанные с недостаточной информированностью населения о принципах работы этих удивительных устройств и статистике их применения в других странах. Мол в Европе тепло, поэтому там тепловые насосы применяются, а у нас холодно. А как же холодные Скандинавские страны Норвегия, Швеция, Дания, Финляндия? Они бы не использовали их так широко, если бы это было невыгодно! Получается, что для принятия решения об установке у себя в доме воздушного теплового насоса нам нужен пример тех, кто его уже установил и эксплуатирует. К счастью, такие смельчаки всегда существуют. Их смело можно назвать первопроходцами, они составляют около 5% от общего числа потребителей. И именно благодаря им, все новое и передовое становиться привычным и понятным. Честь им и хвала!

Тепловой насос – насколько выгодный, нужно ли устанавливать, какой лучше

Нужен ли тепловой насос, выгодная ли это покупка? Сама идея теплового насоса на первый взгляд блестящая, – забирать энергию у окружающей среды и отапливать ею дом. Снаружи дома устанавливается большой теплообменник, с помощью которого выкачивается дармовая энергия.

Работает тепловой насос по принципу холодильника – забирает тепло у окружающей среды и сбрасывает его внутри дома.
(Холодильник забирает тепло у куска мяса в морозильнике и точно также сбрасывает его внутрь дома).

Дрова, уголь, газ, нефть становятся не нужными, сжигать больше ничего не нужно?

Но так ли просто отобрать тепло у природы и перенести его под оболочку дома? Что скрывают продавцы тепловых насосов? Рассмотрим подробнее принцип, устройство различных видов тепловых насосов, и их экономическую целесообразность. Что в итоге, — стоит ли устанавливать, использовать тепловой насос?

Классификация

Тепловые насосы классифицируют следующим образом:

  • «Вода – Вода», – насос забирает энергию у воды (грунта) снаружи и отдает ее теплоносителю в системе отопления.
  • «Воздух – Вода» – насос забирает энергию у воздуха которой греет теплоноситель отопления.

Гораздо реже встречаются «Воздух-Воздух» и «Вода–Воздух».

Конструкция

Тепловой насос представляет из себя блок компрессора с вторичным теплообменником, который передает энергию системе отопления, и первичный теплообменник, который находится в окружающей среде и забирает тепло из нее.

Температура кипения хладогента в тепловом насосе составляет минус 55 градусов. Он значительно холоднее, чем окружающая среда и может подогреваться даже морозным воздухом с температурой минус 30 градусов.

Для своей работы тепловой насос потребляет электроэнергию в большом количестве, — работают компрессор, насосы, вентиляторы, электроника.

Эффективность работы теплового насоса принято оценивать коэффициентом преобразования – отношением выработанной энергии к потребленной.

В рекламных заявления производителей этот коэффициент обычно находится в пределах от 2 до 5. Т.е. согласно рекламе, к примеру, насос потребляющий 3 кВт энергии вырабатывает 6 -15 кВт при различных условиях своей работы, что достаточно для отопления небольшого дома.

Теплообменник в грунте

Для теплового насоса «Вода-Вода» первичный теплообменник представляет из себя трубу большой длины, которая должна находиться в грунте. Этот теплообменник можно разместить в вертикальных скважинах и получить 50 ватт энергии с метра трубы.

Для насоса мощностью 10 кВт необходимо 200 метров, — на практике это 6 скважин длинной по 33 метра. Глубже, кстати, мало кто бурит, оптимальная глубина скважины – до 40 метров.

Но теплообменник можно разместить и горизонтально. Тогда согласно практическому опыту можно получить 20 ватт с метра погонного этой трубы. Для указанной мощности нужно зарыть уже 500 метров.

Это очень большой объем земляных работ, и перепашка участка на глубину до 3,5 метров (труба в два этажа, на 3,5 и 2,5 метров).

В месте нахождения такого теплообменника земля будет промерзать на большую глубину и оттаивать только летом в лучшем случае (образование линзы льда, заболачивание). Обычные растения на охлажденном участке не растут.

Согласно опыта эксплуатации вертикальный теплообменник в скважинах обходится дешевле, эффективней, более предпочтительный.

Выгодно ли оборудование с теплообменником «Вода-Вода»

У грунтовых насосов температура на теплообменнике всегда стабильная и коэффициент преобразования на уровне 2,5 или даже чуть больше.
(- в рекламах можно встретить значение 5 – но это на стенде. Грунт вокруг скважины постепенно охлаждается и вертикальный теплообменник выходит на коэффициент 2,5, при съеме мощности в 50 Вт/м.)

Но стоимость этого насоса для небольшого дома – не менее 15 тыс у.е. Здесь имеются в виду только фирменные надежные вещи. Первичные запросы менеджеров могут быть более скромными, но если учитывать все затраты, весь объем, а также и выявленные менеджерами «невыгодные обстоятельства», то указанная цифра даже заниженная.

В сравнении с самым дорогим отоплением электричеством с помощью электрокотла, окупаемость грунтового теплового насоса составит не меньше 15 лет. В сравнении с дешевым магистральным газом, окупаемость отодвигается куда-то в далекое будущее. ( Выбрать наиболее экономичное отопление )
Но стоимость котлов, хоть «электро», хоть «газо», — сущие копейки в сравнении с тепловым насосом.

Приобретение теплового насоса по такой цене — сродни капитальным вложениям. А во что вкладывать-то? Оборудование это через 10 лет все равно станет устаревшим и приравняется к хламу. Не лучше ли эти деньги пристроить, например, в банк, а отопление оплачивать с процентов, которых с лихвой хватит хоть на «электро», хоть на «газо».

В итоге через 15 лет все деньги (с приростом) останутся в кармане, а в доме все это время будет тепло без всяких проблем.

Вкладывать средства в тепловой насос с теплообменником в грунте экономически не выгодно.

Теплообменник «Воздух-вода» — что с мощностью

Гораздо предпочтительней на первый взгляд тепловой насос «Воздух-вода». Его теплообменник — блок с вентилятором, похожий на кондиционер, который устанавливается на платформе у дома, поворачивающейся против ветра. Казалось-бы это проще и дешевле чем грунтовые теплообменники. Но сейчас еще невозможно получать тепло из воздуха эффективно.

Оказывается, что у насосов «Воздух-вода» при температурах воздуха минус 12 – минус 20 градусов, отдаваемая мощность весьма низкая, а коэффициент преобразования составляет 1,5 – 1,3.

Продающие компании этот факт стараются умолчать и не сообщают сведений о реальной отдаваемой мощности при разных температурах.

Рассмотрим, что же происходит на самом деле.

Отдача в зависимости от температуры воздуха

Для насоса мощностью в 10 кВт потребление компрессором и другим оборудованием составит 2,5 – 3,0 кВт. А отдаваемая мощность при температурах – 12 – 20 градусов (ниже аппараты не работают) составляет около 3,5 -4,7 кВт в лучшем случае.

(Эти данные для температуры в системе отопления дома 55 градусов. При 35 градусах коэффициент и отдаваемая мощность несколько больше, – но кому нужна такая температура радиаторов, когда на улице мороз? Да и 55 градусов явно недостаточно….)

Как отапливать дом, когда на улице холодно? Для отопления дома в тепловом насосе «Воздух-вода» вмонтирован электротен, который и выдаст недостающие 6 – 7 кВт для отопления. Т.е. все это нагромождение технологий в хороший мороз превращается в простой электрокотел.

Когда на улице плюс 5 – 10 градусов, то для отопления дома нужно всего лишь пару киловатт энергии. Но теперь насос может выдать заявленные 10 кВт, которые не нужны. При этом потребляет 3,5 кВт электроэнергии, т.е. его реальный коэффициент преобразования намного меньше единицы (для дома забирается всего 2 кВт).

Отсутствие окупаемости у воздушного теплового насоса

Сгладить ситуацию может применение еще одной дорогостоящей вещи – теплоаккумулятора, который позволит запускаться насосу кратковременно, но на полную мощность с коэффициентом 4 — 5. Как работает теплоаккумулятор

Оптимальной для насоса является температура воздуха примерно от минус 5 градусов до 0, когда его коэффициент преобразования составит 2,5 – 3,0.
При температурах воздуха ниже 8 градусов С более 50 процентов энергии будет вырабатываться за счет электротена.

Для климата средней полосы, где морозы не редкость (20 дней в году ниже 10 градусов), если посчитать стоимости оборудования и потребление электроэнергии, то трудно отыскать даже окупаемость, в сравнении с самым дорогим отоплением – электричеством.

С магистральным газом вообще не сравнимые…. Там где в основном температура зимой находится в пределах -5 — +5 градусов картина несколько иная, но тоже далеко не блестящая.

Учитывая техническую сложность, поломки, забор энергии на оттаивание в мороз (есть и такое, о чем молчат продавцы), то на сегодняшний день тепловой насос «Воздух-вода» является скорее дорогостоящей игрушкой требующей затрат и ухода.

Где применяются тепловые насосы

У нас фирмы-установщики тепловых насосов держатся на одной рекламе.
При существующих наших тарифах на газ и электричество устанавливать тепловые насосы не выгодно.

А что в Европе? А в странах запада тепловой насос набирает популярность с каждым годом. И государства стимулируют его внедрение путем компенсации части стоимости оборудования – примерно 1/5. Тарифы на газ и на электричество там в разы больше наших. Морозы меньше.

Поэтому стоимость теплового насоса по сравнению с расходами на обычное отопление электричеством или газом в Европе не является слишком большой. В странах Европы установка теплового насоса сейчас выгодна. У нас – нет.
Можно отапливать дом твердым топливом и электричеством ]

Тепловой насос или газовый котёл

В поисках лучшего решения для отопления дома мы встречаем обильное количество разных технологий и оборудования, но какой вариант рассматривать лучше всего? Газ или тепловой насос ? Выгодно ли автономное отопление частного дома? И какие преимущества имеет отопление дома без газа?

Мы рассмотрим это вопрос с учетом трёх важных составляющих –

ОКУПАЕМОСТЬ. БЕЗОПАСНОСТЬ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

ОКУПАЕМОСТЬ – Тепловой насос, несмотря на свою высокую стоимость, окупается достаточно быстро при долгосрочной эксплуатации, что не скажешь про газовый котёл. Тепловая энергия окружающей среды ничего не стоит, а вот газ дорожает, и многие уже над этим серьёзно задумались. А если учитывать Программу кредитования IQ energy, разработанную Европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР), которая возвращает до 35% средств затраченных на покупку Теплового насоса, то сроки окупаемости значительно сокращаются .

При установке газового котла еще нужно учитывать качество газа . Низкая калорийность газа в Украине приводит к увеличению расхода газа, а так же снижается эффективность работы газового котла, вплоть до его отключения.

БЕЗОПАСНОСТЬ –тепловой насос – абсолютно безопасное решение, так как он использует энергию окружающей среды, не используя опасное топливо. Газовый котёл может быть крайне опасным при утечке газа и неправильном использовании оборудования. При сгорании выделяются разного рода компоненты, которые также пагубно действуют на организм человека.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ – Тепловой насос имеет преимущество – коэффициент преобразования, который зависит от режима работы устройства и располагается в диапазоне до 5 кВт тепловой энергии на 1 кВт электрической энергии.Учитывая все остальные его преимущества ,это несомненно делает его самым интересным оборудованием для отопления и горячего водоснабжения. Тем временем простор для выбора газового котла действительно огромный, а КПД может достигать весьма хороших цифр, но нас ведь интересует эффективность оборудования относительно затрат на его содержания, потому, возвращаясь к цене на газ, это устройство будет менее объективным и разумным решением с точки зрение долгосрочной эксплуатации.

Самый популярный тип тепловых насосов – «воздух-вода». Насколько он применим для отопления, кондиционирования и ГВС (горячего водоснабжения)?

Воздух – неиссякаемый источник энергии и доступен везде. Современные тепловые насосы воздух-вода обычно проектируются так, чтобы самостоятельно покрывать все теплопотери здания при температурах до минус 7°C. При более низких температурах, теплонасос работает в сочетании со вторым источником тепла в составе комбинированной системы отопления.

Учитывая текущие цены на газ и электричество в Украине, стоимость 1 кВт тепла, полученного от теплового насоса значительно дешевле по сравнению с газовыми и электро-котлами.

В случае же использования специального тарифа на электроэнергию, в том числе ночного тарифа, тепловой насос будет дешевле в эксплуатации в несколько раз по сравнению вышеперечисленными отопительными приборами.

Если взять для примера дом в 200 кв.м, в котором установлен двухтарифный счетчик электроэнергии, утепление стен и крыши – 200 мм минеральная вата; окна – современные энергосберегающие, то получаем такие расчеты затрат на отопительный сезон.

Тепловой насос Panasonic Модель : T-CAP 12кВт

Прогнозирование затрат на отопительный сезон:

Энергопотребление до 3000 кВт/Месяц

Таблица
Сопоставление вариантов теплоснабжения теплицы
Показатель Схема
теплоснабжения теплицы
Традиционная С тепловым
насосом
Годовая
потребность
теплицы в
тепловой энергии, Гкал 4 680 4 680
природном газе, тыс. м 3 650 357
электрической энергии, МВт•ч 786
Затраты 1 ,
тыс. долл. США
в год на
природный газ 2 211 116
электрическую энергию 3 54
всего 211 170
Экономия годовых затрат на энергию 1 ,
тыс. долл. США
42
Необходимый объем инвестиций 1 ,
тыс. долл. США
488
Срок окупаемости, лет 12
Тариф грн.кВт/часы Кол-во энергии кВт/часы Затрата средств,грн
0.90 кВт/час 6993 6294.00
Сверх 3000 кВт/Месяц 1.68 кВт/час 00.00
Сумма грн./отоп.сезон 6294.00 (*)

* (В сумму 6294.00 входит и горячее водоснабжение )

И два вида Газовых котлов – Традиционный и Конденсационный –

Традиционный ГАЗОВЫЙ КОТЕЛ:

Для всех видов использования природного газа

Тариф (*) К-во газа Затрата средств.грн
8548,92 2661 22749.00
Сумма грн/отоп.Сезон 22749.00

Конденсационный ГАЗОВЫЙ КОТЕЛ:

Тариф (*) К-во газа Затрата свредств в грн.
Для всех видов использования природного газа 8548,92 2377 20321.00
20321.00

* Указаны тарифы на газ действующие с 1.11.2018 года.

Цифры говорят сами за себя.

Тепловые насосы «воздух-вода» подходят как для нового строительства, так и для модернизации существующих инженерных систем. Их достоинствами являются: низкие затраты на отопление за счет высокой эффективности работы, низкий уровень шума, функция нагрева горячей воды, активного охлаждения в одном агрегате, срок окупаемости от 3 до 7 лет.

Так же существует ряд преимуществ теплового насоса

  1. Не требует помещения под котельную. Возможно установить в нише под лестницей, что увеличивает полезную площадь дома.
  2. Не требует разрешений и согласований, что дает возможность установить тепловой насос на любом этапе строительства для подачи тепла.
  3. Возможность удаленного управления.
  4. Безопасный.
  5. Экологичный.
  6. Снабжен наружными и внутренними датчиками температуры, контролером, что позволяет экономно расходовать электроэнергию и обеспечивать поддержание стабильной комфортной температуры внутри.
  7. При использовании как кондиционер, очень экономен, не меняет ионный состав воздуха при этом обеспечивает комфортную температуру во всем доме.
  8. В паре с солнечными фотопанелями, можно добиться автономной круглогодичной работы теплового насоса, т.к. у него сравнительно небольшое энеропотребление.
Читать еще:  Как нарастить металлопластиковую трубу?
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector