Отопление дома тепловым насосом

Наиболее распространенной причиной выбора теплового насоса является уверенность в том, что он снизит расходы на отопление дома. Но сколько на самом деле платят за электроэнергию владельцы тепловых насосов? Выгодна ли установка теплового насоса? Мы искали ответы на форумах в Интернете. В статье вы также найдете информацию о плюсах и минусах отопление тепловым насосом.

Стоимость теплового насоса и его установки будет окупаться долго — в течение нескольких лет. Однако существуют способы сделать инвестиции более выгодными, о которых мы рассказываем в статье. Однако сначала мы сравним стоимость потребления электроэнергии, которая необходима для работы данного устройства.

Тепловые насосы не производят выхлопных газов, а их работа основана на выбранном возобновляемом источнике тепла, поэтому их называют экологически чистыми. В правильно спроектированной системе отопления с тепловым насосом потребление электроэнергии невелико.

Почему? Потому что эти устройства работают по тому же принципу, что и домашний холодильник, и, хотя для их работы требуется электричество, оно используется не для отопления, а только для перекачки свободного тепла от нижнего источника (грунт, воздух, грунтовые или поверхностные воды) к верхнему (к системе отопления в виде теплого пола или радиаторов).

Другими словами, они перекачивают и преобразуют тепло, полученное из источника с более низкой температурой (например, из грунта), таким образом, чтобы нагреть внутреннее пространство здания или воду в резервуаре до температуры теплового комфорта.

Можно с уверенностью сказать, что правильно спроектированная система отопления с тепловым насосом является выражением заботы владельцев о финансах семьи и окружающей среде.

В чем причина высокой эффективности тепловых насосов?

Чем выше эффективность теплового насоса, тем меньше разница температур между верхним источником, который является потребителем тепла в системе отопления, и нижним источником, поставщиком тепла. Оборудование работает за счет достижения максимально возможной эффективности перекачки, которая определяется показателем КПД = Q/Qe.

Q — это количество энергии, выделяемой в виде тепла в здании, а Qe — количество электроэнергии, потребляемой насосом. В бытовых установках КПД теплового насоса обычно составляет 3-4, т.е. установка потребляет 1 кВт/ч электроэнергии и отдает 3-4 кВт/ч тепла в систему отопления.

Модели мощностью 7-10 кВт предназначены для новых домов с 150-200 м2 хорошо изолированной, теплоизолированной площади (их теплопотребность обычно составляет около 50 Вт/м2). Необходимая мощность насоса рассчитывается следующим образом: например, 180 м2 x 50 Вт/м2 = 9 кВт. Нет необходимости увеличивать его мощность для горячей воды, потому что вы даже не заметите, что насос на короткое время переключился и нагрел воду для стирки.

Залог успеха – правильный выбор источника тепла и системы

На этом этапе важно действовать осторожно, поскольку выбор этих двух наиболее важных элементов влияет на инвестиционные затраты и долгосрочные эксплуатационные расходы. Каждый из нижних источников имеет свои преимущества и недостатки.

Нижний источник для тепловых насосов — грунт

Хотя создание соответствующего грунтового источника для нижней части теплового насоса увеличивает инвестиционные затраты, это обеспечивает пользователей системы отопления стабильной подачей тепловой энергии и относительно постоянной стоимостью выработки 1 кВт/ч.

Если вы хотите извлекать тепло из грунта, вы можете использовать одну из систем:

• вода/вода — используем тепло подземных вод; нужен водозаборный и нагнетательный колодец (для откачки воды обратно в землю);
• рассол/вода — рассол, т.е. раствор гликоля, циркулирует в вертикальном или горизонтальном грунтовом коллекторе.

Двухколодезная система требует бурения двух скважин, обычно глубиной 6-15 м (скважины должны достигать водоносного слоя). Один из них подает воду в систему отопления, а другой сбрасывает ее в землю после охлаждения тепловым насосом. Стоимость бурения скважины в среднем составляет около 50 000 руб. Если требуются более глубокие скважины и более дорогие глубинные насосы, а также водоподготовка — стоимость системы возрастает.

Вертикальный коллектор используется на небольших земельных участках. U-образные трубы вставляются в скважины глубиной 30-50 м, и система заполняется рассолом. Благодаря стабильной температуре грунта на большой глубине, тепловой насос работает эффективно, а стоимость производства 1 кВт/ч тепла постоянна и недорога. Недостатком этого решения является дорогостоящее бурение вертикальных зондов (обычно около 300 000 руб.).

Горизонтальный коллектор (плоский или спиральный) стоит несколько десятков тысяч руб. и является идеальным выбором для больших участков с заболоченной и глинистой почвой (с 1 м2 такой почвы получается 30-40 Вт тепловой энергии, а с песчаной и сухой — только 10-15 Вт). Плоский коллектор выполнен из полиэтиленовых труб, проложенных ниже зоны промерзания грунта и с соответствующими промежутками (т.е. на глубине 1,5-2,0 м и с интервалами 1-1,5 м).

Если почва глинистая и влажная, площадь коллектора должна быть в 1,5 раза больше площади дома (т.е. 300 м2 при доме площадью 200 м2). Если почва песчаная и сухая, площадь коллектора необходимо увеличить даже в 5 раз по сравнению с площадью здания (таким образом, до 800 м2 при доме площадью 200 м2).

Спиральный коллектор требует только укладки труб в траншеи на расстоянии не менее 3 м, что избавляет подрядчика от необходимости снимать толстый слой материнской земли в пределах нижнего источника.

Грунтовые насосы эффективны даже в периоды сильных морозов, что означает, что, в отличие от многих воздушных насосов, они могут быть единственным источником тепла в здании. Это отличное решение для домовладельцев с высокой потребностью в тепле.

Тепловой насос с нижним источником — воздух

Источником тепла может быть как внешний, так и внутренний воздух. Устройства с воздушным источником дешевле и проще в установке (чем насосы с грунтовым источником), так как в их случае нет дорогостоящего монтажа с привлечением нижнего источника (которым является воздух, окружающий здание или заполняющий его помещения).

Однако они характеризуются более низким КПД (по сравнению с остальными насосами), поскольку их эффективность зависит от температуры наружного воздуха, который, к сожалению, является плохим аккумулятором тепла. Приборы получают всего около 1 кДж тепла при охлаждении 1 кг воздуха на 1 К. В то же время 1 м3 воздуха весит всего 1,2 кг, поэтому устройству приходится перерабатывать огромные его объемы. Когда температура воздуха в доме снижается, мощность обогрева и КПД значительно уменьшаются.

В этом случае будущим пользователям предстоит сделать выбор: установить более эффективный и дорогой насос, который будет обогревать дом до комфортной температуры в сильные морозы, но при этом обеспечит более высокие затраты, или использовать систему отопления с воздушным насосом и котлом, например, на газе. В этом случае предполагается, что насос будет работать большую часть месяца, а когда температура понизится и он перестанет быть эффективным, автоматический контроллер запустит взаимодействующий котел.

Нижний источник для тепловых насосов — вода

Вода является отличным теплоаккумулятором и заслуженно считается лучшим источником тепла для тепловых насосов: когда один килограмм (1 литр) воды охлаждается на 1°C (1 К), она выделяет 4,2 кДж тепла. С помощью этой технологии тепло можно получать из колодезной воды, реки, пруда, озера, даже из сточных вод.

Недостатком этого источника тепла является то, что если он содержит чрезмерное количество минеральных соединений, например, железа и марганца, то перед теплообменником теплового насоса необходимо последовательно установить так называемый промежуточный теплообменник, что приводит к ухудшению утилизации тепла.

Также может случиться, что производительность грунтовых вод или нагнетательного колодца внезапно выходит из строя. Это означает проблемы для системы отопления, просто из-за непредсказуемых изменений в окружающей среде.

Приемник тепла, т.е. верхний источник в тепловом насосе

Тепловой насос достигает наивысшей эффективности при использовании большого низкотемпературного теплоприемника. По этой причине низкотемпературное напольное отопление с температурой воды 28-35°C обычно проектируется и устанавливается по всей поверхности пола (возможно, в стенах). Благодаря такой установке возможно поверхностное охлаждение помещений в теплое время года.

Если используются радиаторы, они должны быть достаточно большими и рассчитанными на температуру воды 50-55°C (максимально допустимая температура 65 °C). Во многих домах верхний источник тепла имеет смешанную форму, т. е. подогрев пола и радиаторы.

Сколько стоит отопление и охлаждение с помощью теплового насоса?

Специалисты по отопительным системам подсчитали, что годовые затраты на отопление здания площадью 200 м2 с помощью теплового насоса и приготовление горячей воды составляют в среднем 20 000 руб., тогда как газовая установка обойдется примерно в 50 000 руб., а электрическая — в 80 000 руб.. В случае с тепловым насосом расходы также включают стоимость электроэнергии, потребляемой насосами верхнего и нижнего источника и электронагревателями.

Желательно иметь двухтарифную тарификацию потребления электроэнергии, потому что тогда плата будет наименьшей. В дополнение к своей основной функции отопления, тепловой насос может охлаждать здание, и он делает это дешевле, чем система кондиционирования воздуха.

Инвестиционные затраты становятся все ниже и ниже

Всего несколько лет назад предложения компаний, устанавливающих тепловые насосы, составляли 130 000-150 000 руб. В настоящее время их стоимость составляет 50 000-70 000 руб., из которых насос мощностью 7-10 кВт стоит около 400 000 руб., резервуар для горячей воды — 40 000-100 000 руб., нижний источник — около 250 000 руб. При использовании этого типа отопительного прибора нет необходимости строить дымоход (он не производит дымовых газов) или котельную.

Технология тепловых насосов оправдывает себя в районах, где нет доступа к газовой сети, и когда длина возможного газового трубопровода составляет несколько сотен метров. Таким образом, затраты на установку системы отопления с тепловым насосом не слишком высоки по сравнению с системой с газовым котлом, если учесть, что, во-первых, для установки газовой системы требуется строительство соединения за 90 000-200 000 руб. и дымохода за 50 000-70 000 руб.

Вам также понадобится бойлер и, возможно, резервуар для горячей воды. (в зависимости от решения) за 85 000-200 000 руб. В зданиях площадью 200 м2 в обеих сравниваемых здесь системах стоимость необходимой фурнитуры, монтажа пола и рабочей силы будет одинаковой. Разница быстро компенсируется при дальнейшей эксплуатации.

Экономическая эффективность теплового насоса

Замена старой системы отопления на тепловой насос — обычная мера при реконструкции котельной или общей тепловой модернизации. Тепловые насосы «воздух-вода» используют внешний воздух в качестве источника тепла, и поэтому — в отличие от систем «рассол-вода» — не требуют нижнего источника в виде вертикальных зондов или грунтового коллектора. Современные тепловые насосы способны извлекать тепло из воздуха, температура которого опускается ниже нуля — вплоть до -20°C. Тем не менее, теплопроизводительность насоса и одновременно его эффективность снижаются при понижении температуры на улице, поэтому стоит подумать об использовании дополнительного источника тепла в системе отопления.

При принятии решения о выборе метода отопления следует учитывать, например, несколько аспектов термомодернизации и рентабельность таких инвестиций:

• Тепловой насос обеспечит отопление здания при условии, что существующая система отопления не требует слишком высокой температуры потока > 60°C. В этом случае необходимо выбрать насос с высокой температурой потока нагрева, даже при отрицательной температуре воздуха в случае насосов с источником воздуха.
• Когда участок небольшой, тепловые насосы воздух-вода являются хорошей альтернативой тепловым насосам с грунтовым теплообменником.
• Если ваш нынешний способ отопления — это котлы, работающие на масле или пропане, тепловой насос, безусловно, является выгодным решением — как для вашего кошелька, так и для окружающей среды.
• Если не планируется полная замена источника тепла, тепловые насосы можно выбрать в качестве источника, взаимодействующего с уже существующим отопительным прибором. В таких случаях установка воздушных тепловых насосов позволяет значительно снизить расходы на отопление — примерно на 60%.

Как снизить расходы на отопление дома с помощью теплового насоса? Методы, используемые пользователями

Тепловой насос с грунтовым теплообменником позволяет обогревать помещения до температуры около 22°C — именно такой температуры ждут будущие владельцы, заявления которых мы нашли на интернет-форумах. Однако доведение температуры до этого уровня может быть очень дорогостоящим, если управление не осуществляется должным образом.

Один из способов снизить расходы на отопление — установить различную температуру в течение дня. Например, насос, настроенный на максимальный нагрев в ночное время (когда электроэнергия потребляется по более низкому тарифу), — очень хороший способ снизить расходы. Выработанное за ночь тепло хранится в накопителе, а днем он лишь периодически включается для обогрева дома.

Один из способов снизить расходы на электроэнергию — установить разные температуры в течение дня.

Другой метод — обогрев только в те часы, когда семьи нет дома (т.е. обычно с понедельника по пятницу с 8 утра до 2 часов дня). Тепловой насос можно автоматически запрограммировать на включение нагрева при температуре 21°C, например, после 14-22 часов. При понижении температуры около 3-4 часов ночи до 19°C, мы можем запрограммировать насос на автоматическое повторное включение.

Еще метод, рекомендуемый владельцами насосов, использование второго тарифа на электроэнергию, т.е. не только в ночное время, но и в период с 13 до 15 часов.

Сколько стоит установка теплового насоса? Какой насос окупается лучше всего?

Стоимость покупки и установки теплового насоса зависит от типа теплового насоса. Тепловой насос с грунтовым источником будет стоить намного дороже, так как для его установки требуется бурить скважину. Воздушный насос является более дешевым решением — однако он менее эффективен. Сколько же стоит установка насосов обоих типов?

Стоимость приобретения и установки теплового насоса зависит от его типа. Тепловой насос с грунтовым источником будет стоить намного дороже, поскольку необходимо бурить скважины. Тепловой насос с воздушным источником тепла является более дешевым решением, однако он менее эффективен.

Сколько стоит установка теплового насоса с грунтовым источником тепла?

Тепловой насос с грунтовым источником тепла работает за счет использования энергии земли. Энергия извлекается путем нагрева жидкости, которая циркулирует в грунтовом коллекторе, чтобы затем доставить извлеченное тепло к тепловому насосу и в здание. Этот тип теплового насоса, несомненно, является самым эффективным, экономичным и долговечным.

Тепловой насос с грунтовым источником работает за счет использования энергии земли.

Установка теплового насоса с грунтовым источником тепла состоит в основном из коллекторов (труб), помещенных в землю, и самого устройства. Реализация нижнего источника тепла обойдется примерно в 4 000 $. Кроме того, покупка хорошего теплового насоса и установка системы стоят около 8 000 $. Кроме того, установка теплового насоса с грунтовым источником связана со многими формальностями, которые иногда влекут за собой дополнительные расходы.

Сколько стоит установка теплового насоса с воздушным источником тепла?

Тепловой насос с источником воздуха использует энергию воздуха для производства тепла. Однако это устройство не всегда эффективно. В случае сильных морозов может потребоваться повторное отопление дома с помощью электрического обогревателя.

Тепловой насос с источником воздуха использует энергию воздуха для производства тепла. Однако это устройство не всегда эффективно.

Центральное устройство (тепловой насос) стоит от 4 до даже 8 тысяч долларов, в зависимости от его функций и качества. Большим преимуществом является дешевая установка, так как здесь мы не используем энергию из земли, поэтому нам не нужно делать дорогостоящие скважины. Общая стоимость такой инвестиции оценивается в среднем в 8 тысяч долларов (установка + устройство).

Большие финансовые потери из-за плохой работы насоса

Большую часть отопительного сезона потребность в тепле не будет превышать половины расчетного уровня тепловой нагрузки (который мы рассчитываем в соответствии с EN 12831). Однако, как мы слышим от некоторых владельцев насосов, часто возникают проблемы с работой компрессора насоса (который имеет большую производительность) при низкой нагрузке. Тогда мы можем больше потерять, чем получить, потому что стоимость использования устройства не обязательно будет ниже в этот период.

Все чаще рекомендуется установка с поддержкой, когда при очень низких температурах работа насоса поддерживается, например, газовым или угольным котлом или просто камином.

Как предотвратить такую ситуацию? В этой ситуации лучше всего проконсультироваться с профессионалом, так как это довольно индивидуальный вопрос. Это связано с тем, что мы должны проанализировать результаты инвестиционных и эксплуатационных затрат, предполагая несколько различных значений температуры бивалентной точки.

Для этого мы можем использовать компьютерные программы, которые сообщат нам о количестве часов работы компрессора в течение года. Результат же будет зависеть от цены устройства и его эффективности при низкой температуре, от климатической зоны и стоимости энергии, которую вырабатывает устройство, поддерживающее насос.

Может ли тепловой насос быть единственным отопительным прибором?

Да, но это не всегда выгодно. Во-первых, вы становитесь зависимы от одного источника тепла, что довольно рискованно. Во-вторых, использование только теплового насоса может оказаться нерентабельным в случае сильных морозов. Поэтому все чаще рекомендуется установка с поддержкой, когда при очень низких температурах работа теплового насоса поддерживается, например, рекуперацией, газовым или угольным котлом или просто камином. Однако наиболее выгодным является сочетание установки с фотоэлектрической системой. Благодаря панелям мы можем получать практически бесплатную энергию солнца в таком количестве, что она может питать тепловой насос.

Преимущества и недостатки теплового насоса

Сторонники тепловых насосов подчеркивают низкую стоимость отопления, а также различную дополнительную экономию. Например, вам не нужно строить дымоход (если вы используете механическую вентиляцию). А когда дымохода нет, вы не платите за периодические визиты трубочиста.

Что еще хорошего в нем? Отопление тепловым насосом избавляет вас от необходимости обеспечивать и хранить топливо (уголь, дрова или мазут). А поскольку нет необходимости в складских помещениях — это еще одна экономия на этапе строительства. Для удивительно большого числа людей тепловой насос также имеет преимущество в том, что…. не заставляет вас вводить газ в ваш дом. Предубеждение против этого взрывоопасного топлива все еще живо. Еще одна экономия: тепловой насос не требует подвода газа, который может быть очень дорогим.

В дискуссиях о насосах их противники, но также и практики, видят определенные недостатки. Инвестиционные затраты увеличиваются за счет автоматики для управления теплым полом. Теплый пол — очень хорошо взаимодействующий с насосами — имеет высокую тепловую инерцию. Если вы хотите достичь желаемой температуры быстрее, вам нужно включить электрический нагреватель в насосе — а это стоит денег.

Определенную сложность может представлять оптимальная настройка работы теплового насоса. Необходимо учесть множество факторов: параметры дома, ожидания жильцов. Что еще? В случае насоса, нижним источником которого является грунт, в более дешевом варианте с горизонтальным грунтовым теплообменником часть участка в некотором смысле блокируется им, так как площадь над ним может быть использована только под газон, огород или клумбу, поскольку горизонтальный коллектор должен иметь доступ к солнцу и дождевой воде.

В глазах обычных людей часто возникает сомнение: тепло из холодной среды… Может ли это сработать? Для владельцев тепловых насосов доказательство их преимуществ становится своего рода миссией.

Стоит ли устанавливать тепловой насос?

Парадоксально, но если здание лучше изолировано, инвестиции будут окупаться гораздо медленнее. Однако в большинстве случаев окупаемость инвестиций наступает через 10-15 лет эксплуатации.

Парадоксально, но если у нас есть здание с лучшей теплоизоляцией, инвестиционные затраты будут окупаться гораздо медленнее.

Все больше и больше факторов говорят в пользу установки теплового насоса. В дополнение к преимуществам, перечисленным в таблице выше, существует заметная рыночная тенденция к снижению цен на оборудование и его установку. В некоторых местах существуют также специальные программы субсидирования установки тепловых насосов, благодаря которым мы можем сэкономить даже несколько десятков процентов. Одной из возможностей является также подача заявки на получение субсидий из Фонда термомодернизации и реновации. Если мы получим такую субсидию, то сможем получить до 16% софинансирования к кредиту.

Почему отопление с тепловым насосом?

Принять решение о выборе теплового насоса в качестве устройства для отопления дома непросто. Причина — высокая цена установки — не менее 4 000 $, включая монтаж.

Почему стоит иметь тепловой насос? Какой выбрать?
Многие инвесторы объясняют, что они вкладывают деньги в насос сегодня, чтобы через несколько лет, когда цены на топливо будут относительно выше, наслаждаться более низкими счетами. Они надеются платить в несколько раз меньше в месяц за отопление своих домов, чем те, кто использует котлы на мазуте или жидком газе, а особенно электрические обогреватели.

Почему тепловой насос сравнивают с этими устройствами? Потому что тепловые насосы обычно устанавливаются в домах, где отопление относительно дешевым природным газом невозможно. Потому что если вы можете легко провести газовую трубу в дом, инвестировать в тепловой насос не стоит.

Инвесторы пытаются рассчитать, через сколько лет тепловой насос окупит себя. Они сравнивают инвестиционные и отопительные расходы теплового насоса с другими источниками тепла. Обычно выясняется, что срок окупаемости составляет несколько лет. Некоторые люди могут подумать, что, как это ни парадоксально, чем лучше построен и утеплен дом, тем дольше будет срок окупаемости.

В конце концов, хорошо утепленное здание имеет низкую потребность в тепле, поэтому экономия от снижения затрат на отопление не будет большой. А когда потребности дома в отоплении высоки, эффективный насос быстрее окупит себя. Но не все так просто, ведь чем больше теплопотери, тем мощнее должен быть насос, а значит, он дороже.

Экология играет важную роль в решениях инвесторов. Домовладельцы хотят жить, зная, что они не ухудшают состояние окружающей среды. Хотя электроэнергия, которая приводит в действие насосы, по-прежнему производится из угля, его доля составляет всего 17%.

Мощность теплового насоса

Тепловая мощность насоса зависит в первую очередь от температуры воздуха и требуемой температуры воды, используемой для отопления дома. На рынке представлены насосы, мощность нагрева которых уменьшается с понижением температуры воздуха.

Существуют насосы, мощность которых уменьшается и увеличивается при снижении температуры воздуха: при температуре нагрева воды 35°C и температуре воздуха 0°C мощность нагрева составляет 8 кВт; при -15°C также 8 кВт, а при -20°C 7 кВт. В каждом случае КПД теплового насоса будет неуклонно снижаться по мере снижения температуры воздуха.

Подведем итоги:

• установка теплового насоса выгодна только в том случае, если вы получаете на это субсидии,
• выгоднее использовать насос в качестве основного источника тепла, но при поддержке других (например, фотоэлектрических панелей или бойлера),
• эксплуатация устройства будет выгодной только тогда, когда мощность насоса грамотно подобрана к требованиям условий внутри и снаружи дома,
• инвестиции окупятся быстрее, если насос не будет работать круглосуточно,
• в регионах, где чаще наблюдаются низкие температуры, выгоднее устанавливать насос с грунтовым источником, чем с воздушным источником,
• в более теплых регионах может быть достаточно воздушного насоса со встроенным нагревателем,
• тепловой насос является экологически чистым, поэтому мы считаем его перспективным источником отопления дома, который будет работать даже через несколько десятилетий.