Системы отопления и охлаждения с тепловыми насосами: преимущества и недостатки
Если разбирать доводы «за» и «против», отметим, что конструктивные и функциональные преимущества такого оборудования, невзирая на высокую стоимость самого теплового насоса и монтажа, все-таки абсолютно неоспоримы, что доказывается наивысшим уровнем комфорта и экономической выгодой при эксплуатации таких систем.
При правильном подборе оборудования, тепловой насос в условиях отказа от ископаемых видов топлива станет самым выгодным вложением средств в инженерную систему дома, офиса или бизнес-объекта.
По сути инновационной технологии, тепло, извлеченное из воздуха, воды или грунта, преумножается и переносится в помещение. Этот процесс возможен благодаря компрессору и циркулирующему в его контуре хладагенту.
По реальным результатам эксплуатации тепловых насосов и в сравнении с традиционными отопительными системами отопления на электрических, газовых или твердотопливных котлах специалистами Интер-Клима сделаны отличные выводы об экономической целесообразности установки тепловых насосов (ТН). Учитывались не только цена оборудования, но и величина расходов при эксплуатации различных систем отопления. Кроме этого, рассматривались варианты гибридных схем: тепловой насос + котел, тепловой насос + ТЭН.
Какие выводы получены?
Сравнивая самые популярные грунтовые и воздушные тепловые насосы, делаем заключения:
- Тепловой насос «грунт-вода» - самый дорогой по стоимости внедрения, но самый экономный в работе.
- Тепловой насос "воздух-вода" отличается наиболее низкими суммарными затратами на внедрение системы с теплонасосом плюс эксплуатационные расходы.
Если учтем, что теплонасосы работают в несколько раз дольше, чем газовые или другие котлы, получаем существенную экономию на системы теплоснабжения.
За счет отличной экономии текущих затрат на отопление и охлаждение помещений, показатели окупаемости чрезвычайно выгодные. Все владельцы тепловых насосов, уже массово установленных в Европе, подтверждают высокую экономичность и удобство их эксплуатации.
Многофункциональность и инновационность теплонасосных систем
Что могут тепловые насосы? Одним словом - все для полного комфорта в доме, причем автоматически и самым экономным образом за счет использования альтернативных технологий.
Универсальные тепловые насосы (ТН) с успехом выполняют следующие функции:
- подогревают воду для систем отопления;
- подогревают воду для бытового использования;
- работают на экономный подогрев воды для бассейна;
- действуют как кондиционеры в жаркие летние месяцы.
Тепловой насос многофункциональный и выгодный для вашего дома, офиса, бассейна или маркета. Такое оборудование подбирается под каждый объект индивидуально, с учетом поставленных задач, широко используются как в жилом секторе, так и в коммерческой или производственной сфере.
В промышленных условиях теплонасосные системы часто используют как энергоэффективные системы, работающие с использованием рекуперационного тепла вентиляционного оборудования, тепловых излишков технологических процессов, технических или сточных вод.
Почему тепловые насосы экономнее котлов
Наивысшие показатели энергоэффективности тепловых насосов объясняются тем, что в отличие от газового, твердотопливного или электрического котла их эксплуатация самая дешевая.
Чем это объясняется? В основе лежат инновационные технологии извлечения энергии из бесплатных возобновляемых источников — окружающего воздуха, тепла водоемов или земли. Затрачивая на работу компрессора и циркуляционных насосов 1 киловатт энергии, тепловой насос извлекает и поставлет дополнительно 3-5 киловатт тепла от наружного воздуха, подземного или наземного водоема или из слоя грунта. Потому коэффициент преобразования энергии COP у теплонасосов достигает 3 или даже 5!
Работая летом на охлаждение дома в режиме пассивного охлаждения, грунтовой тепловой насос, без включения компрессора, каждый киловатт электроэнергии, потраченный на работу циркуляционных насосов, преобразует в 15-20 кВт мощности, поставляемой на охлаждение помещений.
Экологическая и электрическая безопасность ТН
В теплонасосных технологиях не участвуют процессы горения, нет взрывоопасных веществ или чрезвычайно высоких напряжений. Нет выбросов в окружающую среду, нет продуктов сгорания и не требуется их утилизация. Пожаро- и взрывобезопасность, а также электробезопасность у них не отличается от бытовых сплит-систем или холодильников.
Воздушные и грунтовые теплонасосы - экологически безопасное оборудование, бережное по отношению к окружающей среде.
Выбросы CO2 у тепловых насосов отсутствуют.
При значительных первоначальных вложениях в грунтовой тепловой насос ежегодная экономия средств очень высокая.
Тепловые насосы намного безопаснее в эксплуатации в сравнении с системами отопления, работающими на сжигании ископаемого топлива.
Надежность и долгосрочная эксплуатация
Благодаря уникальной системе извлечения и переноса тепла/холода в замкнутых и герметичных контурах у теплонасосов намного более высокий уровень надежности. Современные компрессоры работают эффективно и безотказно десятки лет.
Потому ТН успешно продолжают работать, когда традиционные котлы выходят из строя и требуют замены. Ресурс эксплуатации у ТН в несколько раз выше, чем у любого котельного оборудования.
При правильном расчете, грамотной установке и эксплуатации теплонасос без проблем проработает более 30, а то и до 50 лет.
Инновационная конструкция
Разнообразие конструктивных решений модульных и блочных теплонасосов позволяет с точностью по расчетной мощности подобрать тепловой насос. Функционал ТН подбирается под индивидуальные потребности объекта в тепле, холоде и горячей воде (ГВС). Тип теплонасоса также выбирается исходя из возможностей объекта и пожеланий заказчика.
Поскольку у ТН отличные показатели энергоэффективности, для их работы не требуется выделения больших энергомощностей от сети, как для традиционных систем электрообогрева.
В тепловых насосах используются EC-вентиляторы и инверторное управление компрессорами, автоматикой настраиваются самые экономные режимы. Все теплонасосное оборудование соответствует требованиям по экономному энергопотреблению.
С тепловыми насосами устанавливают контуры водяного теплого пола, контуры фанкойлов, радиаторов, системы внутрипольного или настенного обогрева.
Тепловые насосы прекрасно интегрируются в уже действующие системы теплоснабжения или лучше всего походят для установки во вновь построенных домах.
Автоматика тепловых насосов управляет резервным источником тепла, связана с индивидуальными настройками отдельных контуров теплых полов, фанкойлов или автоматикой бойлера.
С тепловыми насосами могут устанавливаться системы солнечных коллекторов и фотоэлектрические модули. Такие гибридные системы на альтернативных источниках позволяют минимизировать затраты на энергоносители и еще больше повысить энергоэффективность теплотехнического оборудования и снизить выбросы в окружающую среду.
Тепловые насосы относятся к разряду приоритетных для внедрения в коммунальной и промышленной сфере и приняты для перспективного и интенсивного развития в европейских странах.
Максимальный уровень комфорта и удобное управление
Тепловые насосы потому и стоят дороже, поскольку у них уровень автоматики выше, чем у другого отопительного оборудования. Максимальная экономия энергопотребления и легкость управления достигаются благодаря:
- гибкому инверторному управлению компрессором и вентиляторами для точного ответа на нагрузки;
- четкому поддержанию температурных параметров благодаря удаленным м встроенным датчикам;
- индивидуальным настройкам в контурах радиаторов, теплых полов, фанкойлов или конвекторов;
- настройке режимов по времени суток, дням недели, времени года;
- управлению через микропроцессорную панель управления, пультом, с центральной панели управления, или через Wi-Fi с мобильных устройств.
Система стимулирования внедрения систем на возобновляемых источниках (RHI)
Для установки тепловых насосов в каждой стране имеется определенная процедура и правила. Во многих странах владельцы тепловых насосов имеют право на скидки в рамках программы стимулирования использования возобновляемых источников тепла (Renewable Heat Incentive - RHI), когда инвестируют средства в тепловой насос для дома, бизнес - объекта или офиса. По этой схеме проще и доступнее домовладельцам и владельцам бизнеса устанавливать системы отопления на возобновляемых источниках в своих домах и офисах.
Особенности установки теплонасосов и их недостатки
Основным препятствием на сегодняшний день для массовой установки тепловых насосов как в частных домах, так и в многоэтажных зданиях или на коммерческих объектах является их высокая стоимость.
Однако при грамотном проектировании и выборе эффективной проверенной модели теплового насоса окупаемость капиталовложений, особенно в случае воздушного теплового насоса, составляет 2-4 года.
Геотермальные ТН из-за высокой стоимости оборудования и монтажа окупаются дольше, но и работают с наименьшими текущими затратами: один раз вложив средства, в течении многих лет все равно платишь намного меньше, чем другие. Но можно, включая на пассивное охлаждение, получать почти бесплатное кондиционирование дома! К тому же, работают такие теплонасосы намного дольше, чем другие ТН.
Для установки грунтового теплового насоса потребуется специальное оборудование и квалифицированные специалисты, чтобы укладывать горизонтальный трубный коллектор, или бурить скважины и опускать зонды для теплосъема.
Чтобы уложить контуры трубного коллектора водяного теплового насоса, или обслуживать такой теплонасос, также необходима квалифицированная помощь.
Наиболее «демократичные» по затратам воздушные теплонасосы также нуждаются в квалифицированном расчете, монтаже и настройке.
Проведение земляных работ
Для геотермального (грунт-вода) теплового насоса требуется уложить горизонтальный трубный коллектор в траншеи и широкий котлован глубиной больше 1 метра или более, чтобы не допустить замерзание теплоносителя в трубах. Земля, в зависимости от состава грунта, обычно промерзает на глубину от 0,6 до 1 м в зависимости от региона Украины.
Данные о составе грунта понадобятся, если необходимо будет делать несколько глубинных скважин для вертикальных зондов. Расстояние между скважинами до 8 м, глубина до 50 или больше метров. Потому стоимость проведения таких работ высока и соизмерима со стоимостью оборудования.
Такие монтажные работы могут выполняться только сертифицированными специалистами.
Уровень шума наружного блока теплового насоса
Из-за компрессора и мощного вентилятора при работе наружного блока теплового насоса имеется шумовой фон, на уровне около 30-50 дБ(А), что находится в переделах допустимых норм для внешних устройств. Внутренние блоки устанавливаются в котельной, подсобке или на кухне, и не издают накакого шума.
Какие ограничения для установки ТН
Тепловые насосы наиболее подходят для коммерческих проектов или для частного жилья. Можно установить тепловой насос в частном доме, или квартире, если проект многоквартирного дома предусматривает установку индивидуального отопления и выделенная электрическая мощность достаточна для работы теплонасоса.
Но теплонасос нельзя установить в домах с централизованным теплоснабжением от котельных на ископаемом топливе.
Есть проекты с ТН по использованию тепла вытяжного вентиляционного воздуха для нагрева воды на бытовые нужды.
Есть проекты поэтажного или поблочного теплоснабжения квартир тепловыми насосами в многоэтажных домах с индивидуальным отоплением.
Есть практика установки нескольких теплонасосов для централизованного отопления и ГВС отдельного многоквартирного дома.
Такие решения требуют тщательной проработки, особенно для модернизации устаревшего оборудования котельных.
Выводы
Тепловые насосы — экономически выгодное и наиболее перспективное отопительное оборудование, эффективно использующее альтернативные источники энергии. Это наиболее экономичный в работе вариант для тепло-холодоснабжения частных строений и коммерческой недвижимости: частного жилья, пансионатов, баз отдыха, отелей, различных учреждений (лечебниц, школ, админзданий, офисных центров, торговых и развлекательных центров, бассейнов, аквапарков, технических и производственных помещений).
Требуется дальнейшее развитие прогрессивных теплонасосных технологий для применения в многоквартирных зданиях.
Тепловые насосы - лидеры по экономичности и перспективности. Это самые выгодное и многофункциональное оборудование для высокого уровня комфорта, не причиняющее вреда окружающей среде.