Тему тепловых насосов в нашем журнале мы поднимали уже не раз. Ещё бы — этот современный способ обогрева жилья интересует всё большее число потребителей. Многие слышали об удивительной экономии, эффективности и безопасности, которые гарантирует тепловой насос. Так что это за чудо современной инженерной мысли, и стоит ли сразу верить красочным обещаниям о его возможностях?
Тепловые насосы нельзя назвать разработкой сегодняшнего дня. Принцип их действия известен ещё с середины XIX века. Такие машины верой и правдой служили ещё в прошлом веке как в России (и использовались, в основном, в промышленности), так и за рубежом — в США, Европе, Японии. Кстати, в этих странах тепловые насосы были приняты на вооружение не только крупной промышленностью, но и маленькими частными хозяйствами и домовладениями. Наши западные соседи быстро поняли выгоду, которую даёт в перспективе использование бесплатной природной энергии, и обернули её в свою пользу. Так, по некоторым данным, сейчас в США производят более 1млн тепловых насосов в год, а один из государственных законов обязывает строить здания федерального назначения с оснащением именно такими обогревательными машинами. Возможность значительно сэкономить топливные ресурсы страны даже подвигла правительства многих западных государств на дотации и налоговые льготы тем хозяевам, которые для своего жилища выбирают именно этот способ отопления.
Откуда чудо?
Однако несмотря на богатую западную историю тепловых насосов наши домовладельцы до сих пор смотрят на них с опасением. Ведь получать тепло и горячую воду чуть ли не дешевле, чем в городской квартире — это всё же слишком похоже на сказку. А в сказки большинство из нас давно не верит.
Совет
В случае, когда коллектор предполагается опустить в воду, следует учесть, что это должен быть незамерзающий до дна водоём. Далее следует продумать хорошую теплоизоляцию труб, идущих от озера до дома, и, наконец, местонахождение коллектора следует огородить защитными буйками.
Компания IVT, центр тепловых насосов
Возможно, если разобраться в принципе действия теплового насоса, многое встанет на свои места. Чтобы не слишком напугать читателей техническими деталями, сразу скажем, что тепловой насос это что-то вроде «холодильника наоборот». Действительно, всем нам знаком принцип действия бытового прибора, стоящего на кухне. Он забирает тепло из продуктов питания и передаёт через конденсатор на задней стенке в окружающую среду. Примерно то же самое делает и тепловой насос. Только его задача — собрать тепло из окружающей среды и передать его на обогрев дома. В обоих этих агрегатах даже используется один и тот же хладоагент — фреон. Только в первом случае его задача охладить, а во втором — охладить одно, чтобы нагреть другое.
Внешне тепловой насос выглядит как и любой другой представитель домашней техники. Размером он схож со своим «братом» — холодильником, а современный дизайн вполне позволяет устанавливать его не только в котельном помещении, но и на кухне (если, конечно, габариты позволят это сделать).
Во время своей работы тепловой насос практически не издаёт шума и безопасен для окружающих. Ведь он не сжигает топливо, следовательно, не образует вредные окислы, не выделяет серную, фосфорную или азотистую кислоты и считается абсолютно пожаробезопасным.
Деньги из воздуха
Итак, как же всё-таки работает тепловой насос? Как мы уже выяснили, основная его задача — собрать тепло из окружающей среды для обогрева жилья. В качестве теплоносителей здесь могут выступать почва, вода или воздух. Однако как можно представить, чтобы дом обогревался с помощью наших «северных» температур?
Отметим, что по принципу действия тепловые насосы разделяются на геотермальные и аэротермальные. В первом варианте в качестве источника тепла используют землю или воду, а во втором — уличный воздух.
Совет
Для эффективной работы любого котла, и это касается не только теплового насоса, главное условие — это хорошая теплоизоляция. Если дом построен грамотно, хорошо утеплён, то и сложности с его обогревом сведутся к минимуму.
Компания IVT, центр тепловых насосов
Чтобы собрать тепло земли, применяются два способа. В первом случае на участке прокладывают пластиковый трубопровод, по которому пускают незамерзающую жидкость (этанол или гликоль). Для этого необходимо вырыть траншеи ниже уровня промерзания грунта и уложить в них кольца коллектора (трубопровода). Для наибольшей эффективности работы системы специалисты предлагают разные формы укладки коллектора — в виде змейки, петли, спирали. При этом также используются различные варианты глубины заложения труб и их шаг. Обычно площадь коллектора, уложенного в земле, по размерам занимает две-три отапливаемые площади дома. Причём всю эту территорию можно использовать только как газон или цветник. Особо отметим, что в связи с особым назначением этой территории, снег здесь сходит на неделю-две позже, чем на остальной земле участка. Поэтому растения для этой зоны стоит подбирать неприхотливые и морозостойкие.
Второй, более затратный, но менее «обширный» вариант — это скважина диаметром около 150 мм и глубиной до 100 м. Она может быть использована как канал для пластикового трубопровода либо заполняться вставленной в стальную «оболочку» пластиковой трубой. В зазоре между трубами поднимается нагретый антифриз, а по центральному каналу опускается охлаждённый.
В любом случае, какой бы из способов ни был выбран, в зависимости от размера дома и его теплопотерь может потребоваться не одна, а несколько таких скважин, правда, меньшей глубины.
Когда речь заходит о коллекторах тепловых насосов, в более выгодном положении оказываются владельцы «сырых», болотистых участков. Ведь чем более влажный грунт, тем лучше происходит процесс теплопередачи. Другой идеально подходящий вариант в этом случае — скальные породы.
А вот хозяевам «песчаников» или «торфяников», возможно, придётся выбирать в пользу скважины. С другой стороны, несмотря на более высокую стоимость, этот способ не грозит полным «перелопачиванием» всей территории и как нельзя лучше подходит для небольших участков.
Волшебный пар
А что, собственно, происходит с веществом в трубах, которое после «прогулки» по участку заходит по специально выделенному каналу в дом? Сначала антифриз попадает в испаритель теплового насоса. Собранное из земли тепло передаётся фреону, который вскипает и «выпаривается» даже от небольших плюсовых температур. Его пары поступают в компрессор, где от сжатия нагреваются, а затем в конденсатор, где полученные градусы уже переходят в отопительную систему дома. А охлаждённая фреоном жидкость по тем же трубам возвращается в грунт и продолжает собирать драгоценное тепло.
Стоит отметить, что задача значительно упрощается, если хозяин является счастливым обладателем, пусть и небольшого, водоёма. Ведь в этом случае не придётся привлекать строительную технику или бригаду рабочих, перекапывать участок и разрушать любимые грядки с клубникой. Кольца коллектора можно просто «утопить» в озере, прудике или болоте и получать тепло с ещё большей эффективностью.
Совет
Широкий ряд моделей тепловых насосов с мощностью от 2 до 130 кВт способен удовлетворить любые запросы обитателей как маленьких дач, так и больших особняков. Надо только не ошибиться с выбором типа установки.
Олег Прохоров, генеральный директор ООО «ТеплоСервис»
Что касается аэротермальных тепловых насосов — принцип их действия практически тот же, что и в случае геотермальных. Главное преимущество здесь — никаких труб или скважин, никаких земельных работ, проблем с укладкой на водоёме, следовательно, и лишних трат. Только наружный (уличный) и внутренний блоки. Но, следует отметить, что конструкции воздушных насосов в большинстве не подразумевают эффективной работы при низких температурах. Так, уже при показателях термометра ?5 0С их возможности практически исчерпываются. Хотя, не так давно одна японская компания представила на рынке агрегат, эффективность которого сохраняется даже при ?20 0С и ниже. Тем не менее, большинство современных аэротермальных насосов остаются максимально эффективным решением для южных районов страны. А на севере их, в основном, используют в паре с котлом, работающим на каком-нибудь другом виде топлива (дрова, дизельное топливо или электричество), в составе так называемых бивалентных систем.
Бесплатные киловатты
В результате, какой бы источник энергии мы ни использовали — воздух, воду или почву, получается, что энергия в данном случае затрачивается только для того, чтобы обеспечить круговорот антифриза и «выпаривание» фреона. По расчётам специалистов, затратив на эти действия 1 кВт электрической мощности, в результате мы получаем от 3 до 6 кВт тепловой мощности. То есть чтобы, например, отопить в зимнее время дом площадью 200 кв. м, к обычным тратам электроэнергии придётся добавить всего лишь 3 кВт. Согласитесь, они вполне под силу любому автономному электрогенератору! (Кстати, по причине возможных скачков электроэнергии, по вине которых чаще всего страдают тепловые насосы, оборудование стоит дополнительно защитить стабилизатором напряжения). К остальным несомненным плюсам насоса можно отнести то, что здесь не нужно постоянное обеспечение топливом и особое место для его для хранения. Далее, его отличают высокая степень пожаробезопасности и экологичность (несмотря на претензии многих экологов к антифризу, он считается безопасным для окружающей среды, да и компании-установщики делают всё возможное, чтобы свести возможности протечек к минимуму).
Какие данные потребуются специалисту, чтобы рассчитать предполагаемую мощность насоса? Для этого владельцу коттеджа необходимо указать: вид грунта, размеры участка, проект и материалы дома, площадь, количество и размер окон, предполагаемое количество точек горячей воды и преимущественный способ обогрева.
Совет
Своеобразие рынка тепловых насосов заключается в том, что нельзя указать пальцем на приглянувшийся агрегат, как, например, на холодильник. Ваш выбор лишь положит начало обсуждению. Специалист фирмы тщательно ознакомится с домом (или проектом), чтобы определить теплопотери здания, и участком, чтобы оценить его термодинамический потенциал. По рекомендациям профессионала модель будет подобрана оптимально.
Олег Прохоров, генеральный директор ООО «ТеплоСервис»
Что касается способов обогрева коттеджа, то в случае с тепловым насосом имеются свои нюансы. Во-первых, самое выгодное условие для работы насоса — это как можно меньшая разница температур вещества в «уличном» трубопроводе и в системе отопления. То есть чем горячее вода нам нужна на выходе, тем больше будут затраты электричества, а полезной мощности — меньше. Тепловой насос вообще мало приспособлен для высокотемпературных отопительных систем, на которые до сих пор «делается ставка» в нашей стране. Ведь он нагревает воду в доме максимум до +60 0С (хотя, при использовании специально вмонтированного электрического тэна температуру можно повысить и до +80 0С).
Принимая во внимание это обстоятельство, хозяевам, заинтересованным в таком способе обогрева жилья, стоит подобрать наиболее эффективную систему отопления. По виду источника тепла и виду системы эти агрегаты делятся на шесть типов: «грунт-вода», «вода-вода», «воздух-вода» (для систем водяного отопления), и «воздух-воздух», «вода-воздух», «грунт-воздух» (для воздушного отопления). Большинство специалистов сходятся во мнении, что самые удачные варианты домашнего «компаньона» теплового насоса — это напольное водяное или воздушное отопление, где теплоноситель не нагревают выше 35 0С по медицинским соображениям.
Кроме того, в помощь тепловому насосу «для подстраховки» часто подключают второй агрегат — небольшой газовый, дизельный или электрический котёл (мы уже упоминали о так называемой бивалентной системе). Критическую уличную температуру, при которой в дело вступает запасной энергетический «игрок», называют точкой бивалентности.
Интернациональный продукт
Рыночный ассортимент тепловых насосов представлен несколькими странами-производителями. Это агрегаты фирм IVT, THERMIA, MECMASTER, NIBE (Швеция), PZP KOMPLET, G-MAR (Чехия), OCHSNER (Австрия), CLIMAVENETA (Италия), VIESSMANN, VAILLANT, STIEBEL ELTRON (Германия), CARRIER, AERTEC (США), «ЭКИП», РЗП, «ЭНЕРГИЯ», «НПФ ТРИТОН», «КОРСА» (Россия). Российские тепловые насосы стоят дешевле импортных аналогов, однако в целом стоимость этих агрегатов довольно высока. Прибавить к ним стоимость монтажа коллектора — и цена системы многим вообще покажется неприемлемой. Однако если принять в расчёт постоянно растущие цены на энергоносители и экономичность агрегата, чаша весов, несомненно, окажется на его стороне. Так, по подсчётам специалистов, капиталовложение на устройство насоса полностью окупится в течение 4–9 лет, после чего он начнёт существенно экономить хозяйские средства. Кроме того, расчётный срок службы (более 20 лет), позволяет ему потягаться силами даже с самым экономичным на сегодняшний день газовым котлом.
Ещё несколько лет назад специалисты компаний, занятых производством и монтажом тепловых насосов, отмечали две главные проблемы, которые встречаются на их пути. Первая — это неосведомлённость об их продукции большинства потребителей, и вторая — высокая первоначальная стоимость проекта, которая просто отпугивала многих потенциальных клиентов. Однако к сегодняшнему дню ситуация значительно изменилась. Возможно, те прогрессивные домовладельцы, которые не побоялись испытать интересное новшество на себе, стали причиной столь резких перемен? Согласитесь, нет лучшей рекламы, чем счета, которые приходят хозяевам дома, оснащённого таким агрегатом, и нет большей радости, чем уютное, комфортное жильё. Тепловой насос может дать всё это. И, вероятно, многим из нас пора взять его возможности на вооружение.
Текст: Анастасия Сухорукова
Консультанты: Компания IVT, Компания «ТеплоСервис»
Фото: Компании IVT
«Загородное строительство» № 10 (50), октябрь 2009 г.
Похожие статьи:
- Отопление: тепло вашего дома
- Тепловые насосы: контракт с природой
- Солнце, воздух и вода лучше РАО ЕЭС?