Тепловые насосы и их выбор: обсуждения на семинаре

Наши эксперты

Владимир Семушев, директор технического департамента компании «Вайлант Груп»

Михаил Мурашко, руководитель направления развития компании «Виссманн»

Сергей Визиров, руководитель отдела тепловых насосов компании "Штибель Эльтрон»

Александр Попов, технический менеджер компании "Штибель Эльтрон»

Возможно ли использование воздушных тепловых насосов в регионах России севернее Краснодарского края?
Сергей Визиров. Использование воздушных тепловых насосов в регионах России севернее Краснодарского края возможно по так называемой бивалентной схеме, когда тепловой насос работает часть времени, а при сильных морозах подключается другой теплогенератор (дизельный котел, например). Применяют их в бассейне, а также для нагрева горячей воды в летнее и осенне-весеннее время года. Как единственный теплогенератор воздушный тепловой насос использоваться в средней полосе России и севернее не может, потому что работает при температуре не ниже -20 .

Каковы критерии выбора типа коллектора тепла?
Александр Попов. COP - отношение произведенной тепловой энергии к затраченной электрической. Это коэффициент эффективности, показывающий, по сути, во сколько раз тепловой насос позволяет получить больше тепла по сравнению с электрообогревом. Для воздушных тепловых насосов среднегодовой СОР равен трем, для грунтовых - четырем и выше, при использовании водоема - пяти и выше. Сточки зрения эффективности и экономической привлекательности проекта использование скважины или водоема наиболее интересно. Если есть достаточно большая площадь, можно уложить горизонтальный коллектор. При ограничении площади можно пробурить глубокую скважину и поместить в нее геозонд.
Сергей Визиров. Употребителя, который ставит грунтовой тепловой насос, возникает вопрос: делать внешний грунтовой контур горизонтальным или с вертикальными скважинами? Выбор между этими вариантами обусловлен исключительно доступной площадью и желанием человека эту площадь вскопать. Если такая возможность есть, то проще и дешевле использовать грунтовой горизонтальный теплообменник. Впротивном случае приходится делать скважины, которые обходятся дороже.

1

2

3

4

1. Тепловой насос Stiebel Eltron WPF 66 G. Теплопроизводительность в режиме "вода-вода" (W15/W35) - 98 кВт. Теплопроизводительность в режиме "солевой раствор - вода" (B0/W35) - 69 кВт. Возможность объединения в каскад до шести модулей суммарной мощностью до 600 кВт.
2-4. Если вы задумываете отопительную систему дома с прицелом на будущее, то это не проблема - любой насос geoTHERM (Vaillant) позже может быть дооснащен водонагрева-телем или гелиоустановкой.

5

6

7

8

5, 6. Насосы для наружной установки: geoTHERM (Vaillant) (5); VITOCAL 350-A (Viessmann) (6).
7, 8. Тепловые насосы Stiebel Eltron: WPF 16 cool "солевой раствор - вода» с возможностью работы в режиме «пассивного охлаждения»(7); WPL 57 E типа «воздух-вода» (8).

Можно ли посадить деревья или разбить клумбы поверх горизонтального коллектора грунтового насоса?
Михаил Мурашко. Использование горизонтальных коллекторов накладывает ограничения на застройку участка или посадку деревьев. Кроме газона, стоянки для машин или детской площадки ничего устроить не получится: теплосъем настолько интенсивен, что нельзя затенять эту поверхность - земля должна нагреваться солнцем, чтобы передавать тепло коллектору. Но даже если посадить на этой площади дерево, то оно не выживет. Кусты также не всегда выживают - это зависит от климатической зоны и соответственно глубины закладки коллекторов.
Владимир Семушев. Можно устроить теннисный корт, грунтовое футбольное поле.

Какая площадь горизонтального коллектора необходима для отопления коттеджа?
Сергей Визиров. Площадь напрямую зависит от мощности, которая нужна для отопления дома, а она, в свою очередь, определяется его конструкцией. Для обычного утепленного дома для круглогодичного проживания площадь коллектора должна быть примерно в 3 раза больше площади отапливаемого помещения. Так, для коттеджа 200м² под коллектор нужно отвести приблизительно 6 соток земли.

Какой глубины должны быть скважины для тепловых насосов?
Сергей Визиров. Есть тепловые насосы типа "вода-вода" (что означает "источник тепла - нагреваемая среда"), они из неглубокой скважины (чаще всего) добывают воду, прокачивают ее через теплообменник и сливают обратно в другую скважину. Есть грунтовые тепловые насосы с вертикальным теплообменником, когда бурятся несколько скважин, в которые вставляется замкнутый контур из труб, но саму воду не добывают. Для грунтовых теплообменников в вертикальных скважинах чем глубже скважина, тем лучше, потому что теплосъем прогнозируем на большой глубине. Если мы говорим о системе "вода-вода", о добыче грунтовой воды, то здесь чем меньше глубина скважины, тем лучше, потому что надо поднимать довольно много воды. Для стандартного коттеджа площадью 200м², например, нужно прокачивать через тепловой насос около 4м³ воды в час, то есть 4 т воды надо поднимать из скважины каждый час. Если добывать такое количество воды с глубины 100м, то это обойдется в 10 раз дороже, чем с глубины 10м.

Учитывая, что насос "вода-вода" наиболее эффективный, можно ли расположить трубы в обычном колодце, скажем, глубиной 10-12 м?
Сергей Визиров. Располагать трубы в обычном колодце не следует, потому что вы загубите колодец, выморозив его образующимся льдом. Кроме того, вам хватит объема воды в колодце в лучшем случае на неделю отопления. Есть еще много нюансов. Бывают водонапорные горизонты, когда вода находится под определенным давлением. Например, за час мы добыли из скважины 4 м3 воды для небольшого коттеджа, и потом ее надо куда-то деть. Сливать ее надо не в канализацию, а в тот же водоносный горизонт, а если он напорный, то сделать это гораздо сложнее, чем оттуда добыть.
Из нашего опыта в Рузском и Талдомском районах Подмосковья: мы использовали берега водохранилищ и рек, где на глубине 15 м много воды для дома. Если слить ее туда же не получалось, то вдоль реки прокладывали трубу и сливали. Этот вариант получается еще и более дешевым, чем стандартный: если мы говорим о 200 м2, то для грунтового теплового насоса надо пробурить суммарно около 240 пог. м. Это в любом случае около 500 тыс. руб., которые могут быть сэкономлены только на буровых и грунтовых работах.
Владимир Семушев. Есть еще такая особенность использования водоводяных тепловых насосов: для забора воды и слива ее обратно при конструировании колодезной схемы с двумя шахтами нужно учитывать естественное направление потока грунтовых вод. Если забирать воду против течения, то постепенно эффективность теплового насоса будет падать, потому что вода должна забираться более теплой, чем сливаться по ходу движения, а не наоборот. Кстати, предсказать направление течения подземных вод может только очень крупный специалист. Вроссийских условиях водо-водяная схема использования тепловых насосов может стать причиной определенных проблем. При нашем уровне культуры природопользования отбор воды из водоносного горизонта и сброс ее туда сопряжены с рисками загрязнения водоносного слоя. Мне не встречалось ни одной водо-водяной установки, где все было бы грамотно сделано настолько, чтобы водоносный слой не загрязнялся, - просто потому, что головки скважин не герметизированы, дождевая вода попадает в скважину, в которую сливают отработанную воду.
Михаил Мурашко. Первичный источник должен постоянно регенерироваться для пополнения своего запаса. Некоторые наши землеустроительные документы запрещают внедряться в уровень грунтовых вод после определенной глубины. Это дополняет все те ограничения, которые препятствуют применению водо-водяных установок, поэтому лучше пользоваться услугами профессиональных проектировщиков и специализированных компаний: они смогут учесть каждый нюанс.

9

10

11

12

9. Практически все тепловые насосы могут служить еще и в качестве источника холода, но важно понимать, что для этого сама инженерная распределительная система должна быть спроектирована соответствующим образом: нужен проект, подходящая модель.
10-11. Управление нагревательной установкой и обеспечение безопасности осуществляется за счЕт использования устройства управления тепловым насосом. Например, блок Stiebel Eltron WPMW II регулирует прямой и смесительный контуры с помощью отдельных недельных программ отопления

Сколько стоит такая система для дома и когда она окупится?
Сергей Визиров. Стоимость обустройства теплонасосного пункта для стандартного коттеджа 200 м2 составит от 800 тыс. до 1 млн 200 тыс. руб. в зависимости от сложности системы и тарифов на энергоносители. При наличии магистрального газа на участке нет экономического смысла организовывать тепловой насос. Тепловой насос снижает дальнейшие эксплуатационные расходы на отопление, так как мощности для отопления электричеством не хватает в частном секторе (в лучшем случае на дом дают 15 кВт, которые расходятся на лампочки, розетки, стиральные машины и т. д.). Тепловой насос тратит всего 4-5 кВт электроэнергии, а электрокотел гораздо больше - 15-20 кВт. Для частного сектора чаще всего срок окупаемости составляет 7-8 лет.
Владимир Семушев. Если сравнивать традиционные источники теплоснабжения и рассольно-водяной (берет тепло из грунта) тепловой насос с вертикальным зондом (когда используется несколько скважин), то получится, что 1 кВт установленной мощности теплового насоса требует инвестиций в 10 раз больше, чем 1 кВт традиционного источника.
Вопрос об окупаемости не совсем корректен, потому что если нет ничего иного, кроме теплового насоса, то окупится он сразу. Если есть теоретическая возможность подключиться к какому-то традиционному источнику энергии, то тогда это уже вопрос конкретного расчета: если стоимость прокладки магистрального газопровода будет 2 млн руб., а инвестиции в установку теплового насоса 1 млн руб., то надо считать, за сколько окупится разница в финансах, если бы мы отапливали коттедж газом. При этом невозможно прогнозировать скорость роста тарифов на газ
. Михаил Мурашко. Исходя из нашего опыта продаж, в настоящее время в большинстве случаев тепловые насосы приобретают частные потребители для коттеджей и устанавливают их тогда, когда нет возможности организовать какую-нибудь иную систему отопления с использованием традиционных видов топлива, то есть нет и в ближайшее время не будет ни газа, ни жидкого топлива. Или строения находятся в рекреационных, туристических, заповедных зонах.

Что происходит с тепловым насосом, если электричество отключают?
Михаил Мурашко. Тепловой насос работать перестает. Потому что циркуляционные насосы, системы управления требуют в любом случае электрической энергии.
Владимир Семушев. Мы предлагаем тем, кто опасается отключения электроэнергии, так называемые многовалентные схемы. Тепловой насос мощностью от 1,5 до 6 кВт запитать от аварийного электрогенератора будет проблематично, потому что генератор распределяет мощность по всему дому. Есть смысл устроить такую схему, где в случае отключения электроснабжения маленький генератор позволит работать с традиционным твердотопливным котлом или котлом на сжиженном газе, который будет подтапливать, запасая энергию в буферную емкость, и электропотребление при этом будет очень низким. Когда появится электричество, можно вернуться к обычной схеме работы оборудования.

Можно ли смонтировать систему с тепловым насосом в уже построенном коттедже?
Михаил Мурашко. Если заказчик, допустим, не хочет больше пользоваться котлом на жидком топливе, то можно заложить горизонтальные зонды, но при этом будет нарушена инфраструктура участка. Если он предпочитает более щадящий способ - следует установить систему точечно, выбрав места бурения скважин. Влюбом случае это вмешательство в уже существующую экосистему участка, но все возможно. Тепловые насосы сейчас с успехом применяют не только при новом строительстве, но и при модернизации имеющейся системы отопления.
Владимир Семушев. Если делать все основательно, то модернизация выльется в гораздо большие затраты, чем те, которые предусмотрены на стадии строительства. Получить нормальный коэффициент эффективности возможно только в современном энергоэффективном доме. Чтобы старое здание превратить в энергоэффективное, потребуется модернизировать и ограждающие конструкции, и систему отопления. Затраты на это будут очень существенными.

На какой срок службы рассчитаны тепловые насосы? Владимир Семушев. Тепловой насос в этом плане очень похож на холодильник (который, в общем-то, не обслуживаемое устройство) и требует минимум обслуживания. Это может быть одним из аргументов за тепловой насос в сравнении с газовым котлом - его обслуживание должно стоить очень дешево, потому что там почти нечего делать. Обслуживанию подлежат периферийные устройства - грунтовый зонд и система отопления. Именно работоспособность самого теплового насоса зависит и определяется этими двумя составляющими - он либо исправен и работает, либо неисправен и не работает.
Михаил Мурашко. Основные проблемы чаще всего возникают во внешнем контуре, как правило, ввиду потери герметичности из-за неправильно произведенных монтажных работ.