Тепловые насосы: замена отопительным системам

Горячее водоснабжение (ГВС) в многоквартирных домах становится всё дороже. А если не использовать горячую воду из крана, а нагревать её в бойлере? Вопрос, насколько это выгодно, давно интересует всех. Можно ли сэкономить? Разбираемся. Принцип функционирования современных тепловых насосов не так уж и сложен: тепло земли, в которой уложен коллектор, передаётся циркулирующей по трубопроводу незамерзающей жидкости. Попадая в теплообменник, жидкость нагревает хладагент (фреон), который, закипая, превращается в пар и попадает в компрессор, где сжимается под давлением до 25 атмосфер. При этом его температура может достигать 55°С. Затем полученная таким образом тепловая энергия подаётся через теплообменник на обогрев воды или воздуха внутри дома. Остывшая незамерзающая жидкость возвращается вновь в коллектор под грунтом, а сжатый хладагент попадает в конденсатор, где нагревает циркулирующую воду. Далее, пройдя стадию охлаждения, фреон в виде пара так же возвращается к началу цикла.

Схематически работу всей системы теплообмена можно изобразить в виде трёх замкнутых контуров: первый -циркулирующая из помещения в подземный коллектор и обратно рабочая ЖИДКОСТЬ; второй - циркуляция попеременно нагревающегося и охлаждающегося фреона; третий - циркуляция воды в системе отопления и горячего водоснабжения. Таким образом, тепло грунта, являясь природной энергией, перемещаясь по контурам, попадает в помещение, полностью обогревает его и обеспечивает горячей водой. Тепловой насос не требует никакого дополнительного топлива. Единственное, что ему нужно, - работающая электрическая розетка.

Следует заметить, что обогрев с помощью теплового насоса достигает наибольшего эффекта в случае наличия в доме системы тёплых водяных полов. Но возможен и более традиционный способ обогрева, подразумевающий использование обычных батарей радиаторного типа. Уникальность тепловых насосов состоит в том, что в процессе их работы электроэнергия затрачивается не на выработку тепла, а всего лишь на его перемещение, что позволяет существенно экономить электричество.

Существует несколько способов, с помощью которых тепловой насос может забирать накопленное природой тепло. Наиболее простой, дешёвый и поэтому самый популярный - перемещение тепловой энергии из грунта. При этом возможно как горизонтальное, так и вертикальное размещение трубопровода под землёй. При горизонтальной укладке коллектор зарывается в землю на небольшую глубину - чуть более одного метра. Важно понимать, что для эффективной работы геотермального насоса под размещение трубопровода потребуется выделить определённую площадь. Так, например, для обогрева дома общей площадью 120 м' под укладку коллектора придётся выделить не менее 200 м' земли.

В случае если размер участка, на котором расположено здание, слишком маленький, необходимо пробурить несколько скважин глубиной 20-100 м и осуществить вертикальное размещение труб. Расчёты показывают, что для обеспечения теплом коттеджа 120-200 м потребуются две скважины глубиной по 100 м. Несомненно, такой метод размещения трубопровода более затратный, но при определённых обстоятельствах - единственно возможный. Кроме грунта таким же источником низкопотенциальной тепловой энергии может быть любой проточный водоём - озеро, река, море. На дне водоёма устанавливают коллектор из металлопластикового трубопровода, который укрепляется там с помощью специальных грузов. Решающее значение имеет отдалённость водоёма от отапливаемого объекта. Если пруд или река находятся дальше, чем в шаговой доступности, стоимость установки коллектора будет нецелесообразно высокой.

Ещё один способ получения природного тепла - перемещение энергии из... атмосферного воздуха. При этом воздух подаётся в теплообменник с помощью вентилятора. Далее процесс передачи тепла происходит по обычному сценарию. Такой способ применяется лишь в крайнем случае. Причём в России он относится скорее к разряду экзотики. В силу ряда климатических и технических причин насос, забирающий тепло из воздуха, не будет работать достаточно эффективно. В итоге при наступлении холодов потребуется подключение дополнительных источников тепла.

Стоит ли овчинка выделки?
Необходимо понимать, в каких случаях установка теплового насоса целесообразна, а в каких - нет. Основное преимущество этого способа обогрева - низкие эксплуатационные расходы. На каждый 1 кВт потраченной электроэнергии вы получаете 3-4 кВт тепловой энергии от насоса. В сравнении с прямым преобразованием электричества в тепло затраты электроэнергии при использовании гидро- или геотермального коллектора в несколько раз меньше. Не выдерживают конкуренции по уровню расходов и другие способы отопления, которые подразумевают затраты на различное твёрдое и жидкое топливо: уголь, солярку, жидкий газ.

Кроме того, принимая решение в пользу тепловых насосов, вы избавляетесь от многих неудобств. Например, вам ни к чему выделять отдельное помещение для топливного хозяйства. Специальные ёмкости для хранения топлива тоже не понадобятся, что сведёт на нет вероятность возникновения пожара. При этом на ваш участок не будет заезжать тяжёлый заправщик, причиняя вред грядкам и оставляя на земле разноцветные масляные пятна. Исключается и ситуация, когда накануне Нового года, открывая шампанское, вы вдруг вспоминаете, что не успели заказать очередную порцию солярки или угля. На сегодняшний день единственным достойным конкурентом тепловым насосам является природный газ. Если к вашему дому подведён магистральный газопровод, вкладывать средства в установку геотермального оборудования будет уже нерентабельно.

В случае если газ ещё не подведён, но такая возможность имеется, следует правильно оценить связанные с его подключением затраты. Вполне возможно, что стоимость его подводки, исходя из удалённости магистрали и площади вашего жилья, окажется на порядок выше стоимости установки насоса. Следует иметь в виду, что расходы на тепловой насос - это стоимость электроэнергии, которая требуется для его работы. При расчётах затрат на твёрдое топливо за основу бралась стоимость самых дешёвых видов этих энергоносителей. Все приведённые расчёты относительны. Их основная задача - показать соотношение расходов при работе различных отопительных систем.

Почём тепло для народа?
Затраты на монтаж топливной системы на основе теплового насоса включают в себя стоимость оборудования и непосредственно монтажных работ. Общая стоимость установки и запуска системы зависит от многих нюансов. Прежде всего, необходимо понять, из какого источника будет доставляться тепло и какой объём тепловой энергии и горячего водоснабжения вам потребуется. Так, например, полная стоимость оборудования и всех работ по установке подземного теплового насоса для коттеджа общей площадью 400 м составит примерно 1,5 млн руб. Для жилья, общая площадь которого 120 м', приблизительная стоимость такой топливной системы будет в пределах 1 млн руб. Срок окупаемости - не менее 5 лет.