Тепловой насос для отопления дома: принцип работы, виды, цены (2017)

Тепловые насосы – альтернатива газовому и твердотопливному отоплению дома. Первые модели появились 60 лет назад, сегодня десятки производителей выпускают функциональные тепловые насосы разной мощности.

В странах Европы они уверенно вытесняют газовые и электрические котлы: 70 из 100 домов проектируются с тепловым насосом как источником отопления и горячей воды. Вопрос в том, насколько целесообразно устанавливать тепловые насосы в российских домах?

Тепловой насос для отопления дома: экономичная альтернатива привычным источникам тепла

Производители и продавцы утверждают, что эффективность теплового насоса в 3-7 раз выше электрического котла. Это объясняется тем, что 1 кВт/час энергии дает 3-7 кВт тепла. Соответственно, сокращаются затраты на отопление.

Второе преимущество – отопление без природного газа. Для установки тепловых насосов мощностью до 17 кВт необходимо электроснабжение 220 В, для более мощных насосов – 380 В.

Тепловые насосы выпускаются в пожаро- и взрывобезопасных исполнениях, у теплоносителей низкая температура, вредные выбросы в атмосферу отсутствуют. Проще говоря, вы можете комплектовать таким оборудованием деревянные срубы и коттеджи, не опасаясь возгорания, короткого замыкания и других нештатных ситуаций.

Установка теплового насоса решает три проблемы одновременно: отопление, кондиционирование, горячая вода. Зимой он обогревает жилое помещение, а летом охлаждает.

Виды отопления

Стоимость топлива

Теплотворные свойства

Стоимость 1 кВт тепла

1 л ДТ – 31-35 руб.

1 л – 10 кВт тепла

31-35 руб/10 кВт = 3,1-3,5 руб.

1 кВт/ч = 1 кВт тепла

1 м 3 газа – 5-6 руб.

1 м 3 газа – 8 кВт тепла

5-6 руб./8 кВт = 0,62-0,75 руб.

1 кВт/ч – 3-7 кВт тепла

5 руб./ (3…7) = 0,71-1,66 руб.

Мы взяли усредненные значения стоимости 1кВт электроэнергии и 1 м 3 газа. Итоговая стоимость 1кВт тепла может меняться в регионах.

Принцип работы теплового насоса

В основу работы теплового насоса положен обратный цикл Карно – насос получает тепло от природного источника и передает его в помещение, предварительно нагревая. По тому же принципу работают холодильники и кондиционеры, разница лишь в том, что они охлаждают тепло, аккумулированное из окружающей среды.

Источниками тепла выступают грунт, воздух, вода.

В системе отопления с использованием тепловых насосов есть два контура:

1. Внешний контур – это улица.
2. Внутренний контур – это помещение.

Жидкость, перемещающаяся по внешнему контуру, напитывается теплом из скважин, грунта, других источников и не замерзает. Попадая в насос, она отдает 5-7 градусов хладагенту и продолжает циркуляцию.

Закипая, хладагент преобразуется в газообразное состояние – сжатие газа и увеличение его температуры происходит в компрессоре. Сжатый газ, нагретый до температуры +75 градусов, поступает в теплообменник, где передает тепло внутреннему контуру отопления, т.е. помещению. Остывая, газ снова преобразуется в жидкость и возвращается в испаритель.

При правильных расчетах и грамотном использовании природных источников тепла экономия может составить 65-70 процентов.

Эффективность работы теплового насоса оценивают по КПТ (коэффициент преобразования тепла). Этот показатель отражает количество перекачанных насосом кВт энергии на 1 кВт затраченной электроэнергии.

При показателе КПТ от 3 и более можно без преувеличения говорить об эффективности обогревательных устройств.

Второй параметр, влияющий на эффективность насоса, - его мощность. Значение мощности рассчитывается с учетом площади зданий и коэффициента тепловых потерь. Формула расчета для разных типов строений дана ниже.

Производители выпускают несколько видов тепловых насосов:

1. Воздух-воздух.
2. Воздух-вода.
3. Вода-вода.
4. Вода-воздух.
5. Грунт-вода.

Этот вид оборудования пользуется наибольшим спросом у потребителей. Мы проанализировали объемы продаж разных типов насосов за период 2006-2016 годов. Удельный вес воздушных насосов в этом сегменте рынка стабильно держится на уровне 95 процентов.

Высокий спрос оправдан выгодами: насосы этого типа аккумулируют тепловую энергию из воздуха и сразу передают ее для обогрева помещения. Тепловые насосы удешевляют затраты на установку и обслуживание системы отопления. Они используются как источник тепла и горячей воды, реже – для охлаждения помещений.

К преимуществам моделей «воздух-воздух» относятся:

1. Универсальность использования – подходят для жилых и коммерческих зданий.
2. Бесшумная работа.
3. Оптимизированная система вентиляции.
4. Бесшумная работа.
5. Возможность объединения насоса с системой вентиляции для улучшения воздухообмена в жилом доме.

В основу работы этого типа оборудования положен обратный цикл Карно. Но главной частью конструкции насоса является конденсатор, а не испаритель. Именно конденсатор отдает накопленное тепло помещению.

Насосы этой группы пользуются спросом, так как просты в монтаже, для их установке не нужно проводить земляные работы, бурить скважины, наличие водоемов также не требуется. Соответственно, системы отопления на их основе подходят для домов в городской черте.

Конкурентными преимуществами насосов «воздух-вода» является легкость программирования.

Серьезным недостатком этого типа оборудования является зависимость от температуры воздуха на улице. В теплое время года КПД насосов выше, чем в холодный период.

Эксплуатация бытовых насосов «воздух-вода» возможна лишь при температуре до -7 градусов. Для регионов с холодным климатом необходимо покупать промышленные насосы, которые эффективно эксплуатируются при -20-25 градусах. Их стоимость на несколько порядков выше.

Этот тип оборудования перспективен, если используется энергия грунтовых вод, так как температура грунта не опускается ниже нуля. Источником энергии также может выступать водоем или скважина, в которых вода никогда не замерзает.

Соблюдение последнего условия принципиально ввиду прямой зависимости агрегата от температуры. При минусовой температуре источника производительность насоса снижается вдвое. На производстве насосов «вода-вода» специализируется немецкая компания Vaillant. КПТ ее оборудования – 3,5 и выше.

В геотермальных насосах «вода-воздух» источником тепла выступают поверхностные водоемы и скважины, сбросы технических вод. Тепло из компрессора передается в воздух напрямую – необходимость в использовании воды как промежуточного теплоносителя отпадает.

Тепловые насосы конструктивно практически не отличаются от насосов, работающих на земляном контуре. Но их эффективность зависит от температуры теплоносителя: чем выше температура, тем эффективнее обогрев. По этой причине специалисты не считают насосы «вода-воздух» идеальным решением для отопления частных домов.

«Грунт-вода», «Земля-вода», «Почва-вода» – разные названия одной группы обогревательного оборудования. Такие насосы получают энергию из грунта, который, в свою очередь, аккумулирует энергию солнца и земли.

Температура грунта стабильна в любое время года, в отличие от температуры воздуха и воды. На глубине грунта 5 метров его температура составляет 80-120 градусов.

Грунтовые насосы – трехконтурное оборудование. Внешний контур расположен в земле, второй контур – это сам тепловой насос, третий контур – циркулирующая вода в отопительной системе помещения.

Преимущества грунтовых насосов – автономная работа, которая не зависит от энергоносителей, отсутствие вредных выбросов, возможность использования в комбинированных системах отопления (с газовым котлом или другим типом обогрева).

Недостаток насосов любого типа – высокая стоимость. По состоянию на 2016 год, оборудование от европейских производителей мощностью 10 кВт (этой мощности хватит на обогрев площади 100 кв.м.) можно приобрести, в среднем, за 500 тысяч рублей.

Работы по бурению скважин, монтажу и наладке системы отопления обойдутся еще в 100-120 тысяч рублей без учета стоимости материалов.

Российские аналоги будут стоить дешевле – в среднем, 450 тысяч рублей с монтажом.

При серьезных стартовых затратах на монтаж альтернативной системы отопления срок эксплуатации теплового насоса «грунт-вода» составляет 25 лет. У насосов других типов эксплуатационный ресурс такой же.

Для удешевления стоимости отопительной системы можно использовать оборудование российских и китайских производителей – оно дешевле европейских аналогов.

Второй вариант – проектировать комбинированную систему отопления. При комбинированных схемах насос отапливает помещение частично, вторая часть дома отапливается газовым котлом, камином или другим источником тепла.