Про тепловий насос, їх типи (види), простими словами

Тепловий насос - це найбільш комплексний пристрій серед усього опалювального обладнання, яке застосовується в наш час. Він використовує енергію відновлювальних джерел для обігріву або охолодження приміщень. Сучасні моделі насосів легко забезпечують в 3,5-6 разів більше тепла, аніж звичні газові, електро чи твердопаливні котли.

Виключною особливістю такого пристрою можна назвати його здатність забезпечувати як опалення, так і охолодження. Він працює за принципом, подібним до холодильника - використовуючи електроенергію для роботи компресора, перекачує тепло із зовнішнього середовища в приміщення взимку і холод - влітку. Оскільки тепловий насос транспортує енергію, а не виробляє її - експлуатаційні витрати знижуються в рази. 

Ми розберемо всі види теплових насосів і розкажемо, як ви можете реалізувати систему опалення для будинку, використовуючи теплову енергію з грунту (на глибині близько 100 м температура постійно утримується на позначці +10⁰С, які допоможуть обігріти ваш будинок до +22⁰С і більше), з грунтових вод чи навіть з повітря. Крім того, в спекотний період ТН здатен ще й охолоджувати - і тоді завдяки цим +10⁰С під землею ви зможете в спеку понизити температуру в будинку до тих самих +22⁰С.

Що необхідно враховувати при прийнятті рішення про встановлення теплового насоса

Існує велика кількість різновидностей теплових насосів - із забезпеченням пасивного охолодження та без, з опцією нагріву води й без неї, з різним коефіцієнтом ефективності та з працюючих на різних джерелах енергії. 

Та в будь-якому випадку, вирішальним фактором для максимальної продуктивності є використання низькотемпературних контурів опалення - теплої підлоги та фанкойлів. Вони забезпечують комфортні умови конкретно в зоні перебування людей, при цьому ви можете знизити цільову температуру в будинку при опаленні на 1-2⁰С і навіть не відчуєте цього. Фанкойл також може замінити кондиціонер в спекотний період, забезпечуючи охолодження будинку практично безплатно - споживаючи 1 кВт е/е насос видає до 25 кВт енергії на охолодження.

Таким чином, ви отримуєте додаткові опції для свого комфорту без додаткових фінансових витрат і можете бути впевнені у винятковій зручності експлуатації, надійності та екологічності такої системи опалення свого будинку.

Наполегливо не рекомендуємо намагатися зробити тепловий насос своїми руками - сучасні пристрої це складні інженерні конструкції, які відрізняються від приладів 20-річної давнини так само як сонячний колектор відрізняється від бочки, пофарбованої в чорний колір для нагріву води. 

Вода (розсіл) виступає в ролі теплоносія для системи й залежно від використовуваного джерела енергії можна виділити 3 основні види теплових насосів: повітря-вода (повітряний тепловий насос), грунт-вода (геотермальний ТН) і вода-вода (водяний ТН). Давайте більш детально зупинимося на кожному з них.

Повітряний тепловий насос

Може стати основним джерелом тепла при новому будівництві, капітальній реконструкції опалювальної системи або її частковій модернізації. Повітряний тепловий насос найлегше інтегрується в уже діючу систему опалення. Для генерації тепла він використовує зовнішнє повітря. Саме з цим пов’язані можливі обмеження в його застосуванні - якщо у вашій місцевості в опалювальний сезон понад 7 днів підряд термометр опускається нижче позначки -20…-25⁰С, то обов’язково потрібно передбачити альтернативне джерело опалення для системи в цей період.

Існує 2 види повітряних ТН:

1. “Повітря-вода” - теплова енергія з атмосфери нагріває воду, яка в свою чергу транспортує тепло до опалювальних приладів, які знаходяться в будинку;
2. “Повітря-повітря” - отримана з повітря теплова енергія віддає температуру безпосередньо для повітря опалюваного приміщення, яке проходить через внутрішні блоки теплового насоса. Це той самий кондиціонер, головним призначенням якого є опалення та експлуатація взимку.

Пристрій типу “повітря-вода” є найбільш поширеним серед усіх встановлюваних ТН, оскільки вимагає найменших капіталовкладень при достатньо високій ефективності. Найважливіше - правильно підібрати потрібну модель.

ТУТ ВАМ НЕ ОБІЙТИСЯ БЕЗ СПЕЦІАЛІСТІВ, ОСКІЛЬКИ ВКРАЙ ВАЖЛИВО ВРАХУВАТИ РЯД ПАРАМЕТРІВ:

• Особливості будівлі та її тепловтрати;
• Чи потрібна наявності опції нагріву води та необхідний об’єм;
• Забезпечення кондиціонування;
• Які опалювальні прилади використовуються: тепла підлога забезпечить більшу ефективність системи, при цьому температури на рівні +35…+45⁰С буде достатньо, водночас для радіаторів необхідно забезпечити температуру теплоносія до +70…+80⁰С;

Інтеграція з іншими джерелами тепла (сонячні колектори, котли).

Геотермальний (грунтовий) тепловий насос

Здійснює забір енергії з глибинних шарів грунту і перетворює в теплову енергію для опалювальної системи будинку. Температура на глибині близько 100 м стабільно утримується на рівні +10…+12⁰С, завдяки чому такий насос демонструє найвищу продуктивність впродовж всього року. Геотермальні (грунтові) теплові насоси здатні демонструвати коефіцієнт ефективності (СОР) до 6 в режимі опалення і до 32 в режимі охолодження. Це означає, що ваша система буде споживати в 6 разів (32 рази) менше енергоресурсів на опалення (охолодження).

Це найвигідніший з точки зору економічності використання енергоресурсів, але й найдорожчий в плані початкових інвестицій варіант. Він передбачає, крім вартості самого насоса, реалізацію комплексу будівельно-монтажних робіт: буріння свердловин для укладання зондів чи облаштування колекторного поля на прибудинковій ділянці.

ПРИ РОЗГЛЯДІ ЦЬОГО ВАРІАНТУ ОБОВ’ЯЗКОВО ВАРТО ЗВЕРНУТИ УВАГУ НА НАСТУПНІ НЮАНСИ:

• ПІД’ЇЗД І РОБОТА СПЕЦТЕХНІКИ ДЛЯ БУРІННЯ СВЕРДЛОВИН - повинно бути достатньо місця на ділянці для доступу бурової техніки. Оптимально здійснювати ці заходи до проведення ландшафтних робіт або бути готовим до додаткових витрат на його відновлення;
• ІНЖЕНЕРНІ КОМУНІКАЦІЇ НА ДІЛЯНЦІ - обов’язково варто враховувати розміщення комунікацій на ділянці й попередньо погодити місця укладання свердловин з представником підрядника, щоб уникнути їх пошкодження в процесі буріння та укладання колекторів. Важливо уникнути розміщення зондів поблизу ліній водопостачання та каналізації, оскільки це може спричинити велику кількість проблем для власників. Щоб уникнути цього - звертайтеся до надійних компаній, у яких є власний відділ проєктування. Не варто недооцінювати цю частину робіт. Тут не працюють шаблонні рішення;
• ЛІНІЇ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ - до початку проведення робіт необхідно надати інформацію про пролягання кабельних трас. 

Гідротермальний (водяний) тепловий насос

Назва говорить сама за себе - джерелом енергії для системи з водяним тепловим насосом є вода глибоководних озер, річок, ставків, розміщених в радіусі 100 м від будинку або підземних водойм. В цьому випадку не потрібне буріння дороговартісних свердловин. Головне - уникнути замерзання води в зимовий період (насос не може заморозити джерело! Мається на увазі заледеніння під впливом природніх чинників).

Цей варіант потребує менше початкових інвестицій у порівнянні з попереднім. Але варто мати на увазі, що отримання дозволу від державних екологічних служб на використання природних ресурсів, яке необхідно отримати в такому випадку - достатньо проблемне завдання. 

КРІМ ТОГО, Є РЯД МОМЕНТІВ, ЯКІ ПОТРІБНО ВИРІШИТИ НА ЕТАПІ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕННЯ ПРО ВИКОРИСТАННЯ ТАКОГО НАСОСА:

• Водопідготовка. Якість використовуваної для системи води має дуже важливе значення - деякі моделі обладнання не будуть працювати, якщо вода жорстка з великим вмістом марганцю та заліза. Обов’язково потрібно провести аналіз води й з врахуванням результатів обирати оптимальний тепловий насос для опалення - установки з додатковим захистом від корозії коштують дорожче;
• Автономність або Взаємозаміщення. Якщо ви плануєте використовувати насос як єдине джерело опалення, то обирайте моновалентний тип - прилад більшої потужності. Бівалентний тип обладнання поступається в продуктивності та може використовуватися як доповнення, якщо уже є основне обладнання для опалення;
• Потужність. Дуже важливий параметр - чим вища потужність, тим більша продуктивність. Але також більше споживання необхідної для роботи електроенергії та, звичайно, вища вартість. Якщо потужності недостатньо - ви ризикуєте отримати неефективну систему, яка не зможе забезпечити необхідної тепловіддачі для обігріву будинку до комфортної температури.

Переваги теплових насосів 

Аналізуючи найбільш використовувані джерела обігріву приватних будинків, стає очевидним, що:

1. Опалювати електричним котлом - дорого. Рятували диференційовані лічильники й тариф на електроопалення, але беручи до уваги скасування пільгового тарифу для населення з 01 січня 2021 року, витрати на електричне опалення зростають в рази й необхідно шукати інші, більш економні варіанти;
2. Опалення газом - найбільш поширений варіант, але доступний далеко не всім. Не завжди є можливість під’єднатися до газової труби, а вартість газу зростає з року в рік і змушує економити шляхом вимкнення опалення в “нежилих” кімнатах, що з часом призводить до інших проблем, таких як сирість та пліснява;
3. Твердопаливний котел - найвигідніший варіант в плані грошових витрат, чого не скажеш про трудозатрати, пов’язані з необхідністю його постійного обслуговування - виділити місце під зберігання палива, забезпечити регулярну загрузку палива і підтримувати його в придатному стані, чистити сажу й димохід, а також хвилюватися за безпеку експлуатації.

Крім того, жодна з вищеперерахованих систем не може забезпечити охолодження будинку в літній період, тому виникає необхідність встановлення додаткового обладнання для кондиціонування. Це також додаткові витрати, які варто враховувати при розгляді будь-якої із систем опалення. В цьому випадку тепловий насос є найкращим рішенням - компресору необхідно всього 1 кВт електроенергії, щоб система забезпечувала від 15 до 25 кВт потужності на пасивне охолодження вашого будинку в літній період.

Поки що головний і практично єдиним недоліком систем з тепловими насосами є їх вартість. Але переваги, які забезпечує така система важко переоцінити:

• Висока ефективність - із 1 кВт е/е насос виробляє 3-6 кВт енергії на опалення й до 25 кВт на охолодження;
• Незалежність - використовувана системою енергія з навколишнього середовища є безплатною і доступною в необмеженій кількості;
• Економічність - ціни на енергоносії постійно зростають і тенденція буде погіршуватися у зв’язку з необхідністю дотримуватися екологічних вимог (наприклад, скорочення рівня викидів CO2) та вичерпністю викопних енергоресурсів;
• Екологічність - застосування безпечного холодоагенту;
• Зручність - повністю автоматизована система, яка не потребує особливого сервісного обслуговування й необхідності розбиратися в налаштуваннях;
• Універсальність - тепловий насос може виступати не лише джерелом обігріву, але також застосовуватися для супер економного охолодження приміщень, гарячого водопостачання та підігріву басейнів.

В більшості випадків, надійний тепловий насос прослужить вам близько 50 років. І протягом всього цього часу йому не знадобиться особлива увага - він буде ефективно працювати, забезпечуючи ваш комфорт з року в рік. Все, що вам потрібно - встановити бажану температуру на зручному контролері (це можна зробити навіть за допомогою вашого смартфону), але й це також можна автоматизувати, якщо не хочеться розбиратися зі складними технічними налаштуваннями. 

Важливо зазначити, що серйозних напрацювань у сфері теплонасосних технологій, які б відповідали світовому рівню, в Україні на сьогодні немає. Крім того, компанії-виробники рідко займаються встановленням теплових насосів - вони лише продають обладнання фірмам, які вже виконують комплексні монтажні роботи та обслуговування таких систем. Але далеко не всі компанії в гонитві за великими прибутками володіють необхідним штатом працівників відповідної кваліфікації з потрібними навиками зі встановлення та наладки теплових насосів. Як результат - поломки й зупинки теплонасосного обладнання, що приносить розчарування для власників і виступає антирекламою таких систем. Компанії, які паралельно встановлюють газові котли й бойлери, навряд чи мають достатню експертність із встановлення систем на базі теплових насосів. Тому, обираючи компанію - будьте обачні. Переконайтеся, що виконавець має ряд успішно реалізованих проєктів і схвальні відгуки від попередніх клієнтів.