Как установить тепловой насос в загородном доме?

Нестабильная и быстроменяющаяся экономическая ситуация заставляет нас искать новые решения в привычных вопросах.


(изображение: журнал ENERGY FRESH)
Проблемы экономии, безопасности и экологии остро стоят не только перед современными правительствами, но и перед нами, простыми смертными. Поэтому многие сейчас тянутся назад в деревню, ближе к природе и собственным овощам и фруктам. Это и экономично, и экологично и безопасно. А как обогревать загородный дом по тем же трем золотым принципам? Ведь газ не бесконечен, леса надо беречь, а солярка и дизельное топливо загрязняют окружающую среду. Проведя небольшое исследование, мы решили обратиться к профессионалу за советом. Сегодня мы побеседуем с Сергеем Визировым, выпускником физического факультета МГУ, руководителем отдела «Тепловые насосы»  ведущей в этом направлении фирмы ООО «Штибель Эльтрон».


- Сергей, давайте начнем наш разговор с азов данного вопроса.  Я, если честно, тоже планирую переезжать в Подмосковье, и одной из серьезных проблем, с которой столкнулась, стал выбор системы отопления. Уверена, я не одинока в своем незнании. Посему, как специалист, расскажите, какие виды отопления существуют. 

- Хорошо, начнем с начала. Первым из найденных человеком видов отопления было и остается солнце, на которое не стоит полагаться в России от поздней осени до ранней весны. Русская печка вся из достоинств, но требует умелого обращения и пристального внимания. На нее каждый день нужно тратить много времени, сил, дров или угля. Т.е. тоже не то, хотя красиво! Дома также можно отапливать разными тепловыми генераторами. В России чаще всего применяют газовое, или централизованное отопление. Где-то стоит ТЭЦ, там сжигается уголь, или тот же газ, вода подогревается и дальше по трубам подается в дома. В коттеджах, частном секторе ставится своя котельная, маленькая ТЭЦ, которая у нас зачастую тоже газовая, или дровяная. Бывают еще дизельные котельные, и котельные на жидком топливе.

- Но газ не бесконечен, о дровах я вообще молчу, а дизельное топливо обойдется в копеечку... 

- Посему, еще в середине прошлого века ученые всего мира задумались над тем, как можно использовать окружающую среду. На сегодняшний момент придуманы разные способы ее применения, и один из них - это тепловой насос. В природе много теплоты, находится она везде: в воздухе, в грунте, в воде. Но она низко потенциальная. Мы рассматриваем зимний период времени, а это, как правило, температура около нуля градусов. Такой теплотой воспользоваться невозможно, ведь нам на выходе необходима температура двадцать- двадцать пять градусов. Для этого и нужен тепловой насос. Он поднимает нулевое тепло до нужной температуры, после этого его уже можно подавать в трубы для отопительных систем.

- Поэтому он и называется тепловым насосом? 

- Именно так. Обычный гидравлический насос поднимает воду, а тепловой поднимает тепло до нужного уровня. При этом тепловой насос, как и обычный, употребляет электричество, на каждый киловатт электрической энергии производит от трех до пяти киловатт тепловой энергии. Т.е. тратится один киловатт энергии и дополнительно из окружающей среды добывается пять киловатт теплоты.

- Неплохо! 

- Да, но хочу отметить, что в России, увы, тепловые насосы пока не очень популярны. Все дело в том, что сегодня у нас газ очень дешевый, им топить выгоднее, однако, это временное явления. Всегда надо смотреть в будущее и уже сейчас экономить природные ресурсы. Например, в Европе дело обстоит иначе, там тепловые насосы получили очень широкое применение. В Германии на настоящий момент более 50% новых систем отопления проектируются и реализуются на основе тепловых насосов. В Швеции такой процент уже давно больше 90!  В Украине тоже газ пока дешевый, но все же там о нашей продукции знают гораздо больше, так как побаиваются подорожания газа и нестабильных отношений с Россией.

- Может быть, у нас тепловой насос не всем по карману?

- Да, он дорогой в капитальных затратах, то есть единовременно. При его установке придется выложить значительную сумму, но зато ты сэкономишь при его эксплуатации. по сравнению со всеми остальными видами отопления, кроме газа, наш насос в эксплуатации гораздо выгоднее. Если отапливать электричеством напрямую, то на пять киловатт затраченной электроэнергии, ты получаешь пять киловатт тепла, а тепловой насос, расходуя один киловатт энергии, выдает пять киловатт тепла.

- Это что же, он в пять раз дешевле получается?

Да, это одно из главных его преимуществ. Не спорю, что по сравнению с газом он проигрывает, но когда мы говорим о газе, то подразумеваем природный газ. Есть еще сжиженный газ, баллонный, это не тот газ, который идет по трубам, то есть не магистральный, у него немного другой состав, вернее другие пропорции пропана и бутана.  Так этим сжиженным газом топить гораздо дороже. Мало того, такой газ привозят в больших резервуарах и закапывают на участке.

- А это не опасно? Вдруг взорвется? 

- Конечно, это опасно. Вы хотите жить на пороховой бочке?

- Значит, владельцам тех участков, к которым не подведена газовая магистраль, и выгоднее, и безопаснее  устанавливать тепловые насосы? Я правильно поняла?

- Совершенно верно! Там, где нет газа, наш насос является настоящей находкой. Как я уже говорил, он гораздо дешевле электрического отопления, но есть еще один нюанс. Дело в том, что если на участок не подведен газ, то и электричество там поступает в ограниченном количестве. Дают, например, тебе пять киловатт, и крутись, как хочешь. Этого не хватит, чтобы отопить дом в сто квадратных метров, хватит только на флигель. А ведь помимо тепла нужно, чтобы в доме горел свет, зажигались лампочки, грелся электрический чайник, чтобы хозяин мог посмотреть футбол, или посидеть за компьютером. Вот и получается, что в таких случаях тепловой насос самый выгодный. Достаточно трех киловатт, чтобы обогреть дом в двести метров, ведь он с трех киловатт электричества выдает 9-12 киловатт тепла.

- Получается, что тем, кто хочет жить вдалеке от заселенных мест, где нет газовой магистрали и электричество ограничено, единственный вариант, который устроит хозяина – это тепловой насос?

- Я думаю, что да. Если ты хочешь жить где-нибудь в лесной зоне, еще не освоенной цивилизацией, лучший вариант для отопления твоего дома –тепловой насос. Но я рассказал лишь о некоторых его преимуществах. Например, есть люди, которые ничего не имеют против густозаселенной местности. Они покупают себе дома в местах с развитой инфраструктурой, и другими благами зажиточной жизни. Но застройщики поселков, инвесторы, вкладывая деньги в строительство, часто экономят на подведении газовой магистрали, давая это на откуп будущим владельцам участков. И здесь начинается грустная история. Подводить магистральный газ к участку не дешевое удовольствие, и когда финансы уже вложены в покупку дома и участка, зачастую народ не предполагает, что придется вкладывать деньги еще и в подвод газа, прокладку труб и прочие технические нужды отопления. В таком случае тепловой насос тоже очень выгодное приобретение. Во-первых, ты не будешь зависеть от всех жителей коттеджного городка, которые должны внести свой пай в прокладку магистрали, во-вторых, ты  сэкономишь средства при эксплуатации. Следует еще учесть и тот факт, что в скором будущем цены на природный газ увеличатся, и сравняются с европейскими, а там уже давно используют наши насосы. Мы не привыкли заглядывать в будущее. Сегодня газ дешевый, а завтра «трава не расти». Однако время летит быстро, не за горами тот момент, когда стоимость газового отопления будет сильно бить по карману, а если учесть, что дома мы строим не на один день, то неплохо бы уже сегодня задуматься о будущей экономии. Отмечу еще и тот факт, что в Европе люди бережно относятся к электричеству, они привыкли считать свои деньги, мы со своим размахом, увы, научились только тратить, не задумываясь, что когда-то все это может закончиться. Тепловой насос экономит еще и электричество. Это тоже немаловажная деталь, и об этом не следует забывать.



Тепловой насос «вода-вода», СКВАЖИНА. 1. тепловой насос «вода-вода» WPW; 2.  буферная емкость SBP; 3. напольный накопительный водонагреватель SBB; 4. динамический (подающий) колодец; 5. дренажный (поглощающий) колодец (изображение: журнал ENERGY FRESH)

- Сергей, но в тех районах, где газ подведен, его ведь всегда хватает для отопления больших площадей?

- Хороший вопрос. Ты знаешь, очень часто нам звонят клиенты с Рублевского шоссе. Казалось бы, там проложены газовые магистрали, проблем с этим нет. Однако, того газа, что подается на участок, например, пятьдесят киловатт, катастрофически не хватает для отопления рублевских дворцов. Люди, как ты понимаешь, там небедные, но при этом они умеют считать и экономить. Тепловые насосы их абсолютно устраивают. Ведь, если учесть все «за» и «против», то этот товар выигрывает. Деньги, вложенные в него единовременно, окупаются уже через семь лет. Посему, у нас много заказов именно из «богатых» районов.



Тепловой насос «воздух-вода». 1. тепловой насос «воздух-вода» WPL – уличная установка;  2.буферная емкость SBP; 3. напольный накопительный водонагреватель SBB (изображение: журнал ENERGY FRESH)

- Я слышала, что многие предпочитают дровяные котлы. Что вы можете сказать по этому поводу?

-  Твердотопливный, или дровяной котел в первую очередь гораздо дороже в эксплуатации, чем тепловой насос. Есть еще один аргумент, и он тоже в нашу пользу. Чтобы обогревать дом котлом на твердом топливе, ты постоянно должна следить за процессом, через каждые пять часов забрасывать в него дрова. Это дискомфортно. Ты либо сама вешаешь на себя это ярмо, либо нанимаешь человека, который выполняет эту функцию, то есть истопника. А это, естественно, дополнительные затраты. Есть еще одна немаловажная деталь. Дело в том, что все системы отопления, сделанные пятьдесят лет назад, в корне отличаются от современных. Технология совершенствуется, время не стоит на месте. Сегодняшние отопительные системы гораздо комфортнее старых, и в современную систему встроить твердотопливный котел невозможно. В старых котлах нет автоматики. Конечно, его можно регулировать поддувалом, то есть подачей воздуха, но это очень неудобно, Он все равно не даст ту температуру, которую ты хочешь получить. Тепловой же насос дает комфорт и экономию. Мало того, он  безопасен, открытого пламени в нем нет, там вообще никакого огня нет, в нем ничего не нагревается до очень высоких температур.



Тепловой насос «солевой раствор (грунт)-вода»,  КОЛЛЕКТОР. 1. тепловой насос «солевой раствор -вода» WPF .. E;  2. напольный накопительный водонагреватель SBB; 3. грунтовый коллектор (изображение: журнал ENERGY FRESH)

- Тогда объясните, пожалуйста, конструкцию и принцип действия этого чудо-насоса. Думаю, для тех, кто серьезно задумывается об установке дорогостоящего оборудования, захочет узнать о нем более подробно.

- Хорошо. Итак, рабочий контур теплового насоса от «Штибель Эльтрон» в точности повторяет схему холодильника, только у него насос и компрессор чуть-чуть мощнее.
Есть три типа тепловых насосов. Отличаются они по источнику тепла. Это насосы «воздух-вода», «вода-вода», «грунт-вода». Первое слово в названии обозначает источник тепла, то есть, указывает, откуда мы забираем тепло, второе говорит о месте, куда тепло передается. Насосы настроены на гидравлические системы отопления. Так уж исторически сложилось, что Россия и Европа в своей системе отопления использует воду, а вот американцы воздух. У нас ставятся радиаторы, туда подается горячая вода, за счет этого идет обогрев помещения. Тепловые насосы, которые нагревают воздух, используются в Америке, у них вся система отопления воздушная. И так, у нас используется три типа тепловых насосов. Отличаются они, как я уже говорил, по источнику тепла, это либо воздух, либо грунт, либо грунтовые воды.



(изображение: журнал ENERGY FRESH)

- Как работает первый тип насосов?

- Рабочий контур нашего насоса, как я уже говорил, в точности повторяет схему холодильника. Есть фреоновый контур, он состоит из двух теплообменников, вентилятора и расширительного клапана. Один теплообменник, его называют холодным, отбирает воздух из окружающей среды, В случае домашнего холодильника тепло отбирается из морозильной камеры, в нашем случае происходит теплообмен между окружающей средой и фреоном. Фреон забирает тепло, с помощью компрессора этот фреон сжимается, за счет сжатия температура фреона повышается, далее горячий фреон поступает во второй теплообменник, где происходит обмен тепла с теплоносителем нашей системы отопления. Отдав тепло всему дому, фреон обратно возвращается в теплообменник с холодной стороны. Одним словом, воздушный тепловой насос прокачивает с помощью вентилятора огромное количество воздуха через теплообменник за счет этого и происходит обогрев дома.

- Забегая чуть-чуть вперед, хочу спросить, -  какой самый выгодный тип насосов? 

- Все относительно, это зависит от многих факторов. Могу сказать, что самые распространенные насосы в подмосковье - грунтовые. Здесь отбор тепла производится непосредственно из грунта. Для этого снимается верхний слой почвы, туда укладывается огромная труба, по которой циркулирует некий незамерзающий теплоноситель. Он собственно и поступает в теплообменник насоса с холодной стороны. Преимуществом грунтового насоса является то, что он практически не реагирует на перепады температуры.



 Тепловой насос «солевой раствор (грунт)-вода»,  ЗОНД. 1. тепловой насос «солевой раствор-вода» WPF .. E;  2. напольный накопительный водонагреватель SBB; 3. геотермальный зонд (изображение: журнал ENERGY FRESH)

- Т.е. он может работать круглогодично?

-Да, независимо от температуры на улице. На глубине десяти метров никаких колебаний температуры не происходит, температура грунта не колеблется в зависимости от времени года, она равна семи –десяти градусам. Соответственно, тепловой насос на этих заданных параметрах успешно работает круглый год. С воздушными тепловыми насосами дело обстоит гораздо хуже. Они работают до двадцати градусов мороза, ведь тепло отбирается непосредственно у воздуха, посему при низкой температуре эффективность падает, и происходит это именно тогда, когда надо чтобы она возрастала. То есть тогда, когда теплозатраты увеличиваются, добыча тепла падает, а это большой минус в работе. В наших климатических условиях воздушные тепловые насосы выгодны, как дополнительный источник тепла. Например, есть электрическая система отопления, ее можно использовать, когда на улице минус тридцать, но электричество дорогое, посему в остальное время, когда на улице не так холодно, можно пользоваться нашим насосом. Для этого строится комбинированная отопительная система, называется она эквивалентной, то есть в системе отепления используется два источника тепла.

- Хорошо, как отбирается тепло у воздуха понятно, а как это происходит в случае с грунтом?

- Обустройство грунтового контура может быть выполнено двумя способами: горизонтальным, когда на глубине полтора – два метра укладывается змеевидная труба; или вертикальным, когда бурится скважина на глубину сто метров и туда вставляются зонды в виде петли трубы.  По этим трубам проходит соляной раствор, который собственно и отбирает тепло у грунта.

- И как делают у нас?

- В московской области более применима вертикальная укладка труб по нескольким причинам. Во-первых, для горизонтальной укладки нужна большая площадь, во-вторых, при таком обустройстве существуют особые требования к почве. Тепло поступает в грунт в основном с осадками, если у нас будет глинистая почва, да еще и под наклоном, то оно уйдет вглубь, почва выморозится. Бурение же более прогнозируемо, в этом случае мы с высокой вероятностью можем предсказать, что с одного погонного метра снимется запланированное количество тепла. Для этого необходимо пробурить несколько скважин, в зависимости от метража дома, поставить туда трубу, пустить по ней раствор и дело сделано. Вертикальная прокладка труб наиболее прогнозируема. Хотя существуют такие места, где лучше делать горизонтальную укладку. Все зависит от климатических условий. Например, в Питере, у нас работают насосы только с горизонтальной укладкой. Там ведь болотистая местность, верхние слои почвы насыщенны влагой, из них очень хорошо отбирать тепло, посему такое обустройство очень выгодно.

- Мы с вами поговорили о воздушных и грунтовых насосах, расскажите, пожалуйста, и  о водяных.

- Грунтовая вода всем хороша, но не всегда бывает в нужном нам количестве. Для работы насоса «вода-вода» требуется, чтобы совпали три условия. Первое - грунтовая вода должна быть чистой, ведь ей необходимо пройти теплообменник, желательно его не засорять. Второе - воды должно быть много, например, для дома в двести метров нужно, чтобы подавалось три-пять кубометров в час, это примерно сорок литров в минуту, это очень сильный напор. Третье - вода в таком количестве должна находиться на глубине не более двадцати-тридцати метров, если она будет находиться глубже, ее придется поднимать насосами, а это дополнительные энергозатраты. Конечно, такое совпадение бывает редко. У нас есть один такой насос, мы его установили в Дубне на берегу водохранилища. Но если эти условия совпали, то насос «вода-вода» с точки зрения эффективности самый выгодный. Чем выше температура источника тепла, тем эффективней работает тепловой насос. Дело в том, что коэффициент производительности за которым мы гоняемся, то есть сколько произведено тепла при затрате одного киловатта электроэнергии, находится в зависимости от разницы между температурой окружающей среды и температурой нашей системы отопления. Чем меньше эта дельта, тем выше эффективность. У воды температура всегда выше, чем у грунта, посему и коэффициент этот всегда выше. Есть еще один нюанс.  При получении тепла из грунта мы автоматически попадаем в замкнутое пространство, из которого выкачиваем тепло. Так, например, если в начале отопительного сезона температура грунта была около пяти градусов, то за зиму мы его выморозим до нуля, следующие полгода грунт должен нагреться, восстановиться. А вода постоянно течет, обновляется, ее температура изначально выше, она как была десять градусов так и остается на том же уровне. И если у воздушного насоса коэффициент эффективности «3», у грунтового «4, 5», то у воды выше «5». Это очень хороший показатель. И еще одни немаловажный плюс водных насосов, - при их установке не надо прокладывать трубы и бурить скважины. Если для грунтового насоса нужно пробурить скважину в сто метров, то для водного достаточно двух скважин глубиной пятнадцать-двадцать метров.

- Сергей, как я поняла из нашего разговора, все виды насосов нашли свое применение.

- Конечно. Ведь у каждого типа насосов есть свои преимущества. Так, если ты решила купить себе земельный участок в Крыму, или в Краснодарском крае, то для обогрева твоего дома я предложу воздушный тепловой насос. Там температура воздуха никогда не опускается ниже пяти - десяти градусов, посему тебе будет выгоднее установить насос «воздух-вода». Если ты мечтаешь жить у озера, или водохранилища, то тебе подойдет тепловой насос «вода-вода», ну а для Подмосковья лучше всего выбрать тепловой насос «грунт-вода» с вертикальным обустройством. Так что тебе осталось определиться, где ты хочешь построить дом своей мечты, и мы в «Штибель Эльтрон»обязательно подберем тебе такой тип отопления, который устроит тебя по всем параметрам.

- Спасибо вам большое, Сергей, за обстоятельные и подробные ответы. Не ожидала, что после одного интервью начну серьезно разбираться в таких сложных системах, как тепловые насосы. Чтоже, вы помогли нам найти так необходимое в наше время сочетание экономичности, безопасности и экологичности. Надеюсь, скоро позвоню вам в «Штибель Эльтрон» и без лишних вопросов закажу нужный мне вид теплового насоса. Спасибо.

 - И вам спасибо!

Интервью взято Ольгой Назаренко, главным редактором bezgaz.ru

Интервью опубликовано в журнале ENERGY FRESH