Встановлення теплового насоса

Встановлення теплового насоса – це послуга, що полягає у підключенні пристрою, що перетворює енергію навколишнього середовища, до систем обігріву або охолодження з метою повного або часткового забезпечення їх роботи. Дані апарати, монтаж яких давно є обов'язковим у домоволодіннях деяких європейських країн, поступово набувають все більшої популярності і в Україні, навіть, незважаючи на чималі ціни. Це легко пояснюється тим, що система опалення з тепловим насосом, так само як і система гарячого водопостачання, хоча і вимагає певних початкових витрат, що окупаються за 3-5 років, зате надалі забезпечує постійну економію енергоресурсів, що швидко дорожчають. Тому, викладена нижче інформація буде корисною всім, хто думає про встановлення цих пристроїв, за якими майбутнє альтернативної енергетики.

Конструкція та принцип роботи теплового насоса

Зрозуміло, перш ніж перейти до безпосереднього розгляду монтажу опалення з тепловим насосом, слід коротко розібратися в тому, як ці агрегати функціонують і якими вони бувають. Це важливо, оскільки між модифікаціями таких перетворювачів, а отже – та їх монтажем, є значні відмінності. Загалом тепловий насос – це пристрій, призначений для перенесення безкоштовної та відновлюваної енергії навколишнього середовища в приміщення за допомогою побутових інженерних систем. А саме – систем опалення, гарячого водопостачання та кондиціювання. У конструкції кожного теплонасоса присутні такі основні елементи - компресор, випарник, конденсатор, терморегулятор, теплоносій та холодоагент. Конструктивно така помпа може бути моноблочною або розділеною на зовнішній та внутрішній блоки – як спліт-система.

Що стосується принципу роботи теплового насоса, то спрощено можна сказати, що він ідентичний принципу функціонування холодильника лише навпаки. Так, холодильник відбирає теплову енергію у вміщених у ній продуктів та предметів, щоб віддати її назовні – у навколишнє середовище. А тепловий насос бере тепло із зовнішнього повітря, ґрунту чи води, щоб передати його до приміщень, та задіяти для обігріву чи охолодження житлових будинків чи будівель іншого призначення. Для цього використовується теплоносій, що контактує з певним зовнішнім середовищем, найчастіше – вода, яка після невеликого зовнішнього нагріву проходить крізь випарник, де віддає тепло внутрішньому контуру насоса, по якому циркулює вже холодоагент. Ця речовина, найчастіше – фреон, має вкрай низьку температуру кипіння, що дозволяє йому швидко перетворюватися на пару.

На наступному етапі отримана в результаті випаровування фреону пар забирається компресором, в якому стискається, внаслідок чого підвищується температура. Після цього фреон транспортується в конденсатор, де нагрітий холодоагент віддає енергію теплоносія мережі обігріву будівлі, а потім знову приймає рідкий стан. Потім весь описаний цикл знову повторюється. При цьому якщо йдеться про опалення приватного будинку тепловим насосом, необхідний мікроклімат у його приміщеннях підтримується автоматично. Коли температура повітря піднімається до потрібного значення, терморегулятор зупиняє роботу компресора, розмикаючи ланцюг. А коли температура знижується – терморегулятор знову замикає ланцюг та обігрів відновлюється. Тобто постійної участі людини в цьому процесі не потрібно, що дуже зручно і практично.

Ефективність та вибір теплового насоса

При виборі аналізованих альтернативних джерел енергії, у кожного з їх майбутніх власників обов'язково виникає питання – який тепловий насос кращий чи ефективніший? Щодо цього слід відразу розібратися в термінах. У випадку теплових насосів, поняття коефіцієнта корисної дії (ККД) прийнято замінювати на коефіцієнт перетворення споживаної електричної енергії (COP). Це тим, що ці агрегати використовують у роботі певний обсяг електроенергії, виробляючи натомість енергію теплову. Але навіть у однієї моделі при роботі в різних режимах коефіцієнт COP може відрізнятись від 1,0 до 7,0. Наводячи звичну аналогію – що більше це значення, то вище ККД теплового насоса. Тобто він зможе виробляти більше тепла, використовуючи для цього мінімум електроенергії, але для цього існують певні умови.

Важливо розуміти, що своїх максимальних значень коефіцієнт COP досягає за вищої температури середовища, з якого забирається тепло, що особливо актуально для апаратів типу «повітря-вода». Наприклад, протягом міжсезоння, коли температура на вулиці тримається в межах 10 °C і вище, коефіцієнт COP повітряного теплового насоса досягає 7,0. Що дозволяє використовувати його навіть для підігріву води у відкритому басейні приблизно з квітня по жовтень. У свою чергу, у геотермальних теплонасосів коефіцієнт COP більш постійний і знаходиться в межах від 4 до 5, оскільки температура ґрунтів та води на глибинах понад 2 м майже не змінюється у різні сезони. Це означає, що ефективність простих у монтажі повітряних моделей постійно змінюється протягом року, а ефективність їх складних геотермальних аналогів завжди є постійною.

Крім того, плануючи монтаж системи опалення певного виду, необхідно попередньо з'ясувати максимально можливу температуру подачі конкретної моделі теплового насоса. Так, для радіаторного обігріву її значення повинне перевищувати 50 °С. Тому для таких мереж підходять лише високотемпературні теплонасоси, які здатні нагрівати рідину до 70 °С. У свою чергу, для систем опалення підлоги достатньо теплоносія з температурою 35 °С, а значить, і низькотемпературних моделей теплонасосів. Варто також відзначити, що вид такого обладнання за максимальною температурою не є критичним – за умови його роботи з буферним баком. Справа в тому, що буферна ємність збирає та усереднює тепло з різних джерел в одному обсязі води. Внаслідок чого в різні температурні контури подається теплоносій із необхідною температурою.

Що стосується класифікації сучасних теплових насосів, то всі вони поділяються на 3 види, залежно від джерела енергії, що застосовується для отримання тепла:

1. Повітряні теплові насоси - також відомі як "повітря-вода", вони використовують для отримання теплової енергії повітряні маси зовні будівлі. Такі агрегати здатні генерувати тепло при зовнішній температурі до -5 ° С, тому зазвичай використовуються як доповнення для котлів різних модифікацій. При цьому, потужність теплового насоса повинна бути на 30 - 40% меншою за необхідну для опалення будинку. Тобто, апарат зможе обігрівати будинок у не надто холодну погоду, а під час пікових навантажень нестача тепла компенсуватиме котел. Коефіцієнт перетворення електричної енергії на теплову СОР для повітряних теплових насосів залежить від погоди, і дорівнює від 2,5 до 4.

Переваги установки комбінованого опалення у приватному будинку з теплонасосом «повітря-вода» такі:

• Наявність компактного альтернативного джерела енергії, яке можна встановити майже у будь-якому зручному місці, як звичайну спліт-систему;
• Найпростіший монтаж серед усіх інших видів теплових насосів, що не вимагає проведення бурових чи земляних робіт;
• Наявність двох джерел тепла – насоса та котла, що дозволяє вибирати більш дешевий варіант опалення в конкретний момент часу;
• Навіть при відключенні електрики для підтримки роботи системи опалення в будинку буде достатньо генератора щодо невеликої потужності;
• Доступна вартість – як теплового насоса повітряного типу, так і монтажних робіт при його підключенні.

2. Грунтові теплові насоси – також відомі як «грунт-вода», вони використовують для одержання теплової енергії температуру глибинних ґрунтових шарів. Такі агрегати можуть застосовуватися як єдині джерела тепла. Але встановлення ґрунтового теплового насоса вимагає проведення масштабних земляних робіт для облаштування його контурів. При цьому горизонтальний контур розміщують нижче рівня промерзання грунту - на глибині в 1,2 - 1,5 м. Необхідна площа ділянки для цього способу монтажу залежить від виду грунту і ступеня його насиченості вологою, але в будь-якому випадку вона буде досить великою. ж прибудинкова територія занадто мала, контур мають вертикально в одній або декількох свердловинах глибиною 70 - 100 м.

Переваги тепломережі з теплонасосом «грунт-вода» такі:

• відсутність будь-яких витрат на енергоресурси для додаткових джерел обігріву будівлі, таких як котли;
• Стабільно висока продуктивність, що не залежить від погодних умов та рівня прогріву ґрунту, який майже не змінюється на глибині понад 2 м;
• Постійно високий коефіцієнт перетворення електричної енергії на теплову СОР, рівний значенням 4 - 5, залежно від моделі;
• Тривала експлуатація всіх подібних апаратів, що з лишком компенсує високі витрати на їх встановлення.

3. Водяні теплові насоси - також відомі як "вода-вода", вони використовують для отримання теплової енергії температуру води з водойм або свердловин. Такі агрегати теж мають високу ефективність, часто цілком порівнянну з ефективністю їх ґрунтових аналогів, при тому, що їх монтаж часто виявляється простіше. Для відбору тепла дані помпи також використовують два типи зовнішніх контурів - горизонтальні, що укладаються прямо на дно досить глибоких водойм, що повністю не промерзають, а також вертикальні, для розміщення яких буряться глибокі і досягають водяних пластів свердловини. Другий спосіб розміщення складний, але стабільна температура води на глибині дозволяє підвищити ККД таких машин.

Переваги мережі обігріву з теплонасосом «вода-вода» такі:

• коефіцієнт поступу електричної енергії, що не поступається ґрунтовим аналогам, в теплову СОР, що досягає значень 4 - 5;
• Відносна простота монтажу контурів, що відбирають тепло, на дно водойм, що не вимагає проведення бурових робіт;
• Тривалий термін служби, що майже не поступається експлуатаційному терміну земляних теплових помп.

Загальні переваги теплових насосів

Хоча аналізовані перетворювачі енергії різних видів мають властиві тільки їм і описані вище плюси та мінуси, загальний перелік переваг всіх теплонасосів дуже великий і включає наступні пункти:

• Економічність, що досягається за рахунок використання необмежених та відновлюваних запасів природної енергії;
• Універсальність, виражена в тому, що теплові насоси можуть забезпечувати не лише приплив тепла до приміщень у холодні періоди, а й його відведення – у теплі сезони;
• Допустимість використання у будинках будь-якого призначення – від житлових будинків, до громадських та освітніх установ;
• Найнижча вартість 1 кВт тепла, порівняно з котлами, що працюють на традиційних енергоносіях;
• Ефективна робота разом із системами опалення, гарячого водопостачання та кондиціювання;
• Безперебійна експлуатація, що не залежить від постачання енергоносіїв, за винятком електроенергії;
• Простата обслуговування, зумовлена використанням у процесі експлуатації замкнутих контурів або навіть їх повною відсутністю;
• Мінімальний рівень шуму в процесі роботи, що не перевищує шумність звичайного побутового кондиціонера;
• Високий рівень пожежної безпеки та абсолютна вибухобезпека, через відсутність горючих видів палива;
• Екологічна безпека, що виражається у відсутності будь-яких шкідливих викидів в атмосферу та руйнівних озоновий шар речовин;
• Сумісність з фанкойлами, завдяки яким теплові насоси стають здатними охолоджувати приміщення влітку;
• Деякі теплові насоси мають вбудовані резервні електронагрівачі і можуть працювати на теплопостачання автономно – взагалі без котлів;
• Необхідна для теплового насоса електрична потужність у 3-4 рази менша, ніж для будь-якого іншого способу електричного опалення будинку;
• Великий асортимент моделей з різними потужностями та функціональними можливостями, що дозволяє легко вибрати оптимальний варіант.

Правила та послідовність встановлення теплових насосів

Переходячи до розгляду процесів монтажу теплонасосів, потрібно одразу наголосити, що його обов'язково повинні виконувати фахівці. Якщо мова йде, наприклад, про встановлення опалення в приватному будинку, ціна якого залежить від його розмірів, з нуля, то необхідно складати проект такої мережі, в якому будуть враховані всі її особливості та розраховані тепловтрати. Це дозволить вибрати максимально ефективний тепловий насос для конкретного домогосподарства. Купуючи його, також не можна забувати про аналіз наявних технічних умов монтажу. Адже далеко не на кожній земельній ділянці є, наприклад, водоймище – для розташування контурів пристрою «вода-вода» або достатньо вільного простору для горизонтального розміщення контурів агрегату «грунт-вода».

Якщо вибір робиться на користь придбання найефективнішого теплового насоса «грунт-вода», потрібно попередньо вивчити види та властивості наявних на прибудинковій території ґрунтів, притому – на різних глибинах. Також важливо з'ясувати загальну глибину промерзання ґрунту. Без проведення попередніх бурових робіт неможливо обійтися і при плануванні монтажу теплового насоса «вода-вода», якщо він перебуватиме у свердловині та відбиратиме енергію у ґрунтових вод. Якщо добірний контур такого пристрою планується розмістити у водоймі, треба з'ясувати його максимальну глибину і глибину промерзання. Після цього обчислюється оптимальна довжина контуру, а також глибина його занурення. Як вже було згадано, найпростіше монтувати тепловий насос «повітря-вода», для встановлення якого не потрібно виконувати складні підготовчі операції.

Загалом, монтаж теплового насоса під ключ займає від 3 до 30 днів, залежно від виду обладнання, та виконується в наступній послідовності:

• Погодження та встановлення зовнішнього та внутрішнього блоків з урахуванням мінімізації їх шумових характеристик;
• Погодження та встановлення дренажних полів або свердловин з урахуванням особливостей наявних на ділянці ґрунтів та ландшафту;
• Підключення обох блоків обладнання до електромережі та їх надійне заземлення, що виконуються з дотриманням усіх заходів безпеки;
• Підключення теплонасосу до систем опалення, гарячого водопостачання або охолодження всередині будівлі;
• Заповнення внутрішнього контуру пристрою спеціальним холодоагентом, що циркулює всередині нього.
• Виконання пусконалагоджувальних робіт, після успішного завершення яких тепловий насос виявляється повністю готовим до роботи.

Зрозуміло, цей перелік є загальним та досить приблизним, оскільки ціна на монтаж теплового насоса під ключ залежить від цілого ряду факторів:

• Вида помпи – монтаж теплонасосу «грунт-вода» та «вода-вода» обходиться дорожче за повітря на вартість робіт, пов'язаних з облаштуванням їх зовнішніх контурів. Цілком очевидно, що встановити схожий на спліт-систему апарат типу «повітря-вода» значно простіше, оскільки для цього не потрібні земляні роботи;
• Рівень залягання ґрунтових вод – чим він нижчий, тим гірша теплопровідність ґрунтів, що впливає на збільшення кількості та глибину закладення зондів пристроїв типу «ґрунт-вода». Відповідно, для їх розміщення доводиться бурити більше і часто ще й глибоких свердловин, що обходиться зовсім недешево;
• Кліматична зона та особливості ґрунтів – впливають на розрахункову кількість годин, які працюватиме тепловий насос протягом року. При збільшенні даного значення зменшується здатність ґрунту акумулювати тепло, що, як і в попередньому випадку, призводить до збільшення кількості підземних зондів;
• Кількість і глибина свердловин або площа колекторів - безпосередньо впливають на рівень витрат при монтажі труб опалення, так як від цих факторів залежить їх загальна довжина, обсяг використовуваної для їх заповнення води або етиленгліколю, потужність циркуляційних насосів, розмір компенсаційних ємностей і не тільки;
• Особливості схеми та рівень автоматизації – при визначенні режимів роботи теплонасосів, які бувають моновалентними, моноенергетичними, бівалентними та включають опалення з гарячим водопостачанням або без нього, використовуються різні принципові схеми та системи автоматизації;
• Виробник обладнання – чим вищий його клас, тим більша його надійність та довговічність, а також енергетична ефективність. Тому визнані світові виробники використовують найсучасніші технології у виробництві інверторних компресорів, збільшуючи їх ККД та термін служби свого обладнання;
• Кількість додаткових арматурних елементів – якими комплектується будь-який геотермальний тепловий насос, як і кожен котел опалення. Йдеться про сполучну арматуру, трубопроводи, насосні групи, 3-ходові клапани, крани, колектори, теплообмінники, групи безпеки і не тільки.

Тим не менш, на монтаж теплового насоса ціна включає не тільки різні витрати, але і, як не дивно це прозвучить – економію, адже щоб встановити його не потрібно:

• Монтаж димаря;
• Окреме приміщення котельні;
• Спеціальні споруди чи приміщення для зберігання запасів палива;
• Отримання дозволів контролюючих органів, як у випадку з газовими казанами.

Говорячи про цифри, які можуть бути тільки дуже приблизними, так як у кожному конкретному випадку складається індивідуальний перелік додаткового обладнання для обв'язування та підключення помпи до наявних інженерних систем, можна сказати, що вартість робіт із встановлення повітряного теплового насоса коштує приблизно 10 % від вартості його самого. У той час як ціни на установку теплових насосів ґрунтового та водяного типів завжди дуже відрізняються, залежно від особливостей розташування їх контурів, і можуть становити від 60% до 100% вартості самого обладнання. Що не повинно бути дивовижним, адже кожен подібний перетворювач є високотехнологічним виробом з інтелектуальним управлінням, що працює надійно та автономно, зрозуміло – за умови грамотно виконаного монтажу та належного обслуговування.

Підводячи короткий підсумок усьому написаному вище, слід визнати, що монтаж системи опалення з тепловим насосом дійсно коштує недешево, і перевищує вартість монтажу опалення з котлом будь-якого виду. Але це не означає, що установка обладнання, що використовує альтернативну енергію, не вигідна – саме навпаки. Адже точно оцінити витрати на теплотехнічні системи можна лише якщо порівняти сумарну вартість, як самого обладнання, так і вартість його експлуатації. Тоді і з'ясовується, що теплові помпи виявляються незрівнянно вигіднішими, ніж будь-який традиційний теплогенератор. Після закінчення терміну окупності вони починають економити своїм власникам чималі кошти, здешевлюючи обігрів приблизно в 5 разів і працюючи при цьому десятки років. Таким чином, купити тепловий насос означає зробити відмінну інвестицію в майбутнє.

Установка теплових насосів у Києві

Замовити встановлення теплових насосів у Києві та Київській області, можна, скориставшись послугами компанії Modernsys. У розпорядженні наших фахівців є все необхідне для якісного монтажу такого обладнання, що дозволить працювати максимально ефективно.

Змонтовано практично більше 70 об'єктів на різних виробниках. Є що розповісти та порадити. Тому ми готові в найкоротші терміни індивідуально розрахувати та надати вартість робіт з опалення з тепловим насосом будь-якої модифікації. І, звичайно, вони завжди будуть виконані виключно грамотно та з відповідною гарантією.

Установка теплових насосів, ціна якої залежить від їх виду та вимог до роботи в конкретній будівлі – це невичерпна енергія землі, води та повітря, перетворена на енергію для роботи побутових інженерних систем, що дозволяє забезпечувати комфорт із мінімальними витратами.