В настоящее время популярность приобрели системы отопления на базе Тепловых насосов. Это дорогостоящие системы, но имеющийся ряд достоинств, что позволяет им занимать свою нишу. Главными преимуществами являются отсутствие потребности в подводе газа, высокая экономичность и возможность обеспечивать как отопление, так и кондиционирование.
По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на восемь типов: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух», «фреон—вода», «фреон—воздух».
Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии сильно зависят от климатических условий, особенно, если источником отбора тепла является атмосферный воздух. По сути этот тип более известен в виде кондиционера. Производители называют значения СОР на уровне 3-5, но это справедливо при наружной температуре +5 0С.
Дорогие системы «воздух-воздух» и «воздух-вода», выпускаемые некоторыми производителями, могут использоваться и зимой при температурах до -25 0С. Но их эффективность при отрицательных температурах резко снижается: так при -10 0С COP ~1.5, а за отопительный сезон в среднем COP ~ 2.2. Что учитывая высокую стоимость оборудования, уже не так выгодно по сравнению с электрическими нагревателями.
При морозах ниже -15 0С большинство систем «воздух-воздух» уже не могут надежно работать и отапливать помещения, и необходимо использовать дополнительный источник теплоснабжения. Такую систему называют бивалентной. Естественно это еще более удорожает систему отопления.
Тепловой насос воздушный сплит система мощный наружный блок – устройство внешний вид узлы / установка крыша здания / монтаж трубопровода теплоносителя хладоагента
Тепловой насос – технически сложное, дорогостоящее устройство
Самые эффективные, но и самые дорогие схемы предусматривают отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров, что делает установку практически независимой от погоды. При использовании в качестве источника тепла энергии грунта трубопровод, в котором циркулирует антифриз, зарывают в землю на 30-50 см ниже уровня промерзания грунта в данном регионе. На практике 0,7 — 1,2 метра. Здесь требуются обширные земельные работы на большой площади, и трубопровод более подвержен риску повреждения. Для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 350-450 м, для укладки которого потребуется участок земли площадью около 400 м² (20х20 м).
Грунтовый Тепловой насос грунт–вода вода-вода котельная расширительный бак трубы отопления трубопроводы монтаж установка. Трубопровод гибкая труба теплоноситель грунтовый теплообменник земля грунт тепло отбор канава копать монтаж установка
Система отопления на тепловом насосе сложна в монтаже и требует постоянного обслуживания
Тепловой насос воздушный сплит система мощный наружный блок — внешний вид / узлы устройство
Тепловые насосы и котельные на их основе имеют ограниченный срок службы
Недостатки применения Тепловых насосов:
- Сложность системы отопления на базе тепловых насосов.
Она включает большое количество механического и теплообменного оборудования: тепловой насос (сложная холодильная машина), наружные и внутренние теплообменные блоки, фанкойлы, трубопроводы внешнего коллектора или наружный воздушный теплообменник, внутренние фреонопроводы, водопроводы или воздуховоды, циркуляционные насосы, баки-теплообменники, фильтры, арматура, автоматика и др.
- Большая стоимость оборудования, большой объем земляных или бурильных работ, необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров.
Для установки теплового насоса необходимы первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет 300-1200$ на 1 кВт необходимой мощности отопления.
- Длительный срок окупаемости и малый срок службы систем отопления на базе тепловых насосов
Время окупаемости ТН составляет 5-10 лет, при сроке службы в 7-15 лет до капитального ремонта (грунтовые ТН) или замены (воздушные ТН).
Существует и альтернативный взгляд на экономическую целесообразность установки теплонасосов. Так, если установка теплонасоса производится на средства, взятые в кредит, экономия от использования теплонасоса может быть меньше, чем стоимость использования кредита. Т.е массовое использование теплонасосов экономически не целесообразно.
- Недостатком воздушных тепловых насосов является снижение коэффициента преобразования тепла (СОР), при снижении температуры воздуха на улице
Это накладывает определённые ограничения на использование систем типа «воздух — вода» и «воздух-воздух». Реальные значения эффективности современных тепловых насосов составляют порядка СОР=2.0 при температуре источника −20 °C, и порядка СОР=4.0 при температуре источника +7 °C.
- Большим недостатком воздушных тепловых насосов является ограничение по температуре наружного воздуха.
Как известно системы отопления должны рассчитываться на температуру наружного воздуха -22 °C, что не позволяет применять тепловые насосы самостоятельно для отопления помещений. Так большинство систем не предназначены работать ниже -5 °C, существенно более дорогие устройства работают до -15 °C, и самые дорогие могут работать до -25 °C. При этом работа при сниженных температурах приводит к значительному падению экономичности и срока службы оборудования.
- Общим недостатком тепловых насосов является сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве не более +50 °С, причём, чем выше температура нагреваемой воды, тем меньше эффективность и надёжность теплового насоса.
- Потребность в дорогостоящем и квалифицированном обслуживании котельных на базе ТН.
- Системы только кондиционирования значительно проще, надежнее, дологовечнее и в несколько раз дешевле, чем системы объединяющие функцию отопления и кондиционирования на тепловых насосах, способных работать ниже -22 0С.
В особенности это касается более дешевых систем на базе воздушных ТН. Например тепловой насос, рассчитанный на отопление и кондиционирование помещения площадью 20-25 м2 и способный работать при -15 0С стоит от 2000 $ (80 $/м2), кондиционер такого же уровня стоит 450 $ (18 $/м2)