Геотермальное отопление для дома — стоимость работ под ключ. Все правда о тепловых насосах

Максимально простые в исполнении блочные, энергоэффективные и компактные инженерные решения - это основная цель компании «ТРИА Комплекс инженерных систем» в реализации инженерных систем. Данный подход к их созданию не исключает также высокой скорости монтажа инженерного оборудования и его быстрого ввода в эксплуатацию.

Здесь мы рассмотрим задачу создания для ряда строений на одной территории теплового пункта, который может традиционно занимать отдельное помещение. Здесь будет предложено компактное решение для создания индивидуального теплового пункта (ИТП) размером с чемодан, который легко встраивается в стену, как коллекторный шкаф системы отопления.

Итак, перед заказчиком стоит задача обеспечить теплом и горячей водой несколько небольших построек на территории, прилегающей к частному загородному дому или коттеджу. Эти постройки могут быть разные: домик охраны, баня, здание спорт-площадки и инвентаря, дом прислуги, гостевой домик и так далее. Для этого скорее всего придется организовывать в каждой из таких построек тепловой пункт.

О тепловом пункте

Здесь придется прояснить и пояснить некоторые вопросы, связанные с данными техническими решениями.

Почему так часто в повседневной жизни все говорят про котлы и котельные, а про тепловые пункты говорят только инженеры? Чем котельная отличается от теплового пункта?

Тепловой пункт и котельная - это, по-сути, одно и тоже. Отличаются они только тем, что в котельной есть теплогенерирующий агрегат (он же котел), а в тепловом пункте его нет. В тепловой пункт только приходят трубы с теплоносителем, а дальше этот теплоноситель распределяется на нужды внутренних инженерных систем.

Для того, чтобы готовить горячую воду, теплоноситель для отопления и теплого пола, необходимо установить оборудование теплового пункта, под который придется выделить отдельное помещение.

Дело в том, что оборудование теплового пункта включает внушительный функционал инженерного оборудования, в который входит целый комплекс труб и теплообменников, которые и готовят для каждой инженерной системы воду требуемой температуры.

Здесь мы расскажем по порядку, что происходит в тепловом пункте. С помощью простых слов и предложений мы коротко поясним суть происходящих в нем процессов, а эти знания помогут заказчику быстрее разобраться с оборудованием теплового пункта, затратами на его создание и другими вопросами.

Итак, на входе в тепловой пункт приходят две трубы: труба с холодной водой и труба теплового ввода с горячей (тепловые станции могут получать воду до 90°С).

Готовит теплоноситель для напольного отопления

По трубе теплового ввода тепловой пункт получает теплоноситель от системы теплоснабжения из централизованной котельной (вода может иметь температуру 90°С), затем для системы теплого пола в специальных теплообменниках понижает температуру теплоносителя, которая не может быть очень высокой, иначе ходьба по горячему «теплому полу» будет похожа на хождение по горящим углям. Кстати, температура теплоносителя в системе напольного отопления составляет от 30 до 50°С.

Нагревает горячую воду

Для нужд горячего водоснабжения в тепловом пункте происходит нагрев холодной воды за счет получения энергии от теплоносителя, пришедшего по трубе теплового ввода.

Готовит теплоноситель для системы отопления коттеджа

Ну и для системы отопления коттеджа в тепловом пункте через теплообменник происходит нагрев теплоносителя в циркуляционном контуре системы отопления, вода в котором также постоянно циркулирует, чтобы радиаторы всегда были горячими. Нагрев производится от рециркулирующей линии теплового ввода.

Понятно теперь, что функционал теплового пункта очень насыщен, оборудование для его размещения требует определенного места.

Теперь раскроем возможные варианты теплоснабжения коттеджей и частных загородных домов.

Существует два основных варианта организации теплотрасс и тепловых пунктов в такого рода постройках.

1-й вариант теплоснабжения

Например, домики в коттеджном поселке выходного дня на территории одного участка обычно отапливаются централизовано. Выглядит это так.

Здесь к постройкам идут три трубы: это подача-обратка теплоснабжения и холодная вода.

В этом случае для подготовки горячей воды для душей и кранов холодная вода будет греться на месте, поэтому нужен бойлер.

2-й вариант теплоснабжения

В больших городах используется другой вариант теплоснабжения частных домов и коттеджей. Здесь прокладывают еще трубу горячего и циркуляционного водоснабжения. Схематически этот вариант теплоснабжения можно представить так:

На рисунке видно пять труб:

это подача-обратка теплоснабжения,
холодная вода,
горячая вода
и рециркуляция (если бы не было рециркуляционный линии на горячую воду, то горячая вода в трубе бы остывала, и, открыв кран, пришлось бы долго ждать, когда пойдет эта самая горячая вода, перед тем, как принять ванну).

Во втором случае можно не выделять место под бойлер и сэкономить место в тепловом пункте.

Наша основная задача - минимизировать место под этот самый тепловой пункт, экономя площадь помещений, путем применения эффективных инженерных решений, а также самого современного и компактного оборудования.

Таким образом, чтобы минимизировать площадь помещения теплового пункта, необходимо убрать из него бойлер. Но в этом случае у нас появляется еще две трубы теплотрассы для горячей воды и рециркуляции, что, несомненно, влечет за собой затраты на земляные работы и материал для труб.

Майбес для компактных тепловых пунктов

Чтобы не усложнять инженерное решение и остаться с теплотрассой, как в первом варианте, можно использовать решение на базе оборудования немецкой компании Meibes . Meibes давно известна своими решениями в области техники быстрого монтажа.

Решение строится на базе использования станций для индивидуального отопления. Станции также применимы для поквартирного отопления и учета теплоты. Внешний вид станции показан ниже.

Станции Meibes LogoTherm (в частности LogoComfort RUS) позволяют производить отопление помещений как водяными отопительными приборами, так и системой «теплый пол», обеспечивая приготовление горячей воды в параллельном режиме. Отопительной нагрузки станции в 25 кВт хватит для отопления квартиры или коттеджа, частного дома или другого здания площадью до 200 м². Станция также может обеспечить параллельную подготовку до 17 литров горячей воды в минуту при нагреве ее на 45К.

К станции можно подключить «теплый пол» параллельно к трубам отопления. Для этого достаточно поставить рядом небольшой коллекторный шкаф с гребенкой для системы напольного отопления совместно с узлом понижения температуры.

Этой осенью наблюдается обострение в сети по поводу тепловых насосов и их применения для отопления загородных домов и дач. В загородном доме, который я построил своими руками, с 2013 года установлен такой тепловой насос. Это полупромышленный кондиционер, способный эффективно работать на обогрев при уличной температуре до -25 градусов по Цельсию. Он является основным и единственным отопительным прибором в одноэтажном загородном доме общей площадью 72 квадратных метра.

2. Коротко напомню предысторию. Четыре года назад был куплен участок 6 соток в садовом товариществе, на котором, я, своими руками, без привлечения наемной рабочей силы, построил современный энергоэффективный загородный дом. Предназначение дома - вторая квартира, расположенная на природе. Круглогодичная, но не постоянная эксплуатация. Требовалась максимальная автономность в совокупности с простой инженерией. В районе расположения СНТ отсутствует магистральный газ и на него рассчитывать не стоит. Остается привозное твердое или жидкое топливо, но все эти системы требуют сложной инфраструктуры, стоимость возведения и содержания которой сопоставимо с прямым отоплением электричеством. Таким образом выбор уже был частично предопределен - электрическое отопление. Но здесь возникает второй, не менее важный момент: ограничение электрических мощностей в садовом товариществе, а также достаточно высокие тарифы на электроэнергию (на тот момент - не «сельский» тариф). По факту на участок выделено 5 квт электрической мощности. Единственный выход в данной ситуации - использовать тепловой насос, который позволит сэкономить на отоплении примерно в 2,5-3 раза, по сравнению с прямой конвертацией электрической энергии в тепловую.

Итак, переходим к тепловым насосам. Они различаются по тому, откуда они забирают тепло и по тому, куда его отдают. Важный момент, известный из законов термодинамики (8 класс средней школы) - тепловой насос не производит тепло, он его переносит. Именно поэтому его КОП (коэффициент преобразования энергии) всегда больше 1 (то есть тепловой насос всегда отдает тепла больше, чем потребляет из сети).

Классификация тепловых насосов следующая: «вода - вода», «вода - воздух», «воздух - воздух», «воздух - вода». Под «водой» указываемой в формуле слева подразумевается отбор тепла от жидкого циркулирующего теплоносителя проходящего по трубам находящимся в земле или водоеме. Эффективность таких систем практически не зависит от времени года и температуры окружающего воздуха, но они требуют дорогостоящих и трудоемких земляных работ, а также наличие достаточных свободных площадей под укладку грунтового теплообменника (на котором, впоследствии будет плохо что-либо расти летом, ввиду вымораживания грунта). Под «водой» указываемой в формуле справа подразумевается отоплительный контур, находящийся внутри здания. Это может быть как система радиаторов, так и жидкостные теплые полы. Такая система также потребует сложных инженерных работ внутри здания, но при этом имеет и свои плюсы - с помощью такого теплового насоса можно заодно получить горячую воду в доме.

Но самым интересной выглядит категория тепловых насосов класса «воздух - воздух». По сути это самые обычные кондиционеры. Во время работы на обогрев они забирают тепло из уличного воздуха и переносят его на воздушный теплобменник находящийся внутри дома. Несмотря на некоторые недостатки (серийные модели не могут работать при температурах окружающего воздуха ниже -30 градусов по Цельсию), они имеют колоссальное преимущество: такой тепловой насос очень легко установить и его стоимость сопоставима с обычным электрическим отоплением с помощью конвекторов или электрокотла.

3. На основании этих рассуждений был выбран канальный полупромышленный кондиционер Mitsubishi Heavy, модель FDUM71VNX. По состоянию на осень 2013 года, комплект состоящий из двух блоков (внешний и внутренний) стоил 120 тысяч рублей.

4. Внешний блок установлен на фасаде с северной стороны дома, там где меньше всего ветра (это важно).

5. Внутренний блок установлен в холле под потолком, от него с помощью гибких шумоизолированных воздуховодов обеспечена подача горячего воздуха во все жилые помещения внутри дома.

6. Т.к. подача воздуха находится под потолком (организовать подачу горячего воздуха около пола в каменном доме решительно невозможно), то очевидно, что забирать воздух нужно на полу. Для этого с помощью специального короба забор воздуха был опущен на пол в коридоре (во всех межкомнатных дверях также установлены переточные решетки в нижней части). Рабочий режим - 900 кубометров воздуха в час, за счет постоянной и стабильной циркуляции совершенно нет разницы по температуре воздуха между полом и потолком в любой части дома. Если быть точным, то разница составляет 1 градус по Цельсию, это даже меньше, чем при использовании настенных конвекторов под окнами (с ними перепад температуры между полом и потолком может достигать 5 градусов).

7. Кроме того, что внутренний блок кондиционера за счет мощной крыльчатки способен прогонять в режиме рециркуляции большие объемы воздуха по дому, не нужно забывать о том, что для людей наобходим свежий воздух в доме. Поэтому система отопления также выполняет роль системы вентиляции. По отдельному воздушному каналу с улицы в дом подается свежий воздух, который при необходимости подогревается (в холодное время года) с помощью автоматики и канального ТЭНа.

8. Раздача горячего воздуха осуществляется через вот такие решетки, расположенные в жилых комнатах. Также стоит обратить внимание на то, что в доме нет ни одной лампы накаливания и используются исключительно светодиоды (запомните этот момент, это важно).

9. Отработанный «грязный» воздух удаляется из дома через вытяжку в санузле и на кухне. Горячая вода готовится в обычном накопительном водонагревателе. Вообще, это достаточно большая статья расходов, т.к. колодезная вода очень холодна (от +4 до +10 градусов по Цельсию в зависимости от времени года) и кто-то может резонно заметить, что можно использовать солнечные коллекторы для нагрева воды. Да, можно, но стоимость вложений в инфраструктуру такова, что за эти деньги можно греть воду напрямую электричеством в течение 10 лет.

10. А это - «ЦУП». Главный и основной пульт управления воздушным тепловым насосом. У него есть различные таймеры и простейшая автоматика, но мы используем только два режима: вентиляция (в теплое время года) и нагрев (в холодное время года). Построенный дом оказался настолько энергоэффективным, что кондиционер в нём ни разу не использовался по прямому назначению - для охлаждения дома в жару. В этом большую роль сыграло и светодиодное освещение (теплоотдача от которого стремится к нулю) и очень качественное утепление (шутка ли, после обустройства газона на крыше нам даже пришлось этим летом использовать тепловой насос для обогрева дома - в дни, когда среднесуточная температура опускалась ниже +17 градусов по Цельсию). В доме круглогодично поддерживается температура не ниже +16 градусов по Цельсию, независимо от наличия в нём людей (когда в доме люди, то температура устанавливается +22 градуса по Цельсию) и никогда не выключается приточная вентиляция (потому, что лень).

11. Счетчик технического учета электроэнергии был установлен осенью 2013 года. То есть ровно 3 года назад. Нетрудно подсчитать, что среднегодовое потребление электрической энергии составляет 7000 квтч (на самом деле сейчас эта цифра немного меньше, т.к. в первый год расход был большим из-за использования осушителей во время отделочных работ).

12. В заводской комплектации кондиционер способен работать на обогрев при температуре окружающего воздуха не ниже -20 градусов по Цельсию. Для работы при более низких температурах требуется доработка (на самом деле она актуальна при эксплуатации даже при температуре -10, если на улице высокая влажность) - установка греющего кабеля в дренажный поддон. Это необходимо для того, чтобы после цикла разморозки внешнего блока вода в жидком состоянии успела покинуть дренажный поддон. Если она не успеет это сделать, то в поддоне будет намерзать лед, который впоследствии выдавит раму с вентилятором, что, вероятно, приведет к обламыванию лопастей на нём (можете посмотреть фотографии обломанных лопастей в интернете, я сам с этим чуть не столкнулся т.к. положил греющий кабель не сразу).

13. Как я уже упоминал выше - в доме везде используется исключительно светодиодное освещение. Это важно, когда речь заходит о кондиционировании помещения. Возьмем стандартную комнату, в которой расположено 2 светильника, по 4 лампы в каждом. Если это лампы накаливания мощностью 50 ватт, то суммарно они потребляют 400 ватт, в то время как светодиодные лампы будут потреблять менее 40 ватт. А вся энергия, как мы знаем из курса физики, в конечном итоге все равно превращается в тепловую. То есть освещение на лампах накаливания это такой неплохой обогреватель средней мощности.

14. Теперь поговорим о том, как работает тепловой насос. Всё, что он делает - переносит тепловую энергию из одного места в другое. Именно по такому принципу работают и холодильники. Они переносят тепло из холодильной камеры в помещение.

Есть такая хорошая загадка: Как изменится температура в комнате, если в ней оставить включенный в розетку холодильник с открытой дверцей? Правильный ответ - температура в комнате будет расти. Для просты понимания это объяснить можно так: комната это замкнутый контур, в него по проводам поступает электричество. Как мы знаем энергия в конечном итоге превращается в тепловую. Именно поэтому температура в комнате и будет расти, ведь в замкнутый контур извне поступает электричество и в нём же остается.

Немного теории. Теплота это форма энергии, которая передается между двумя системами из-за разницы температур. При этом тепловая энергия переходит из места с высокой температурой к месту с более низкой температурой. Это естественный процесс. Перенос тепла может осуществляться за счет теплопроводности, теплового излучения или путём конвекции.

Существует три классических агрегатных состояния вещества, преобразование между которыми осуществляется в результате изменения температуры или давления: твердое, жидкое, газообразное.

Для изменения агрегатного состояния тело должно либо получить, либо отдать тепловую энергию.

При плавлении (переход из твердого состояния в жидкое) поглощается тепловая энергия.
При испарении (переход из жидкого состояния в газообразное) поглощается тепловая энергия.
При конденсации (переход из газообразного состояния в жидкое) выделяется тепловая энергия.
При кристаллизации (переход из жидкого состояния в твердое) выделяется тепловая энергия.

Тепловой насос использует в работе два переходных режима: испарение и конденсацию, то есть оперирует веществом, находящимся либо в жидком, либо в газообразном состоянии.

15. В качестве рабочего тела в контуре теплового насоса используется хладагент R410a. Это фторуглеводород, закипающий (переход из жидкого состояния в газообразное) при очень низкой температуре. А именно, при температуре - 48,5 градусов по Цельсию. То есть, если обычная вода при нормальном атмосферном давлении кипит при температуре +100 градусов по Цельсию, то фреон R410a кипит при температуре почти на 150 градусов ниже. Более того, при сильно отрицательной температуре.

Именно это свойство хладагента используется в тепловом насосе. Путем целеправленного измерения давления и температуры ему можно придать необходимые свойства. Либо это будет испарение при температуре окружающей с поглощением тепла, либо конденсации при температуре окружающей среды с выделением тепла.

16. Вот как выглядит контур циркуляции теплового насоса. Его основные компоненты: компрессор, испаритель, расширительный клапан и конденсатор. Хладагент циркулирует в замкнутом контуре теплового насоса и попеременно меняет свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и обратно. Именно хладагент передает и переносит тепло. Давление в контуре всегда избыточно по сравнению с атмосферным.

Как это работает?
Компрессор всасывает холодный газообразный хладагент низкого давления поступающий из испарителя. Компрессор сжимает его под высоким давлением. Температура повышается (тепло от работы компрессора также добавляется к хладагенту). На этом этапе мы получается газообразный хладагент высокого давления и высокой температуры.
В таком виде он поступает в конденсатор, обдуваемый более холодным воздухом. Перегретый хладагент отдает свое тепло воздуху и конденсируется. На этом этапе хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и со средней температурой.
Далее хладагент поступает в расширительный клапан. В нём происходит резкое снижение давления, вследствие расширения объема, который занимает хладагент. Уменьшение давления приводит к частичному испарению хладагента, что в свою очередь снижает температуру хладагента ниже температуры окружающей среды.
В испарителе давление хладагента продолжает снижаться, он еще сильнее испаряется, а необходимое для этого процесса тепло отбирается от более теплого наружного воздуха, который при этом охлаждается.
Полностью газообразный хладагент снова поступает в компрессор и цикл замыкается.

17. Попробую еще раз объяснить попроще. Хладагент кипит уже при температуре -48,5 градусов по Цельсию. То есть, условно говоря при любой более высокой температуре окружающей среды он будет иметь избыточное давление и в процессе испарения забирать тепло из окружающей среды (то есть уличного воздуха). Есть хладагенты используемые в низкотемпературных холодильниках, у них температура кипения еще ниже, вплоть до -100 градусов по Цельсию, но его не получится использовать для работы теплового насоса на охлаждение помещения в жару из-за очень высокого давления при высоких температурах окружающей среды. Хладагент R410a это некий баланс между возможностью работы кондиционера как на нагрев, так и охлаждение.

Вот, кстати, хороший документальный фильм снятый в СССР и рассказывающий о том, как устроен тепловой насос. Рекомендую.

18. Любой ли кондиционер можно использовать для работы на обогрев? Нет, не любой. Хотя на фреоне R410a и работают почти все современные кондиционеры, не менее важны и другие характеристики. Во-первых кондиционер должен иметь четырехходовой клапан, позволяющий так сказать переключиться на «реверс», а именно поменять местами конденсатор и испаритель. Во-вторых, обратите внимание, что компрессор (он расположен справа снизу) находится в теплоизолированном кохуже и имеет электрический подогрев картера. Это нужно для того, чтобы всегда поддерживать положительную температуру масла в компрессоре. По факту, при температуре окружающей среды ниже +5 градусов по Цельсию даже в выключенном состоянии кондиционер потребляет 70 ватт электрической энергии. Второй, важнейший момент - кондиционер должен быть инверторным. То есть и компрессор и электромотор крыльчатки должны иметь возможность изменять производительность в процессе работы. Именно это позволяет тепловому насосу эффективно работать на обогрев при наружной температуре ниже -5 градусов по Цельсию.

19. Как мы знаем, на теплообменнике внешнего блока, который является испарителем во время работы на обогрев, происходит интенсивное испарение хладагента с поглощением тепла из окружающей среды. Но в уличном воздухе находятся пары воды в газообразном состоянии, которые конденсируются, а то и кристаллизуются на испарителе из-за резкого снижения температуры (уличный воздух отдает свою теплоту хладагенту). А интенсивное обмерзание теплообменника приведет к снижению эффективности теплоосъема. То есть, по мере снижения температуры окружающей среды необходимо «притормозить» и компрессор и крыльчатку, чтобы обеспечить наиболее эффективный теплосъем на поверхности испарителя.

Идеальный тепловой насос работающий только на обогрев должен иметь площадь поверхности внешнего теплообменника (испарителя) в несколько раз превышающую площадь поверхности внутреннего теплообменника (конденсатора). На практике мы возращаемся к тому самому балансу, что тепловой насос должен уметь работать как на обогрев, так и охлаждение.

20. Слева можно видеть практически полностью покрытый инеем внешний теплообменник, кроме двух секций. В верхней, не замерзшей, секции фреон имеет еще достаточно высокое давление, что не позволяет ему эффективно испаряться с поглощением тепла из окружающей среды, в нижней же секции он уже перегрет и не может больше забирать тепло извне. А фотография справа дает ответ на вопрос почему внешний блок кондиционера был установлен на фасаде, а не спрятан от глаз на плоской кровле. Именно из-за воды, которую нужно отводить от дренажного поддона в холодное время года. Отводить эту воду с кровли было бы значительно сложнее, чем с отмостки.

Как я уже писал, во время работы на обогрев при отрицательной температуре на улице испаритель на внешнем блоке обмерзает, на нём кристаллизуется вода из уличного воздуха. Эффективность обмерзшего испарителя заметно снижается, но электроника кондиционера в автоматическом режиме контролирует эффективность теплосъема и периодически переключает тепловой насос в режим разморозки. По сути режим разморозки это прямой режим кондиционирования. То есть из помещения забирается тепло и переносится на внешний, обмерзший теплообменник, что растопить на нём лед. В это время вентилятор внутреннего блока работает на минимальной скорости, а из воздуховодов внутри дома поступает прохладный воздух. Цикл разморозки обычно длится 5 минут и происходит каждые 45-50 минут. Ввиду высокой тепловой инерционности дома, никакого дискомфорта во время разморозки не ощущается.

21. Вот таблица теплопроизводительности данной модели теплового насоса. Напомню, что номинальное потребление энергии составляет чуть более 2 кВт (ток 10А), а теплоотдача колеблется от 4 кВт при -20 градусах на улице, до 8 кВт при уличной температуре +7 градусов. То есть коэффициент конвертации составляет от 2 до 4. Именно во сколько раз тепловой насос позволяет экономить энергию по сравнению с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую.

Кстати, есть еще один интересный момент. Ресурс у кондиционера при работе на обогрев в разы выше, чем при работе на охлаждение.

22. Осенью прошлого года я установил счетчик электрической энергии Smappee, который позволяет вести статистику энергопотребления по месячно и предоставляет более менее удобную визуализацию проведенных измерений.

23. Smappee был установлен ровно год назад, в последних числах сентября 2015 года. Он также пытается показать стоимость электрической энергии, но делает это исходя из заданных вручную тарифов. А с ними есть важный момент - как известно, у нас повышают цены на электроэнергию 2 раза в год. То есть за представленный период измерений тарифы менялись 3 раза. Поэтому не будем обращать внимание на стоимость, а подсчитаем количество потребленной энергии.

На самом деле с визуализацией графиков потребления у Smappee есть проблемы. Например, самый короткий столбец слева это потребление за сентябрь 2015 года (117 квтч), т.к. у разработчиков что-то пошло не так и на экране за год почему-то 11, а не 12 столбцов. Но суммарные цифры потребления подсчитаны безошибочно.

А именно, 1957 квтч за 4 месяца (включая сентябрь) в конце 2015 года и 4623 квтч за весь 2016 год с января по сентябрь включительно. То есть суммарно было израсходовано 6580 квтч на ВСЁ жизнеообеспечение загородного дома, который круглогодично отапливался, независимо от нахождения в нём людей. Напомню, что летом этого года впервые пришлось использовать тепловой насос для обогрева, а на охлаждение летом он не работал ни разу за все 3 года эксплуатации (кроме автоматических циклов разморозки, разумеется). В рублях, по текущим тарифам в Московской области это менее 20 тысяч рублей в год или около 1700 рублей в месяц. Напомню, что в эту сумму входит: отопление, вентиляция, нагрев воды, плита, холодильник, освещение, электроника и техника. То есть это фактически в 2 раза дешевле, чем ежемесячная плата за квартиру в Москве аналогичной площади (разумеется без учета взносов на содержание, а также сборов на капитальный ремонт).

24. А теперь давайте подсчитаем сколько же денег позволил сэкономить тепловой насос в моём случае. Сравнивать будем электрическим отоплением, на примере электрокотла и радиаторов. Считать буду по докризисным ценам, которые были на момент установки теплового насоса осенью 2013 года. Сейчас тепловые насосы подорожали из-за обвала курса рубля, а техника вся импортная (лидеры по производству тепловых насосов - японцы).

Электрическое отопление:
Электрический котел - 50 тыс рублей
Трубы, радиаторы, фитинги и т.д. - еще 30 тыс. рублей. Итого материалов на 80 тысяч рублей.

Тепловой насос:
Канальный кондиционер MHI FDUM71VNXVF (внешний и внутренний блок) - 120 тыс. рублей.
Воздуховоды, адаптеры, теплоизоляция и т.д. - еще 30 тыс. рублей. Итого материалов на 150 тысяч рублей.

Установка своими руками, но в обоих случаях по времени это примерно одинаково. Итого «переплата» за тепловой насос по сравнению с электрокотлом: 70 тысяч рублей.

Но это не всё. Воздушное отопление с помощью теплового насоса это заодно кондиционер в теплое время года (то есть кондиционер все равно нужно ставить, так ведь? значит добавим еще минимум 40 тысяч рублей) и вентиляция (обязательна в современных герметичных домах, еще минимум 20 тысяч рублей).

Что имеем? «Переплата» в комплексе составляет всего 10 тысяч рублей. Это еще только на стадии ввода системы отопления в эксплуатацию.

А дальше начинается эксплутация. Как я уже писал выше, в самые холодные зимние месяцы коэффициент преобразования составляет 2,5, а в межсезонье и летом можно принять его равным 3,5-4. Возьмем усредненный годовой СОР равный 3. Напомню, что за год в доме расходуется 6500 квтч электрической энергии. Это суммарное потребление на все электрические приборы. Возьмем для простоты расчетов по минимуму, что тепловой насос потребляет из этой суммы всего лишь половину. То есть 3000 квтч. При этом в среднем за год он отдал 9000 квтч тепловой энергии (6000 квтч «притащил» с улицы).

Переведем перенесенную энергию в рубли, предположив, что 1 квтч электрической энергии стоит 4,5 рубля (усредненный дневной/ночной тариф в Московской области). Получаем 27000 рублей экономии, по сравнению с электрическим отоплением только за первый год эксплуатации. Вспомним, что разница на стадии ввода системы в эксплуатацию составляла всего 10 тысяч рублей. То есть уже за первый год эксплуатации тепловой насос СЭКОНОМИЛ мне 17 тысяч рублей. То есть он окупился в первый же год эксплуатации. При этом напомню, что это не постоянное проживание, при котором экономия была бы еще больше!

Но не забываем про кондиционер, который конкретно в моем случае не потребовался ввиду того, что построенный мною дом оказался переутепленным (хотя и используется однослойная стена из газобетона без дополнительного утепления) и он просто не нагревается летом на солнце. То есть скинем 40 тысяч рублей из сметы. Что имеем? ЭКОНОМИТЬ на тепловом насосе в таком случае я стал не с первого года эксплуатации, а со второго. Не велика разница-то.

Но если мы возьмем тепловой насос класса «вода-вода» или даже «воздух-вода», то цифры в смете будут совершенно иными. Именно поэтому тепловой насос «воздух-воздух» это лучшее соотношение цена/эффективность на рынке.

25. И напоследок несколько слов про электрические отопительные приборы. Меня замучали вопросами о всяких инфракрасных обогревателях и нано-технологиях не сжигающих кислород. Отвечу коротко и по делу. Любой электрический обогреватель имеет КПД 100%, то есть вся электрическая энергия переходит в тепловую. На самом деле это касается любых электрических приборов, даже электрическая лампочка дает тепло ровно в том количестве, в котором она его получила из розетки. Если же говорить про инфракрасные обогреватели, то их преимущество заключается в том, что они греют предметы, а не воздух. Поэтому самое разумное применение для них - обогрев на открытых верандах в кафе и на автобусных остановках. Там, где есть необходимость передать тепло напрямую предметам/людям, минуя нагрев воздуха. Аналогичная история про сжигание кислорода. Если где-то в рекламном проспекте вы видите эту фразу, знайте - производитель держит покупателя за лоха. Горение это реакция окисления, а кислород это окислитель, то есть он сам себя сжечь не может. То есть это все бред дилетантов, прогулявших уроки физики в школе.

26. Еще одним вариантом экономии энергии при электрическом отоплении (не важно, прямой конвертацией или с помощью теплового насоса) является использование теплоемкости ограждающих конструкций (или же специального теплоаккумулятора) для накопления тепла при использовании дешевого ночного электрического тарифа. Именно с этим я и буду экспериментировать этой зимой. По моим предварительным расчетам (с учетом того, что в ближайший месяц я буду платить по сельскому тарифу на электроэнергию, т.к. строение уже зарегистрировано как жилой дом), даже несмотря на рост тарифов на электроэнергию, в следующем году я заплачу за содержание дома менее 20 тысяч рублей (за всю потребленную электрическую энергию на отопление, нагрев воды, вентиляцию и технику с учетом того, что в доме круглогодично поддерживается температура примерно 18-20 градусов тепла, независимо от того есть ли в нём люди).

Что в итоге? Тепловой насос в виде низкотемпературного кондиционера класса «воздух-воздух» это самый простой и доступный способ экономии на отоплении, что вдвойне может быть актуально при существовании лимита электрических мощностей. Я полностью доволен установленной отопительной системой и не испытываю какого-либо дискомфорта от её эксплуатации. В условиях Московской области использование воздушного теплового насоса полностью себя оправдывает и позволяет окупить инвестиции не позднее, чем через 2-3 года.

Кстати, не забывайте что у меня еще есть Instagram, в котором я публикую ход работ практически в реальном времени -

Когда-то давно каждый дом обогревался собственным очагом, потом наступила эпоха гигантских теплоцентралей. Теперь же идёт обратный процесс - всё больше семей в развитых странах приобретают миниатюрные устройства, способные заметно уменьшить сумму счетов за электроэнергию и заодно обеспечить обогрев дома и доставку горячей воды зимой.

Одновременная генерация электричества и тепла - идея очень старая. Собственно, по такой схеме, позволяющей более полно использовать энергию топлива, работают теплоэлектроцентрали. Но если в дома электричество доставляется с более-менее низкими потерями, то потери тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения довольно велики. Особенно в России, где зимой зачастую подземные тепловые трассы отлично видны на поверхности - на них нет снега.

На Западе давно развивается альтернативное направление в снабжении зданий электричеством и теплом - сравнительно небольшие комбинированные станции, обеспечивающие тепловой и электрической энергией группы домов, больницы или небольшие предприятия. А за последние несколько лет децентрализация в этой области достигла своего логического завершения - появления необычайно компактных домашних теплоэлектростанций.

На кухне генераторы типа MicroCHP можно спутать со стиральной или посудомоечной машиной, благо размеры и внешность - такие же и шума — почти нет. Впрочем иногда эти машины ставят в подвале — с глаз долой (фото с сайта treehugger.com).

Называются они «Микро-комбинированные теплоэнергетические устройства» (Micro Combined Heat and Power — MicroCHP). В их основе лежат очень маленькие и исключительно тихие ДВС (в редких моделях - стирлинги), соединённые с небольшим генератором. Работают они на природном газе, благо газовые сети широко распространены, а многие дома оборудованы газовыми плитами.

Главная изюминка MicroCHP - в букве «C», означающей «комбинированные». Вспомните, что КПД двигателя внутреннего сгорания - порядка 30%, остальная энергия сгоревшего топлива в буквальном смысле улетает в трубу. А в MicroCHP она не теряется зря: нагревает воду в водопроводе или воздух в доме, а во многих моделях - и то и другое сразу. Эти агрегаты производят около пяти фирм из Японии, Новой Зеландии, Европы и, с недавних пор, США.

Выгода очевидна - MicroCHP обеспечивает дом электричеством и теплом при минимальных эксплуатационных затратах (начальная цена установки - другой вопрос, и об этом - ниже).

В часы, когда потребляется минимум электроэнергии, домашняя электростанция может поставлять электричество в распределительную сеть города или района. Благо рассчитаны такие устройства чуть не на круглосуточную работу, а их движки сконструированы так, что имеют высокий моторесурс.

Дальше всё зависит от разумности местных законов и расторопности энергокомпаний. Современные электронные счётчики позволяют не только регистрировать энергию, забранную домом из сети, но и вычитать из неё энергию, поставленную в обратном направлении - из дома в сеть. А счета выписывать только за разницу в этих величинах.

Схема работы MicroCHP. Фиолетовым показаны газовые трубы. Печь (указана её эффективность) потребляет газ лишь при лютом морозе, а обычно нагревает воздух исключительно за счёт бросового тепла, которое передается от стоящего рядом ДВС. Топливная эффективность комбинированного генератора показана суммарная - по выработке электричества и тепла для дома (иллюстрация Climate Energy).

Такая схема уже давно работает во многих странах, она была отработана ещё на домашних хозяйствах, установивших солнечные батареи или ветряки в качестве дополнительных генераторов электричества.

Десятки тысяч домов в Японии и Европе уже оснащены различными моделями портативных комбинированных теплоэлектрогенераторов, а недавно системы MicroCHP начали завоевание Нового Света с установки первых таких машин у нескольких семей.

В частности, речь идёт о вариации MicroCHP, созданной японской компанией Honda совместно с американской Climate Energy .

Этот MicroCHP соединил в себе японский ДВС-электрогенератор (также работающий на природном газе) с американским газовым нагревателем.

Основной режим устройства - работа только ДВС. Он поставляет 1,2 киловатта электричества, а его теплообменник обеспечивает обогрев дома.

Комбинированный электро- и теплогенератор Honda невелик по размерам. Благодаря продуманной конструкции его работу сопровождает крайне низкий шум - сопоставимый с очень тихим разговором. По уровню звука разница с переносными бензиновыми электрогенераторами - многократная. Справа: японско-американский комплект от компании Climate Energy: тот же комбинированный ДВС-генератор и подогреватель воздуха, работающий с японским аппаратом в тандеме (фото Honda).

Суммарный КПД этого комбинированного генератора, в зависимости от нагрузки, составляет 83-90%, то есть такая доля энергии, содержащейся в метане, превращается в электричество и тепло для дома.

А поскольку природный газ - топливо сравнительно недорогое, выгода в сравнении со 100-процентной покупкой электричества в сети очевидна. Ну и газовые компании не в накладе: потребители платят по газовому счётчику.

В самый же пик морозов, когда бросового тепла от ДВС уже не будет хватать для поддержания в доме нормальной температуры, хозяева этого японско-американского агрегата могут включить дополнительно газовый обогреватель, встроенный в систему.

Такая комбинация воздухонагревателя и ДВС-генератора выбрасывает на 30% меньше углекислого газа на каждый джоуль выработанной в сумме электрической и тепловой энергии по сравнению с классической схемой с использованием централизованной теплоэлектростанции.

MicroCHP от Honda со снятой стенкой (фото Honda).

Увы, сами MicroCHP недёшевы - модель, генерирующая киловатт электричества плюс тепло, достаточное для коттеджа в три спальни, стоит $13 тысяч. Система на несколько киловатт электрической мощности стоит уже $20 тысяч.

С другой стороны, если речь идёт о постройке нового дома, для которого и так пришлось бы покупать системы обогрева помещений и нагрева воды в водопроводе, из этой суммы нужно вычесть более половины - ведь MicroCHP заменяет собой эти отдельные устройства.

Далее нужно учесть, что в ночные часы работающий генератор «продаёт» электричество местной сетке. В США, к примеру, такая 1-киловаттная установка уменьшает суммарный счёт за электричество примерно на $800 в год. Стало быть, комбинированный агрегат окупится лет за семь. Дальше - чистая экономия.

Да и всем прочим от таких аппаратов есть выгода: ведь общие выбросы вредных веществ сокращаются. Уменьшается нагрузка на большие электростанции, энергосети могут меньше беспокоиться о перегрузках в часы пик.

Так что круг замкнулся. Разве только «домашний очаг» теперь больше похож на стиральную машину. Разумеется, если не принимать во внимание популярные домашние камины. Но они несут, по большей части, декоративную функцию.

Популярность автономных коммуникаций растет из года в год. Причина – бесперебойное возобновляемое пользование ресурсом – водой, теплом, электричеством – по низкой себестоимости. Тем не менее ряд сложностей есть и прежде, чем решаться на установку какой-либо системы следует ознакомиться с требованиями к ней. Сегодня речь о геотермальном отоплении дома и стоимости под ключ.

Виды геотермальных систем отопления

Принцип получения тепловой энергии состоит в сборе ее из недр земли или водоема. В зимний период природные ресурсы способны накапливать тепло в толще грунта или незамерзающей воде. Оно посредством комплектующих системы выводится на поверхность и расходуется на бытовые нужды. Работа основана на продвижении в коллекторах и трубах особого теплоносителя – фреона и схожа с процессами происходящим в холодильнике. Забор тепла из недр почвы или водоема, отдача трубной разводке, повторяющийся цикл.

Комплектация системы состоит из следующего:

Тепловой насос . Его задача генерировать перекачку тепла из грунта или водоема в систему домашнего теплоснабжения.
Магистрали . Разводка уходит в глубину грунта вертикально или располагается в толще земли горизонтально.
Фреон – теплоноситель . Вскипая при низких температурах, он поднимается по магистральному трубопроводу, чтобы, в свою очередь, отдать тепло воде, циркулирующей по радиаторам.

Кажущая простота системы, тем не менее сложна в установке – ею занимаются только профессионалы.

Варианты обустройства геотермального отопления

Система прокладывается несколькими способами, требующими определенных территориальных условий. Например:

Горизонтально, ниже уровня промерзания земли . Для такого варианта требуется внушительная придомовая территория, исключающая насаждения, постройки и сам дом. Иначе, количества тепла, произведенного тепловым насосом, будет недостаточно для комфортной оптимальной температуры.
Горизонтально по дну водоема . Считается самым экономически выгодным, так как температура воды зимой больше чем у грунта, следовательно, энергоэффективность лучше. Не требуется снимать слой почвы у дома, что располагает к обустройству территории. Но способ выгоден владельцам участков, чья недвижимость расположена в непосредственной близости от источника воды – озера, пруда.
Вертикальный зонд . Не требует чистоты почвы и ее обширности, равно как и водоема, однако, дорогостоящий из-за специально пробуренной скважины не менее 30 м.

Профессиональную оценку даст только специалист, побывавший на участке. Кроме территории, важно оценивать состав грунта – на песчаниках геотермальное отопление практически бесполезно, требуются влажные суглинистые почвы.

Смета геотермальной системы

Владельцы частных домов, загоревшись идеей бесплатного получения тепла, должны рассматривать ситуацию на трезвую голову – чтобы получить экономически выгодную систему, окупающую себя, требуется вложиться в нее достаточно серьезно, так как самостоятельно геотермальное отопление не устроить. Установки баснословно дороги. Судите сами:

Стоимость теплового насоса . Производительность зависит от мощности, агрегата, которую рассчитывают заранее исходя из нужд на потребление. Приблизительная формула расчета – 1 кВт на 10 кв. метров площади – не дает правильного результата, так как не учитывает материала стен, полов и нужды в ГВС (горячем водоснабжении).
Земляные работы . Вручную выкопать котлован ниже уровня промерзаемости земли и обустроить его по всем правилам – нереально. Равно, как и пробурить скважину. Придется нанимать строительную технику и сопутствующую бригаду.

Совет – заниматься обустройством геотермального отопления должна одна компания – разрозненные виды работ обойдутся дороже в будущем, особенно если по вине какой-либо бригады случатся неполадки – гарантии нет.

Цена комплекта труб . Геотермальная установка предполагает наличие трех контуров: внешнего, за пределами жилого дома, среднего, находящегося внутри корпуса насоса и внутреннего – трубной разводки домашней системы.
Стоимость монтажа . Кроме установки насоса и зондов, учитываются пусконаладочные работы, монтаж теплого пола и прочие сопутствующие работы.

Кроме перечисленных расходов, требуется упомянуть о бюрократических проволочках. Те организации, чьи коммуникации проходят по участку – газоснабжение, электричество, вода – должны дать добро на проведение земляных работ. Соответственно, проходит экспертиза на предмет целесообразности устройства, что, естественно, также потребует вложений. Важно приготовиться к растрате нервных клеток – это не шутка!

Факторы рациональности использования

Важно помнить, что сама по себе автономная установка получения дешевого тепла (учитываются расходы на электроэнергию) рациональна только после выполнения следующих условий:

Качественное утепление дома. Включая фасады, полы, потолки. Учитывают материал строительства – камень и кирпич существенно увеличат расход мощности теплового насоса. Что повлечет за собой удорожание проекта и оплаты по счетам.
Правильный расчет теплопотерь. На них напрямую влияет архитектура и планировка дома. Объект с большим количеством окон и дверей, а также объемы технологических проемов – главные факторы утечек тепла.
Теплообменники с материалами высокой передачи тепла. Коэффициент известен заранее.
Климатические условия. Минусовые температуры Сибири или Урала совсем не такие как на востоке и западе России. Холодные регионы требуют большей мощности агрегата.
Требуемое горячее водоснабжение. Жилой дом с круглогодичным проживанием, несколькими санузлами, баней и ванными отличается большим расходом воды на бытовые нужды, чем скажем дача с кухней. То есть это также увеличит расход ресурсов.
Влияние холодных подземных течений. Это выясняется на этапе разработки проекта. Иначе укладка и пуск в работу геотермальных труб с неучтенными источниками отрицательно скажется на продуктивности всей системы.

Самостоятельно учесть все нюансы установки альтернативного источника тепла – нельзя. Нет необходимых знаний. Для этого выбирают компанию по профилю и просто наслаждаются результатом. Окупаемость проектов наступает через 5–10 лет эксплуатации.

Стоимость геотермального отопления под ключ

Преимущество монтажа под ключ – налицо. Кроме вложений, самостоятельно делать ничего не придется – многие фирмы берут на себя обязательства, связанные с бумажной волокитой. Также любые виды работ имеют гарантию, в случае неудовлетворительного результата, обеспечена компенсация – это отдельный пункт в договоре.

Стоимость, следующая:

Для жилого дома площадью до 80 кв. м – от 350 тыс. рублей. Низкая стоимость обусловлена наличием насоса небольшой мощности.
Коттедж от 100 кв. м – от 440 тыс. рублей.
Площадь от 130 кв. м – от 520 тыс. рублей.
До 220 кв. м – от 750 тыс. рублей.

Цены приведены приблизительные и зависят от стоимости выбранного оборудования. Как удешевить проект, подскажут специалисты при обращении в компанию. Однако, делать выбор малой мощности в пользу стоимости нельзя – это скажется на продуктивности системы.

Видео по обустройству геотермального отопления под ключ

Значительная стоимость источников энергии, трудности и дороговизна подключения газа и централизованного электроснабжения, а в некоторых случаях и техническая невозможность подвода сетей, заставляет обращать внимание на альтернативные установки, способные обеспечить отопление и работу электроприборов.

При определенных условиях решить эту задачу может мини ТЭЦ для дома, работающая на различном топливе.

Пример установленной мини ТЭЦ

Отличия мини ТЭЦ и традиционных генераторов

Генератор - устройство способное преобразовать различные виды топлива в электрическую энергию. Большинство массово эксплуатируемых установок приводятся в действие двигателями внутреннего сгорания или газотурбинными установками. При этом значительная часть тепловой энергии, получаемая в результате сгорания топлива попросту выбрасывается на ветер.

Основные потери приходятся на систему охлаждения двигателя, выхлопные (отработанные) газы, нагрев смазочных жидкостей. По этой причине КПД всех существующих генераторов, которые можно использовать в частном порядке, невысок.

Мини ТЭЦ для дома на твердом топливе (или других типах источников энергии) позволяет использовать теплопотери, характерные генераторам, для получения значительного количества тепловой энергии . В промышленных масштабах теплоцентрали (ТЭЦ), работающие на крупных предприятиях, способны обеспечить потребности даже большого города. В последнее время все более востребованы становятся установки ТЭЦ сравнительно небольшой мощности, которые можно использовать в индивидуальных целях. При этом основной упор делается на агрегаты, способные работать на альтернативных источниках энергии (биотопливо, торф, брикеты и пеллеты, древесные отходы, дрова).

Современные ТЭЦ могут работать в двух основных режимах:

Когенерация - получение электрической энергии и сопутствующая выработка тепла.
Тригенерация - обеспечение электричеством и дополнительное получение не только тепла, но и холода для рефрижераторных установок.

Принцип работы и существующие виды ТЭЦ

Если для традиционной ТЭЦ основным агрегатом считается двигатель внутреннего сгорания, то мини ТЭЦ на дровах или древесных отходах работает за счет прямого сжигания топлива в котлах.

Поэтому несколько отличается и принцип действия установок:

Вращение вала ДВС (двигателя внутреннего сгорания) приводит в действие генерирующую установку, вырабатывающую электроэнергия. Тепловая мощность снимается с системы охлаждения двигателя и из продуктов сгорания топлива.
в основном работают в комплекте с паровой турбиной, вырабатывающей электроэнергию. Сжигаемое топливо позволяет получить пар, необходимый для работы турбин. В качестве источника тепловой энергии используется отработанный водяной пар и продукты сгорания (дым).

На практике чаще всего применяют следующие модификации ТЭЦ:

1. Агрегаты на основе ДВС . К ним можно отнести оборудование с бензиновыми и дизельными двигателями, газопоршневыми и газотурбинными установками. Наиболее производительными считаются именно газовые модификации.

Мини ТЭЦ работающая на дизельном топливе

Эксплуатация ТЭЦ с дизельным приводом осложнена тем, что установка должна работать практически на полную мощность. В противном случае двигатель разогревается недостаточно и снять тепловую энергию с него достаточно проблематично.

Средняя стоимость мини ТЭЦ данного типа зависит от вырабатываемой мощности. На сегодняшний день она составляет около 20-30 тысяч за каждый кВт электроэнергии. При этом стоит учитывать то, что минимальная мощность таких установок составляет 25-30 кВт, и использование их в личных целях достаточно проблематично.

2. ТЭЦ на отходах деревообрабатывающих производства вполне может использоваться в лесных местностях или при наличии дешевого источника топлива.

Мини ТЭЦ работающая на древесных отходах

Для частного дома вполне подойдет мини ТЭЦ от компании SUN SYSTEM. Такая установка вполне способна обеспечить потребности жилого дома площадью до 400 квадратных метров.

Мощность мини ТЭЦ данной серии составляет 3 кВт по электроэнергии и 10 кВт по теплу. Основу агрегата составляет двигатель Стирлинга, в качестве топлива используются пеллеты. Средняя стоимость установки составляет 19 тысяч евро.

3. На сегодняшний день различные компании предлагают мини ТЭЦ для дома на биотопливе различных модификаций. При выборе таких установок следует учитывать тот факт, что экономическая целесообразность применения данных устройств будет присутствовать только при ежегодном потреблении не менее 3000 кВт*ч электроэнергии и 20 тысяч кВт тепла.

Мини-ТЭЦ на биотопливе от MW Power

При этом быстро окупается только то оборудование, которое работает с максимальной загрузкой. В противном случае срок окупаемости оборудования может значительно увеличится. Данный вариант наиболее подходит для коллективного использования, например, на 3-5 коттеджей или целый небольшой поселок.

Современные разработки микро ТЭЦ

Так, микро ТЭЦ на основе того же двигателя Стирлинга,

VIESSMANN — VITOTWIN 300-W

Идеально подойдет для небольшого загородного дома (при условии наличия доступа к природному или сжиженному газу).
Средняя стоимость данной установки составляет 10,5 тысяч евро.
Она позволяет получать 1 кВт электрической и 6 кВт тепловой энергии.

К основным преимуществам агрегата стоит отнести экономичность, низкий уровень создаваемого при работе шума. Еще одним плюсом считается простой монтаж (не сложнее обычного настенного котла).

КАТЕГОРИИ