Я хотів би побудувати садибний будинок площею близько 300 м2, що обігрівається тепловим насосом. Які засоби я повинен буду вкласти в будівництво, і скільки буду платити за електроенергію, яка споживається тепловим насосом?
Сума складе близько $ 18 000, з яких сам тепловий насос буде коштувати не більше $ 8000, а решта $ 10 000 доведеться вкласти в грунтовий теплообмінник, низькотемпературну систему опалення, допоміжне обладнання і монтаж. При сприятливих геологічних умовах можливе скорочення витрат на 15 -20% Варто відзначити, що подорожчання одного квадратного метра площі садибного будинку складе при цьому близько $ 65, або всього лише кілька відсотків від загальних витрат на будівництво. Якщо будинок добре утеплений, теплова потужність системи опалення не повинна перевищувати 15 кВт, а споживана електрична потужність теплового насоса, що використовує тепло ґрунту, при цьому буде не вище 4 кВт. При звичайній нашій зими добре автоматизований тепловий насос використовує не більше 7000 кВт годин електроенергії за опалювальний період. При нинішніх цінах за неї доведеться заплатити близько 700 грн. на рік. При газовому опаленні такого будинку добре автоматизований котел витратить за опалювальний період приблизно 3400 м3 природного газу. При існуючих цінах на газ для споживача (686 грн. За 1000 м3) за нього доведеться заплатити близько 2300 грн. на рік. Якщо говорити про світові ціни на паливо, які прийдуть в Україну, можливо, раніше, ніж буде побудований проектований сьогодні будинок, теплонасос окупиться швидше. Але головне економічну перевагу теплового насоса полягає не в швидкості окупності інвестицій, а в тому, що при помірних витратах можна гарантувати незалежність свого житла від постачальників природного газу, забезпечивши при цьому можливість охолодження приміщень влітку.
Яке джерело тепла для теплового насоса переважно: грунт, вода чи повітря? На підставі чого приймається рішення про вибір джерела?
Чим вище температура джерела, тим ефективніше працює тепловий насос. Повітря було б ідеальним джерелом низько потенційного тепла, якби його температура взимку не опускалася нижче нуля. При температурах зовнішнього повітря близько нуля градусів робота теплового насоса стає неефективною, при більш низьких він взагалі працювати не зможе. На південному березі Криму, де негативні температури вкрай рідкісні, теплові насоси «повітря / вода» або «повітря / повітря» могли б застосовуватися, і їх вартість була б відносно невелика, оскільки повітря багато і відняти від нього тепло технічно нескладно. В інших районах України такі установки могли б застосовуватися тільки в бівалентних системах, де поряд з тепловим насосом є звичайне джерело тепла, який може включатися в роботу при низьких температурах зовнішнього повітря. Вода, температура якої не опускається нижче нуля, більш під ходить як джерело тепла. Разом з тим воду з відкритих водойм використовувати досить важко, оскільки її температура взимку близька до точки замерзання, і відняти тепло без заморожування практично неможливо - водойма промерзне до дна. Зазвичай використовують більш теплу (близько + 10О С) воду зі свердловин, якщо гідрогеологічні умови дозволяють закачати охолоджену воду назад у водоносний шар. Такі сприятливі умови зустрічаються не скрізь. Універсальним джерелом тепла для теплового насоса є грунт, природна температура якого на глибині понад 2 м протягом всього року мало відрізняється від + 10OС. Тепло грунту, правда, відняти технічно непросто, але світовою практикою вже відпрацьовано рішення, що дозволяють робити це практично на будь-якій ділянці землі, за винятком, можливо, пісків пустелі або гірських скель. Таким чином, у проектувальника будівлі та його власника в загальному не так вже й багато можливостей вибору джерела тепла для теплового насоса. Якщо відсутні сприятливі гідрогеологічні умови, що дозволяють добувати в потрібній кількості воду зі свердловини і закачувати її назад, то вибирають грунт.
Які грунтові теплообмінники краще - горизонтальні або вертикальні? І чи можна використовувати земну поверхню охолоджуваного грунту для землеробства?
Горизонтальні грунтові теплообмінники дешевше вертикальних, оскільки не вимагають бурових робіт і процес їх споруди досить простий. Але у них є недоліки. Взимку температура грунту на глибинах до 2 м нижче, ніж на більш глибоких рівнях, а значить, енергетична ефективність теплового насоса, що працює з горизонтальним грунтовим теплообмінником, буде нижче, ніж при роботі з вертикальним. Інший недолік пов'язаний з обмеженнями в області землеробства. Над горизонтальним теплообмінником можуть рости тільки трава, квіти і городні культури, в той час як на ділянці з вертикальними теплообмін никами можна висаджувати також садові і паркові дерева.
Яка речовина циркулює в ґрунтових теплообмінниках?
Найчастіше використовують водний розчин етиленгліколю, який не замерзає при негативних температурах. Його охолоджують в випарнику теплового насоса, де кипить холодильний агент, і за допомогою циркуляційного насоса прокачують через грунтовий теплообмінник, відбираючи при цьому тепло від грунту. Деякі фірми організовують процес так, що холодильний агент подається безпосередньо в грунтовий теплообмінник, де відбувається його кипіння. При цьому енергетична ефективність теплового насоса підвищується, оскільки холодильний агент кипить при більш високій температурі, і енергія на циркуляцію проміжного теплоносія (етиленгліколю) не витрачається. Реалізація такого процесу вимагає високої культури виробництва робіт, щоб виключити можливі витоку холодильного агента у розгалуженій мережі підземних трубопроводів.
Чи можна зібрати теплонасосну установку самостійно?
Звичайно можна. Є умільці, які збирають непогані автомобілі і можуть зібрати все, що завгодно, але таких дуже мало.
Чи можна встановити тепловий насос в будинку, побудованому 20 років тому?
Цілком. Тільки попередньо старий будинок рекомендується добре утеплити, замінити в ньому вікна і влаштувати вентиляцію з рекуперацією тепла. Тоді його тепловтрати зменшаться настільки, що для установки теплового насоса і грунтового теплообмінника будуть потрібні помірні витрати.
Як підібрати тепловий насос для будинку? Чи потрібен для цього проект і кому можна доручити його розробку?
Проект необхідний. На жаль, сьогодні мало хто проектні організації України можуть виконати його через відсутність досвіду. Незважаючи на це є фірми, готові зробити всю роботу «під ключ», починаючи від проекту і закінчуючи пуском системи опалення в експлуатацію. І хоча деякі з них зазвичай мають достатньо інформації про закордонний досвід будівництва будівель з тепловими насосами, замовникам слід було б до початку монтажних робіт запросити у такої фірми проект теплонасосної установки в повному обсязі і передати його фахівцям для рецензування.
Як здійснюється охолодження будинків за допомогою теплового насоса?
Тепловий насос може виконувати функції холодильної машини. Щоб ця машина могла охолоджувати приміщення, додатково потрібні тільки кімнатні повітроохолоджувачі. Зазвичай для цієї мети використовують фанкойли раз особистих фірм. Але оскільки вони, як будь-які кондиціонери, при роботі створюють деякий шум, особливо помітний вночі, іноді в житлових будинках влаштовують панельне охолодження. Для цього в стелю або стіни закладають трубки, по яких циркулює охолоджена вода. Автоматика повинна стежити за тим, щоб температура цієї води була на рівні + 19оС - при більш низькій можливо намокання охолоджених поверхонь. Коли на вулиці 30 градусна спека, прохолодні стіни і (або) стелі створюють приємний температурний фон в приміщенні при абсолютно безшумною роботі системи. Відкриті вікна не заважають роботі системи охолодження.
Я купив кондиціонер, і постачальники сказали, що він може виконувати функції теплового насоса. Чим відрізняється опалювальний тепловий насос від мого кондиціонера?
Автономний кондиціонер (на приклад, сплит система) може працювати як тепловий насос «повітря / повітря». Зимовий температурний діапазон, в межах якого такий кондиціонер може ефективно працювати в режимі опалення, дуже обмежений. У нашому кліматі його використовують в такому режимі тільки пізньої осені та ранньою весною. На відміну від автономних кондиціонерів, опалювальний тепловий насос забезпечує постійне опалення будівель.
Чи можна за допомогою теплового насоса підтримувати в різних приміщеннях одного будинку різну температуру?
За температурою в приміщеннях повинні стежити засоби автоматики. Якщо проект опалення виконаний з використанням належної автоматики, потрібна температура в приміщенні буде підтримуватися незалежно від того, яке джерело тепла при цьому використовується - теплова мережа, котел або тепловий насос.
Чи вистачить теплової енергії, одержуваної від теплового насоса, для гарячого водопостачання та підігріву води в басейні?
Енергії вистачить. Все питання в тому, якою ціною вона може бути отримана. Система гарячого водопостачання, наприклад, характеризується нерівномірністю споживання тепла. Приймаючи душ, одна людина споживає за одиницю часу більше тепла, ніж система опалення його будинку.
Підбирати тепловий насос на пікове навантаження гарячого водопостачання було б нерозумно. Гарячу воду потрібно гріти постійно, накопичуючи її в ємностях. При наявності ємностей доцільно розглянути можливість підігріву води електричними водонагрівачами в нічний час, коли діє пільговий тариф на електроенергію. Як правило, такий спосіб приготування гарячої води виявляється порівнянним по експлуатаційних витрат з приготуванням в тепловому насосі, але більш дешевим за капітальними витратами. Енергію на підігрів води для басейну теж краще брати безпосередньо з електричної мережі в нічний час, а ось підтримувати потрібну температуру в басейні доцільно за допомогою теплового насоса.
Чи має тепловий насос переваги в порівнянні з іншими альтернативними джерелами енергії - сонячними батареями, сонячними колекторами та вітрогенераторами?
Так має. Перераховані альтернативні джерела можуть подавати енергію часом, тоді як тепловий насос здатний повністю забезпечити потреби в ній будинку.
Чи можуть служити джерелами низько потенційного тепла для теплового насоса витяжної повітря і побутові стоки?
Можуть, але тепло витяжного повітря доцільніше використовувати в рекуператорах для підігріву припливного повітря, а кількості тепла, що міститься в побутових стоках, може вистачити тільки для системи гарячого водопостачання. В одному з реалізованих в Україні проектів тепло каналізаційних стоків вже застосовується для підігріву в тепловому насосі води, використовуваної в системі гарячого водопостачання.
Де можна купити тепловий насос? Яким вітчизняним або закордонним виробникам віддати перевагу?
Купити тепловий насос в Україні неважко - кілька зарубіжних компаній пропонують свої вироби. Сьогодні важко вибрати з них краще, оскільки, як уже згадувалося, вітчизняного досвіду їх застосування поки практично немає. Можна лише припустити, що якість всіх виробів, що реалізуються на європейському ринку, в цілому відповідає вимогам, цим ринком сформованим.
Який термін експлуатації теплового насоса і від чого він залежить?
Домашні холодильники радянського виробництва, куплені в 60-х роках минулого століття, подекуди працюють і сьогодні. А більшість з них люди викинули не тому, що вони перестали працювати, а тому, що морально застаріли. Ті холодильники були зібрані з компресора, випарника і конденсатора. З цих же деталей збирають і теплові насоси. Тому є всі підстави припускати, що куплений сьогодні тепловий насос при правильній експлуатації буде служити довго.