Минск, Калиновского, 3
+375 (29) 607-38-32
Самоё дешёвое отопление даёт тепловой насос. Киловатт его тепла дешевле тепла от котлов электрических, газовых и прочих. Цена же самого оборудования напротив самая высокая. И в этом причина – дешёвое тепло притягивает, дорогое оборудование кусается – интереса к тепловым насосам.
Экономия происходит на "длинных дистанциях" использования. Поэтому тепловые насосы изначально закладывают в энергоэффективных домах.
Частные домовладельцы располагая знаниями о таком устройстве и средствами для его покупки всё чаще выбирают именно тепловой насос.
Электроэнергия основа работы теплового насоса как и у электрокотла, только потреблении в 3-5 раз меньше. У электрокотла греются ТЭНы, сердце же у теплонасоса – насос-компрессор хладагента, как у нашего холодильника или кондиционера.
Принцип работы
Кстати, тепловой насос точь в точь как наш "холодильник". Как будто тёпленькая задняя черная решётка греет дом, а железки из морозилки торчат на улицу и её улицу "охлаждают".
-- Так что, если я сейчас поставлю свой холодильник в открытое окно, я сразу получу отопление тепловым насосом? – спросите вы.
-- Ну да, абсолютно точно подмечено! – ответим мы. И кондиционер тоже, если поменять местами блоки – с улицы в дом, из дома на улицу – тоже будет отапливать ваш дом. Они и похожи – внешние блоки как близнецы.
Принцип у всех трёх приборов одинаков: за счёт физики хладагента в трубочках. Хладагент-теплоноситель забирает тепло в одном месте, чтобы отдать это тепло в другом месте. Помогает ему компрессор, создавая давление хладагента в трубочках.
Холодильник на подоконник – конечно согреет, он уже вас согревает, как тот первый автомобиль Форда, что на горку ехал задним ходом. На 1 градус, так сказать, малова-то.
И на таких динозаврах уже не ездят, и технологию холодильника развили, что до +60 градусов "чёрную решетку" можно нагреть, а это уже годится греть дом. Повторимся, забирая "тепло" с холодной улицы.
"Поверь, а поймёшь потом", – поётся в песне. Да, не надо понимать и не надо верить. Мне как инженеру-программисту тяжело просчитать, как хладагент кипит (переходит из жидкого состояния в газ) при температуре "минус 52", чтобы в испарителе отдать "плюс 60", а в конденсаторе забрать "плюс 6". Хладагент вроде от слова "холод", но он теплоноситель от слова "тепло".
А мне зачем понимать, зачем верить: вот мой холодильник, внутри холодно, решётка тёплая, компрессор горячий, по трубочкам течёт, а главное ничего не вытекает. Он работает, своё дело делает. Кушает из розетки сутки на пролёт, но как-то счетами за электричество и не обременяет.
И холодильник, и кондиционер, и тепловой насос – работают, денег особо не просят.
Интересных технологических решений сегодня много, нет чему уже и удивится. Солнечные батареи для отопления дома работают аналогичным образом: тепло тоже забирается у бесплатных природных источников, антифриз-теплоноситель нагревается солнцем в панели, насосом перекачивается, тепло отдаётся в тот же бак-теплоаккумулятор.
Поставь кастрюли с водой на солнце, она ж не закипит. Но система греет дом.
Окупаемость
На этом этапе лично я бы уже перестал читать и кому-нибудь из специалистов позвонил. Я понимаю: долго – выгодно, вкладываемся сейчас – не платим потом. Не понимаю: сколько надо отдать сегодня, сколько лет прослужит оборудование – успеет ли оно вообще отбиться в принципе.
Понимаю: что оборудование может быть разным, как по типу работы, так и качеству, и бренду, и собственно эффективности. Не понимаю: как выбрать с кем мне об этом поговорить и на предмет доверия, и на предмет профессионализма, и чтоб не впаривали из того что есть, а предложили то что надо. "Земля" ли "вода" мне надо, китайское или немецкое.
А ставить кто будет – фирма-бренд за дорого, или мастер-нонейм за адекватно.
Статья не поставит вам теплонасос, не решит практические вопросы и даже не ответит на все вопросы – вам всё равно надо говорить со спецами. Статья только даст опорные точки для таких разговоров – вы станете чуть внимательнее и чуть профессиональнее для следующих шагов.
Цена и стоимость электричества и обслуживания как постоянные издержки
Теплонасос подпадает под льготные электротарифы также как и электрокотёл. Или не попадает – у дачников и юриков. Зато подключиться легче – насосу надо меньше мощностей. Потребление у насоса примерно в 3-5 раз меньше, чем у котла. Вот эта разница и есть валовая прибыль.
Обслуживание оборудования во время срока эксплуатации тоже стоит денег. У электрокотла есть ТЭНы перегорать и трубы для потечь. Но нет ни трубочек ни вентиляторов. Они есть у теплонасоса, а ещё и компрессор, и прочее, чему есть ломаться. Эти вопросы надо задать и цену вычесть из прибыли-окупаемости.
Время использования оборудования разное и 10 и 20 лет – чем дольше, тем и дольше время для окупаемости.
Цена оборудования и стоимость монтажа как разовые инвестиции
Чтобы мы не покупали, нам нужно получить определённое количество киловатт тепла для обогрева конкретного нашего дома. Эти киловатты даст и дешёвое и дорогое оборудование. Его может смонтировать любой человек, только по разному – от никак до надёжно. Где этот баланс цены-качества придётся решать и выбирать вам самим. Какие скрытые издержки повылазят потом, тоже никто не скажет, на то они и скрытые.
Чем больше уплатить сейчас, тем дольше не наступит окупаемость и прибыль. Но практика жизни говорит, что скупой платит дважды и тут лучше не экономить. И вот она цена оборудования и установки – делим на ежемесячную экономию по оплате электричества за минусом обслуживания и получаем срок окупаемости. Обычно это в диапазоне 2-5 лет.
Помним про срок эксплуатации, помним про риски скрытых издержек. Помним, что при росте цен на электричество вырастет и разница между котлом и насосом, что окупаемость ускорит.
Электрокотёл на фоне теплонасоса бесплатен, и по отношению к будущим расходам на электроэнергию тоже. Ему не нужен теплоаккумулятор. Он самодостаточный и не просит дополнительных источников тепла.
Оборудование системы отопления с теплонасосом сложнее. Не все типы теплонасосов самодостаточны, кому-то нужны дополнительные источники теплоэнергии. В основном в системе требуется бак-теплоаккумулятор. Иногда достаточно без бака пустить сразу на теплые полы.
Итак какими они бывают
Теплонасос забирает тепло у холодной внешней среды (улица, вода, земля) и отдаёт его внутрь дома в воздух или воду-теплоноситель (сразу в теплый пол или радиаторы отопления или в бак-теплоаккумулятор).
Поэтому типы теплонасосов назвали как связку входа-выхода "Воздух-воздух", "Воздух-вода", "Вода-вода", "Грунт-вода" (геотермальные), а также есть "Гибридные" совместно с другими источником тепла и "Абсорбционные", которые используют ненужную уже тепловую энергию.
Как мы видим, как и куда отдать тепло в "воздух" дома или в "воду", т.е., уже особой мудрости не надо. А вот взять тепло из воздуха, воды или грунта требуется подход и пояснения. Где берём тепло:
С улицы
С улицы – забор воздуха с улицы, встроенный большой такой вентилятор втягивает наружный воздух и направляет его к испарителю-теплообменнику, где начинается магия.
При морозе -20°C в воздухе достаточно тепла, которое может извлечь теплонасос. Во-первых, сам хладагент работает-испаряется при -52°C. Во-вторых, инверторный компрессор очень тут хорош. Инвертор – электронный блок, он управляет частотой тока, питающего компрессор. Такой компрессор регулирует свою мощность плавно, а не по принципу "вкл/выкл", благодаря управлению частотой вращения. Это делает теплонасос тихим и долговечным – меньше изнашивается. Более экономичным по электричеству – нет постоянных запусков на максимуме. Особенно заметно в межсезонье, с перепадами температур по погоде, в системах с тёплыми полами – всегда ровная температура.
Однако есть нюанс. Зимы в Беларуси уже не холодные, но, как и с дровяными котлами, мы берем с запасом мощности под сильный мороз на всякий случай, что удорожает оборудование. А лучше основное оборудование рассчитывать на среднюю температуру и в систему включить дополнительный резервный источник тепла – тот же электрокотёл, электроконвектор или встроенные ТЭНы, есть такие модели. Например, теплонасос до -10 °C работает отлично. В дни -15..-20°C теплонасоса мало или он много потребляет – включаем резерв, скажем в зале.
Коэффициент преобразования (COP) тут средний, будет в районе 3, то есть на 1 кВт электричества до 3 кВт тепла.
Из воды
Из воды – из подземных вод или водоёмов, там температура круглый год держится на уровне +5..+15°C и стабильна. Артезианская скважина, как самый надёжный вариант. Грунтовые воды, если уровень высокий и доступный. Озеро, река, пруд, если они близко рядом.
Тут высокий COP – коэффициент преобразования может быть 4-5, то есть на 1 кВт электричества до 5 кВт тепла, что уже существенно влияет на экономику.
Нюанс же в том, что воду эту надо взять и доставить к теплообменнику теплонасоса. Отдельный циркуляционный или скважинный насос будет подавать внешнюю воду на пластинчатый или кожухотрубный теплообменник теплонасоса, внутри которого и течёт хладагент, забирая тепло в насос.
Затем внешняя вода после использования ("охлаждения") сбрасывается обратно – или в тот же источник, если разрешено, либо в отдельную скважину. Внешнюю воду надо ещё и фильтровать, иначе теплообменник быстро забьётся. По скважине производительность должна быть достаточной, иначе насос будет "голодать".
Подчеркнём, насос забора воды и теплообменник находятся на поверхности, внутри дома или рядом с ним, а не в скважине или водоёме.
Понадобятся трубы из полиэтилена (ПНД) или ПВХ диаметром 32 мм для небольших систем или 63 мм для мощных насосов. Укладка трубы от скважины или водоёма до дома в траншее на глубине от 60 см (ниже глубины промерзания). Та часть трубы, что проходит по поверхности – обязательно с утеплением.
Насос берём по расходу воды, обычно 1,5-2 м³/ч на каждые 10 кВт тепловой мощности. Для скважины – погружной скважинный насос. Водоём – циркуляционный поверхностный насос. Давление должно быть достаточным для преодоления сопротивления теплообменника, обычно 2-3 бар. Например, для теплового насоса мощностью 15 кВт нужен насос для воды с производительностью 3-4 м³/ч и напором 20-30 м.
Фильтры – сетчатые, грубой и тонкой очистки. Обратный клапан – чтобы вода не уходила обратно в источник.
Это всё как бы копеечка, но COP у этого типа теплонасосов того стоит – стоит чтобы повозиться.
Из грунта
Из грунта берут тепло геотермальные тепловые насосы "грунт-вода", используя тепло земли круглый год и не зависят от погоды. Они достаточно хороши для Беларуси: температура грунта на глубине 1,5-2 м круглый год держится около +5..+10°C, что идеально для стабильной работы.
Забрать из земли нам поможет "геотермальный контур" горизонтальный или вертикальный. В первом случае трубы укладываются в траншеи на глубине 1,5-2 м на площади от 300 м².
Во втором случае бурятся от 1 до 3 скважин глубиной 50-150 м, места меньше, но дороже в установке. Одна скважина глубиной 80-100 м обычно даёт 2,5-3,5 кВт тепла. В частности для дома с потребностью в 10 кВт тепла потребуется 3 скважины по 80 м, или 2 скважины по 120-150 м, или 1 скважина 250-300 м. В глинистом или влажном грунте теплоотдача выше, можно бурить меньше.
В Минске и окрестностях часто бурят 2-3 скважины по 80-100 м, грунт – суглинки и песчаники – хорошо держит тепло.
В трубах циркулирует (нужен насос) незамерзающая жидкость (антифриз), которая и забирает тепло у грунта и передаёт его в испаритель теплового насоса.
COP у такого теплонасоса 4-5 – на 1 кВт электричества до 5 кВт тепла.
Куда отдаем тепло
Вариантов два: воздух и вода. В воздух дома отдаёт тепло только теплонасос типа "воздух-воздух" – по сути это продвинутый кондиционер. Только работающий наоборот: он не охлаждает, а греет. В доме внутренний блок – классические настенные или канальные блоки. В блоке внутренний теплообменник теплового насоса, по которому проходит горячий хладагент. Этот теплообменник обдувается вентилятором, и тепло сразу передаётся воздуху, раздувает его по комнатам. Просто, быстро, но без ГВС, без радиаторов, без тёплого пола. Подходит для дач, квартир, небольших домов.
В воду тепло отдают насосы типов "воздух-вода", "грунт-вода", "вода-вода" – внутри конденсатора тепло от горячего хладагента передаётся в обычную водную систему отопления дома, где и расходится как обычно и как всегда в радиаторы, в тёплый пол, в бойлер ГВС, или в буферную ёмкость (бак-теплоаккумулятор), а он всё тем же потребителям как обычно.
В воду – универсально. Можно греть дом, пол, душ, ванну, полотенцесушитель – всё сразу, можно накапливать это тепло в буфере-аккумуляторе. Напрямую из теплонасоса в радиатор или теплый пол тепло не отдать – всегда через водяной контур.
По итогу получается тип "воздух-воздух" самый простой, самый дешёвый и самый быстрый тип тепловых насосов, но ограниченно.
Итого
Тепловой насос штука не новая, но всё ещё не очевидная, дорогой, но экономный. Тепловой насос – не магия, а хладагент, компрессор, испаритель и конденсатор – всё как в холодильнике, только в дом. Бывают разные по типам, что подтягивает ещё оборудования для забрать и для отдать тепло. Самый крутой, долговечный и с высокой отдачей "грунт-вода". Самый простой, как кондиционер "воздух-воздух".
Наиболее подходят дачникам и юрлицам. Для них теплонасос более привлекателен из-за тарифов на электроэнергию в первую очередь – у них нет того льготного 5 копеек и окупаемость оборудования резко ускоряется.
Дачникам ещё в плюс, что не надо как с пеллетником и дровяным котлом постоянное внимание. Теплонасос работает без подбрасывания.
Юрлицам в плюс экологичность – не очень-то с котлом в центре города, в частности.
На окупаемость влияют цена и качество оборудования, стоимость установки и обслуживание, скрытые издержки, тарифы на электричество, срок службы оборудования,
Осталось немного повыбирать и немного посчитать. Это инвестиции в собственную доходность.
Историческая справка
Хладагент, холодильник, кондиционер и в итоге тепловой насос – одна ветвь череды изобретений.
Дорога к сегодняшнему тепловому насосу началась в 1755 году в Шотландии. Первый шаг к пониманию принципа хладагента продемонстрировал профессор Уильям Каллен. Он испарил эфир в вакууме, показав, что испарение отбирает тепло.
Принцип хладагента: Испаряется при низкой температуре, отбирая тепло + Конденсируется при повышенном давлении, отдавая тепло.
Через 50 лет первый прототип кухонного холодильника – 1803 год. Автор – Томас Мур, американский предприниматель. Его "Icebox" был деревянным ящиком с изоляцией, в котором лёд сохранял продукты.
Ещё 30 лет и первый реальный прототип холодильной машины – американские инженеры Якоб Перкинс и Джон Эванс в 1834 году запатентовали первую систему механического охлаждения с использованием эфира как хладагента и компрессора. Британец Александр Твининг предложил углекислый газ CO₂ вместо эфира в 1850 году – он безопасен и не воспламеняется как эфир. А уже 1866 году американец Тадеус Лав построил первую установку на CO₂ и стал миллионером, производя лёд.
В эти же годы, а конкретно в 1852 году британский физик Лорд Кельвин (Уильям Томсон) предлагает концепцию теплового насоса: отбирать тепло из окружающей среды (воздуха, воды, земли) и переносит его внутрь помещения, обратный цикл Карно.
В 1855 году австрийский инженер Петер фон Риттингер строит на этой теории первую реально работающую модель – он строит машину для сушки соли, подтвердив эффективность как для отопления, так и для охлаждения.
Обычная вода ведь тоже так делает – забирает тепло, испаряясь и отдаёт его столько же конденсируясь обратно из газа в жидкость. Только её температурные режимы не позволяют ей быть именно хладагентом. Но быть прекрасным теплоносителем вода очень может – переносить тепло-холод с места на место.
Этим и воспользовался Уиллис Кэрриер и изобрёл – кондиционер. В 1902 году конкретно для типографии в США для повышения качества печати – надо было убрать влагу и тепло из воздуха. Кондиционер использовал "холодную воду" --теплоноситель, проходящую через змеевики – теплообменники.
Позже Кэрриер внедрил "механическое охлаждение с хладагентом", и это стало основой современных кондиционеров. Затем стал применять аммиак и другие хладагенты в замкнутых системах с компрессором – как теперь в холодильниках.
Первые же бытовые холодильники появились в США в начале XX века: в 1911 году от General Electric, в 1913 году от компания Dormier в Иллинойсе.
Но только появление фреона в 1928 году привёло к массовому производству холодильников и кондиционеров. Томас Мидлей и Альберт Хенне в США синтезировали фреон R12 – безопасный, нетоксичный, стабильный и эффективный хладагент. Правда, позже признан вредным для озонового слоя.
Прим.:
Все изображения в статье созданы с помощью ИИ Microsoft Copilot по идеям автора статьи, включая разработку персонажа "Брат Насос".
Брат Насос – собирательный образ инженера, наставника и энтузиаста, тех, кто делает тепло доступным. Он работает, объясняет, отдыхает и напоминает: технологии создаются людьми.
Автор: 
Юрий Бедулин
Наши объекты:
Тепловые насосы- идеальный вариант для отопления дачи по нескольким причинам: не требует постоянного присутствия человека, в 3 раза ниже потребление электроэнергии для отопления, идеален для отопления тёплыми полами, лёгок в монтаже, экономичен в требуемой площади для монтажа, имеет возможность удаленного управления. Но имеет особые условия установки. Обязательно монтировать в низкотемпературной системе отопления, необходимо учитывать уровень шума при размещении на дачных участках, возможность электролиний для подключения. Стоимость установки теплового насоса "под ключ" соразмерна со стоимость установки пеллетного котла, а в некоторых случаях и ниже.
См. Наша цена на монтаж и обвязку, на котел и бойлер в Минске