Терміни окупності теплового насоса

MySmart

Системи автоматизації та контролю

Терміни окупності теплового насоса

Зміст:

Терміни окупності теплового насоса.
Особливості системи, інформація від експертів.
Окупність теплового насоса для опалення будинку.
Як працює тепловий насос?
Що таке тепловий насос?
Як швидко мають окупитися інвестиції в тепловий насос?
Висновки.

Безсумнівно, рішення про встановлення теплового насоса є доволі складним і викликає безліч запитань: чи варто вкладатися в таку технологію, чи вигідне таке рішення, яка окупність теплового насоса? Саме тому перед прийняттям такого рішення обов'язково варто проконсультуватися з фахівцем.

У насоса є свої особливості в експлуатації, він може служити не тільки джерелом тепла взимку, а й забезпечувати охолодження будинку влітку. Тому встановлення теплового насоса необхідно розглядати в комплексі з іншими системами в будинку. В опалювальний період тепло з будинку втрачається через зовнішні стіни, підлогу і покрівлю, через вікна. Що ефективнішою і кращою буде якість ізоляції будинку, що якіснішими будуть вікна - то меншими будуть втрати тепла через них взимку.

Для такої системи знадобиться меншої потужності котел або тепловий насос, що дасть змогу істотно скоротити експлуатаційні витрати. У сучасному будинку важливо також передбачити систему вентиляції, щоб забезпечити свіже повітря і комфортні умови проживання. На підігрів свіжого повітря взимку може витрачатися значна кількість теплової енергії (в середньому 30% від тепловтрат всього будинку), тому встановлення системи вентиляції з рекуперацією також дасть змогу істотно знизити витрати. І всі ці системи, звичайно ж, можна ефективно комбінувати з тепловим насосом.

Що брати до уваги

Якщо Ви вже використовуєте систему з газовим котлом для опалення, то за наявних тарифів на природний газ та електроенергію встановлення не гарантуватиме Вам миттєвої суттєвої економії витрат. Але комбінована система на базі теплового насоса з газовим котлом точно забезпечить Вам більшу незалежність і комфорт, можливість обирати джерело тепла залежно від тарифів на природний газ та електроенергію в майбутньому, адже насос - це інвестиція у Вашу незалежність на довгі роки.

Однак, якщо Ви нині використовуєте електрокотел для опалення свого будинку, то тепловий насос буде надійним варіантом істотно знизити споживану електричну потужність і заощадити гроші на рахунках за електроенергію в кілька разів.
Він швидше окупиться, ніж опалення пелетним котлом або котлом для спалювання деревних полін.

Твердопаливні котли вимагають істотних витрат ресурсів і часу на їхнє чищення в процесі експлуатації, забезпечення складу палива (полін або пелет), своєчасного чищення димової труби від сажі. Для теплового насоса важлива тільки наявність необхідної електричної потужності.

На малюнку показано орієнтовні експлуатаційні витрати на опалення будинку в м. Київ площею 150 м² із середнім рівнем утеплення під час використання різного виду палива.

Слід також зазначити, що він є й екологічним джерелом для опалення будинку. Під час експлуатації теплового насоса немає "димової труби", викидів шкідливих речовин, які руйнують озоновий шар нашої планети, і встановлення буде відповідальним рішенням по відношенню до наших наступних поколінь.

Плануючи встановлення теплового насоса, поставте собі 5 важливих запитань:

Чи має будинок якісну теплову ізоляцію для максимального зменшення теплових втрат взимку?
Яка доступна електрична потужність для встановлення насоса?
Можливість роботи системи опалення будинку з температурою не більше +55°С?
Необхідність встановлення другого (резервного) котла?
Можливість використання теплового насоса не тільки для опалення та нагріву гарячої води, а й для системи охолодження?

Особливості системи

Окупність, а також ефективність роботи теплового насоса залежить від температури подачі теплоносія. Залежно від моделі і типу можуть нагрівати теплоносій до температур +60...+70°С. Але ефективність роботи теплового насоса безпосередньо залежить від температури подачі: що нижча температура подачі теплового насоса, то вища ефективність роботи теплового насоса, а також менша електрична потужність, яку він споживає.

Висока температура теплоносія потрібна для нагріву гарячої води до комфортної температури. Але система опалення для теплового насоса має бути низькотемпературною. І що нижчою буде температура теплоносія в системі опалення, то ефективніше працюватиме тепловий насос.

У таблиці наведено приклад значення СОР повітряного теплового насоса за різних значень температури теплоносія і температури зовнішнього повітря.

Для надійної роботи теплового насоса необхідно мати запас необхідної електричної потужності. Якщо в будинку немає запасу повної електричної потужності, то необхідно розглянути варіант встановлення додаткового резервного котла.
Теплова потужність насоса "повітря-вода" залежить від температури зовнішнього повітря.

І що менша температура, то меншу теплову потужність генеруватиме тепловий насос. Сучасні теплові насоси "повітря-вода" працюють за температур зовнішнього повітря до -25...-27°С. Але в ці періоди їхня теплова потужність помітно знижуватиметься, і для таких випадків також слід розглянути варіант встановлення резервного додаткового котла.

На думку експертів, встановлення системи теплового насоса дає багато переваг: це надійне й екологічне джерело тепла, експлуатаційні витрати з ним будуть меншими, ніж під час використання будь-якого котла, тепловий насос може замінити в будинку кондиціонери та бути також і джерелом холоду в літній час.

Але якщо ви вирішите інвестувати в тепловий насос, ви, ймовірно, запитаєте себе, чи буде його облаштування гарною фінансовою інвестицією і яка насправді окупність теплового насоса.

Окупність теплового насоса для опалення будинку

- це досить важливе питання, адже порівняно зі стандартним газовим котлом ціна теплового насоса помітно вища. Розрахунок окупності теплового насоса можна отримати у відповідних фахівців.

Його проводять на основі порівняння тарифів на доступні в кожному випадку енергоносії (електроенергія, природний газ, пелети тощо), необхідної потужності для систем опалення та охолодження, містить у собі як початкові інвестиції, так і витрати на сервісне обслуговування обладнання в процесі експлуатації.

Що необхідно врахувати?

Під час розрахунку окупності системи інженери розраховують необхідну кількість теплової енергії, яка буде необхідна будинку за опалювальний період на рік. Враховується витрата гарячої води на добу для побутових потреб (душ, ванна тощо), проводиться розрахунок необхідної холодильної потужності для охолодження будинку влітку.

На підставі цих значень проводиться вибір обладнання котельні та розрахунок витрат різних енергоресурсів. Наприклад, витрата необхідної кількості природного газу під час роботи газового котла, витрата пелет під час роботи пелетного котла або споживаної електричної потужності під час роботи теплового насоса, споживаної електричної потужності під час роботи кондиціонерів влітку для охолодження будинку.

Під час розрахунку окупності розраховуються і щорічні витрати на сервісне обслуговування системи та котельні. Важливо зазначити, що установка "повітря-вода" не потребує будь-яких дозвільних документів, а сервісне обслуговування максимально просте і полягає більшою мірою в контролі параметрів роботи теплового насоса.

Найменший термін окупності буде у тих систем, де тепловий насос використовується не тільки для опалення, а й для охолодження. У разі експлуатації системи опалення з переважно невисокими температурами теплоносія. Після розгляду всіх цих факторів Ви зможете визначити окупність і фінансову цінність пропонованої системи.

Що таке тепловий насос?

Тепловий насос - це екологічне джерело тепла, альтернатива традиційним газовим або електричним котлам. Під час роботи тепловий насос споживає електроенергію, але при цьому з дуже високою ефективністю перетворює її на теплову потужність. Наприклад, електричний котел, споживаючи 1кВт-год електричної енергії, видає в систему опалення також 1кВт-год потужності. Тепловий насос же, при споживанні 1кВт-год електричної потужності видає до 5 кВт-год корисної теплової потужності.

Під час роботи будь-якого котла використовується енергія спалювання різного виду палива. Наприклад, у газовому котлі використовується теплова енергія, яка виділяється під час спалювання природного газу.

І під час роботи такого котла необхідно оплачувати ту кількість газу, яка в ньому спалюється. Теплові ж насоси використовують під час роботи абсолютно безкоштовну енергію навколишнього середовища: повітря, води, ґрунту тощо.

Тому й витрати під час роботи теплового насоса будуть завжди меншими, ніж під час роботи будь-якого котла, який спалює паливо. Але початкові інвестиції в систему з тепловим насосом будуть вищими, оскільки необхідно облаштувати систему для відбору тепла навколишнього середовища.

Розрізняють різні типи теплових насосів: "повітря-вода", "вода-вода", "ґрунт-вода" - залежно від того, що є джерелом енергії для роботи теплового насоса.

Наприклад, геотермальний тепловий насос "ґрунт-вода", який використовує безкоштовне тепло землі. Для такого теплового насоса необхідно зовні будинку облаштувати спеціальний теплообмінник у землі, в якому відповідний теплоносій нагріватиметься від температури ґрунту, що його оточує. Це може бути теплообмінник горизонтального або вертикального типу, в якому теплоносій нагріватиметься до температури +3...+8°С, що цілком достатньо для ефективної роботи теплового насоса. Для теплового насоса "вода-вода" необхідно облаштувати зазвичай дві водяні свердловини.

Вода за допомогою стандартного глибинного насоса циркулює з однієї свердловини в іншу, і через теплообмінник передає тепло води з температурою +8...+10°С тепловому насосу. Для теплових насосів "повітря-вода" зовні будинку необхідно встановити теплообмінник у вигляді зовнішнього блоку, який зовні схожий на знайомий усім зовнішній блок звичайного кондиціонера. Сучасні теплові насоси ефективно використовують енергію зовнішнього повітря навіть за його температури до -25°С.

Тепловий насос використовує енергію навколишнього середовища для нагріву води в системі опалення. Температури води +8°С або повітря -10°С цілком достатньо для ефективної роботи теплового насоса і нагріву води в системі опалення до +60°С.

Але, як ми вже говорили раніше, окупність і ефективність роботи теплового насоса підвищується за нижчої температури води в системі опалення. Наприклад, у системі опалення з теплими підлогами температура теплоносія становить приблизно +35...+40°С, а температура теплоносія в системі опалення з радіаторами становить у середньому +55...+60°С. Споживана електрична потужність теплового насоса в системі з радіаторами буде щонайменше вдвічі вищою, ніж під час роботи в системі з теплими підлогами.

Як працює тепловий насос?

Тепловий насос будується на базі холодильного модуля - це закритий герметичний модуль, його основні складові елементи: два теплообмінники, компресор, терморегулювальний вентиль (ТРВ), автоматика управління. У холодильному модулі циркулює холодоагент (фреон).

Він циркулює за допомогою компресора між двох теплообмінників. Головна властивість холодоагенту - він може закипати і перетворюватися на пару за низьких температур. Він може закипати навіть за температур, менших за 0°С. Якщо описати роботу теплового насоса в загальних рисах, на прикладі теплового насоса "вода-вода":

вода зі свердловини з температурою +8°С надходить на перший теплообмінник теплового насоса, в якому передає тепло холодоагенту. При цьому вода охолоджується до температури приблизно +5°С і зливається назад в іншу свердловину;
холодоагент у теплообміннику скипає від такої температури +8°С і перетворюється на пару (цей теплообмінник називається випарник);
холодоагент у вигляді пари надходить на компресор, де стискається. Під час стиснення підвищується його температура, яка може сягати до +100°С. Цей потенціал і використовується для нагріву води системи опалення;
холодоагент з високою температурою після компресора надходить у другий теплообмінник, де передає тепло воді системи опалення. При цьому холодоагент конденсується і перетворюється знову на рідину (цей теплообмінник називається конденсатор);
після цього холодоагент через терморегулювальний вентиль знову потрапить у перший теплообмінник, де знову може забирати тепло у води.

Електроенергія, яку використовує тепловий насос, використовується для роботи компресора теплового насоса. І що вища температура, до якої необхідно стиснути холодоагент, то вища електрична споживана потужність теплового насоса.
Якщо ми розглядаємо тепловий насос "повітря-вода", то в першому теплообміннику (випарнику) тепло холодоагенту передається від зовнішнього повітря. Це відбувається в зовнішньому блоці теплового насоса, який встановлений на вулиці. Для збільшення ефективності роботи циркуляція повітря через теплообмінник забезпечується за допомогою вентиляторів.

Як швидко мають окупитися інвестиції в тепловий насос?

Зазвичай окупність системи на базі теплового насоса становить у межах від 5 до 10 років, і залежить від доступних енергоносіїв (природний газ, електроенергія, пелети тощо) і тарифів на них.

При новому будівництві інвестиції в тепловий насос можуть бути порівнянними з інвестиціями в підключення природного газу (виконання проєктної документації, прокладання труби, придбання газового котла).

Слід враховувати, що тепловий насос, окупність якого ми розглядаємо, має низку своїх очевидних переваг перед іншими традиційними джерелами тепла.

Безумовно, це рішення не є абсолютно вигідним в усіх відношеннях, тому досі багато хто й не наважується на купівлю теплового насоса. Здебільшого - через високу вартість такої системи порівняно зі звичайними котлами.

До переваг теплових насосів зазвичай належать:

мінімальні експлуатаційні витрати таких систем;
зручність і безпека використання;
екологічність - відсутність у будинку димової труби;
незалежність від традиційних джерел енергії;
немає необхідності складувати і зберігати паливо (деревину);
опалення та охолодження від одного пристрою;
висока надійність в експлуатації.

Висновки:

Термін окупності теплового насоса та інвестицій у нього може бути різним. Період окупності в 5-10 років може здатися досить довгим, однак, це однозначно буде надійна інвестиція у Вашу незалежність, надійність і комфорт в експлуатації на багато-багато років.

Саме тому така інвестиція буде для багатьох справді найвигіднішою у співвідношенні ціни та ефективності.

Рекомендовані статті: https://mycond.ua/blog/sposoby-zmenshennya-vytrat-na-kvartyrne-budynkove-ofisne-ta-inshi-vydy-opalennya

https://mycond.ua/blog/perevagy-teplovyh-nasosiv-mycond

https://mycond.ua/blog/ekonomne-opalennya-pryvatnogo-budynku-bez-drov-i-gazu