Тепловой насос экономит деньги на отоплении и кондиционировании. На практике в России эта технология основа для строительства энергонезависимых объектов: домов, загородных комплексов и отелей, коммерческих зданий, производственных предприятий и фермерских хозяйств. Такое решение создаст необходимый уровень комфорта, соблюдая требования к микроклимату в комплексе с другими инженерными системами.
Как потерять 2 000 000 рублей на отоплении при строительстве и потом терять еще каждый год больше 300 000
Например, при строительстве современного дома на классическом газовом отоплении, зимнее содержание обойдется дороже, чем плата за отопление в квартире. Это не считая расходы на подключение газа, трату времени на ожидание подключения и ежегодно обслуживать оборудование. Важно чтобы отопление было правильно спроектировано и реализовано. В ином случае вы будете в прямом смысле топить помещение деньгами.
Подробнее об отоплении вы можете прочитать в статье “Как правильно отапливать дом”
“Конечно если объект уже подключен к центральному газопроводу с выделенной необходимой мощностью для отопления и на трассе не случается долгосрочных перебоев, то вы получили золотой билет! Используйте его. Отопление будет вас радовать без огромных инвестиций.
Александр Лужков, коммерческий директор компании ОРДИНАТА
Но к сожалению эта ситуация не столь распространенная даже в центре Петербурга или Москвы. И подключиться к газовой сети стоит очень дорого. В Подмосковье за подключение клиенту выставили счет в 2 000 000р. Проблемы с деньгами у клиента не было, а вот терять время ожидая подключения не хотел. Объект подключили бы только через 2 года после оплаты.
При дальнейших расчетах годовое использование и расходы на газ выходили в 317 801 рубль.
Установили тепловой насос. В январе этого года сумма за отопление пришла в 7 000 рублей и это за дом в 600 квадратов.”
Еще один пример от клиента из Испании, которому инженеры компании ОРДИНАТА спроектировали и установили тепловой насос для отопления в зимний период и кондиционирования летом.
“Спасибо что уговорили меня тогда применить на объекте тепловой насос. Мои расходы не превышают €300, а сосед в феврале заплатил €2800. А это при одинаковой стоимости на технику. Пожалуй покупка теплового насоса это лучшее мое вложение в недвижимости.”
Михаил, клиент инженерной компании ОРДИНАТА
Автономный дом на тепловом насосе или как жить с комфортом вдали от цивилизации
Жить в хорошей экологии в лесу на берегу озера или на побережье вдали от высоконагруженных трафиком трасс и городов желает большинство обеспеченных людей. Это возможно если ваш объект кондиционирует и отапливает тепловой насос.
Стык современных технологий позволяет строить поселки с предприятиями на самостоятельной системе генерации энергии.
В Подмосковье уже несколько лет профессор кафедры промышленных теплоэнергетических систем ФГБОУ ВО “НИУ “МЭИ” Султангузин Ильдар создает первый энергогенерирующий дом в России на основе теплового насоса. В этом году дом поставляет в сеть электричество, как оптовый производитель. Тем самым компенсируя расходы на содержание и постепенно окупая строительство. Автономность этого эксперимента наглядно показывает, как современные технологий приносят деньги и дают возможность жить независимо от общественных энергосетей.
Как построить энергонезависимый дом
Устройство такого дома очень интересно выглядит со стороны и инженерных систем, и эксплуатации. Конечно нужно учитывать энергоэффективность при строительстве. Подобные объекты имеют повышенный класс энергосбережения. По сравнению со СНиПами такой дом будет в 3 раза теплее. Этот эффект достигается за счет увеличения теплоизоляции. В глобальном масштабе это на 1-2% дороже классического строительства.
Энергонезависимый дом формируется стеком технологий: тут будут присутствовать и солнечные панели и солнечные коллектора, вентиляция с рекуперацией температуры воздуха, тепловые и электрические аккумуляторы, автоматика и управление с правильной настройкой, энергосберегающие строительные материалы. Ну и конечно тепловой насос с производительностью х4 и более на потребляемый кВт энергии.
В живую подобные объекты можно увидеть в загородных отелях Петербурга “Точка на карте”, Langendorf в Калининградской области, “Красный бор” в Белоруссии. Эти объекты отапливаются и кондиционируются за счет работы тепловых насосов и работают автономно.
Применение этих технологий часто связано с ограничениями в подключениях к сетям электро- и газоснабжения. Например, в горных местностях проблематично подводить газ. Трубопровод или высоковольтные линии разрушаются сходами лавин. Так в Краснодарском крае отели, бизнес-центры, торговые комплексы, административные здания, многоквартирные дома и частные комплексы, и загородные дома реализованы с использованием технологии тепловых насосов. В результате эти объекты сокращают потребление энергии в 3-4 раза или вовсе отказываются от классических источников энергии и переходят на альтернативные возобновляемые источники. Примеры экономических расчетов приведены в конце этого материала.
Что такое тепловой насос и принцип работы
Тепловой насос – это техническое устройство, которое использует (“качает”) низкопотенциальную энергию из воздуха, воды, земли или солнца для отопления, подготовки горячей воды или для кондиционирования помещений. Забрав температуру из источника через систему теплообменников теплоносителем, тепловой насос приводит эту энергию в центральный модуль, где это тепло или холод концентрируется (“сжимается”), превращаясь в высокопотенциальную энергию. Далее эта энергия передается в отопление и кондиционирование дома уже с необходимой температурой.
Например, ниже уровня промерзания в земле круглый год температура +5-+7 градусов. Тепловой насос собирает эту энергию, сжимает и передает в систему отопления уже +60 С. Таким образом происходит перенос тепла извне в помещение. Так в грунте за зиму общий температурный режим снижается в среднем на 3-4 градуса. За счет такого снижения летом работает кондиционирование, забирая холод и возвращая тепло в грунт, формируя запас тепла “на зиму”.
Виды тепловых насосов
В современном мире техники наибольшее распространение получили воздушные тепловые насосы в южных регионах. Водные в местах близких к озерам, рекам и морям, где вода не промерзает зимой. На севере самым распространенным источником энергии является грунт. Рассмотрим каждый тип теплового насоса подробнее.
Воздушный тепловой насос
Низкопотенциальное тепло установка теплового насоса забирает из атмосферного воздуха при температуре до -30°с. Система отличается:
1) простотой монтажа и выбора места установки
2) минимальными затратами по капитальным вложениям
3) наибольшей эффективностью в климатических условиях южных регионов России из-за достаточно теплого зимнего периода
Тепловой насос воздух-вода
Такие установки похожи на большие кондиционеры высокой производительности. Монтаж простой и требует пространство для внешней части на улице. Часто монтируют на крыше зданий или на небольшом отдалении от технических помещений. Внутри здания, в техническом помещении, устанавливается блок центрального модуля который и производит теплообмен из низкопотенциального тепла в высокие температуры для подогрева воды для ГВС и отопления.
Тепловой насос воздух-воздух
Коротко и ясно –– это классический кондиционер. Самая распространенная система в России и мире. Присутствует в любом современном автомобиле. Технология очень разнообразная, ежегодно пополняется новыми функциями. Подробнее о кондиционерах прочитайте тут. Так или иначе все тепловые насосы работают в режиме кондиционирования.
Тепловой насос с водяным источником тепла
Источник энергии –– грунтовые воды или вода ближайшего водоема (моря, реки, озёра). То есть водоемы с температурой воды от +3 до + 30ОС. Низкопотенциальное тепло доставляется в центральный модуль из пробуренной на участке герметичной скважины или со дна водоема за счет погружения теплообменных трасс.
Центральный модуль устанавливают в техническом помещении. Насосы и компрессор работают на циркуляцию температурных агентов, “концентрацию” температуры и дальнейшую передачу последней в отопление, ГВС и кондиционирование.
Тепловой насос вода-вода
В таком типе слабое место это промерзание реки или озера до уровня дна где расположены трубы с тепловым агентом. Также физическое повреждение труб опасно для открытых водоемов. Продумать места входа-выхода систем коммуникаций нужно вдали от используемых мест подхода к водоему и расположения транспорта на воде.
Тепловой насос с источником низкопотенциального тепла – грунт
Схема преимущественно для северных регионов. Или там где есть возможность правильно располагать зонды в грунте. Правильно для таких тепловых насосов бурить отверстия в грунте под закладку труб с тепловым агентом ниже глубины промерзания. Располагать отверстия принято на расстоянии не менее 10 метров друг от друга, чтобы избежать промерзания грунта важно провести исследования и точные расчеты. Иначе есть риск похоронить все коммуникации в земле в глыбе льда. Реанимировать промерзший грунт не возможно! Если он промерзнет, то вся система перестанет работать.
Геотермальный тепловой насос грунт-вода
В интернете встречаются предложения по поверхностному расположению теплообменных труб с тепловым агентом. Такой метод считается малоэффективным и ведет к промерзанию поверхности. Это вредит растениям. Как результат на всей площади перестает расти трава и культуры. Зимой насос не даст достаточного тепла и быстро остановит работу из-за промерзания. Работа такой системы рассчитана на межсезонье и летний периоды.
Работа теплового насоса
Недобросовестные подрядчики, при такой сомнительной схеме, часто грешат уплотнением линий на малой площади свободного участка земли. Такое решение приводит к сокращению производительности кратно уплотнению трассы. Как результат негативные отзывы на технологию, а не на подрядчика.
“Для России отбор тепла у грунта – рабочий метод. При соблюдении правил бурения и расстояния между отверстиями тепловой насос будет работать много лет. Внимание требует компрессор, средний срок службы которого 50 лет. Это жизненный цикл здания: от момента постройки до первого капитального ремонта. Как показывает практика использования тепловых насосов в западных странах, 50 лет это ориентир. Если компрессор не работал в излишне нагруженном состоянии, на пиковых мощностях, то способен работать дольше. Главное чтобы проектировщики все верно рассчитали и учли “образ жизни” людей в здании. Ну и конечно важно чтобы при монтаже не было допущено ошибок. Тут только опыт и профессионализм исполнителей могут помочь.”
технический директор компании ОРДИНАТА, Андрей Борисович Кацабин
Лайфхак: при инженерном проектировании, до старта строительства здания, можно коммуникации отбора температуры заложить под фундаментом здания. Такое решение расширяет коэффициент полезного использования площади застройки. Правда возвращает к комплексной реализации всего комплекса. Проектирование важнейший аспект всего процесса. Выбирайте компании способные свести инженерные и архитектурные системы воедино, тех кто понимает внутренние и внешние нюансы в строительстве.
Тепловой насос для дома, для частного дома, для здания, для завода, для коммерческого здания и для фермы
Тепловые насосы выгодно применять в коммерческих объектах: торговых центрах, общественных зданиях, гостиницах в центре исторического района или за городом, фермерских хозяйствах, промышленных производствах и других объектах. Подобные строения требуют централизованное отопление (теплоснабжение) и кондиционирование (холодоснабжение). Стоимость традиционных систем холодоснабжения (чиллеры и VRV–системы) большой мощности чаще выходит дороже, строительства теплонасосной установки. Тепловые насосы –– это реверсивная система, то есть работает как на выработку тепла, так и на производство холода. Ее применение выгоднее. И выгода равна стоимости традиционной системы теплоснабжения.
Помните, что строительство традиционной системы теплоснабжения на газу, связано со строительством газовой магистрали, установкой дымоудаления, узлов учета газового расхода. А так же получить согласование, разрешения и технические условия, лимиты на газ в Горгазе, Ростехнадзоре, Росприроднадзоре, МЧС и других органах. После этого нужно ежегодно обслуживать и поверять котельную. По сравнению с теплонасосной установкой (ТНУ) звучит непривлекательно.
В России эксплуатируется свыше 35 000 ТНУ мощностью от 5 кВт до 10 мВт. Рост цен на энергоресурсы за последние 10 лет серьезно подтолкнул и отрасль и спрос к росту в России и мире.
Быстрая окупаемость фермерского хозяйства с тепловым насосом
Применение теплового насоса для получения тепла и холода в животноводческой и растительно-тепличных хозяйствах актуально при сочетании с LED УФ лампами. Ограничения в этом вопросе сильно тормозят развитие сельскохозяйственных предприятий. На примере сельского хозяйства в южных регионах России тепловые насосы имеют обоснованное технико-экономическое преимущество относительно “традиционных” решений. На юге природно-климатические условия и большое количество природных источников низкопотенциальной энергии, которые снижают в 2,5 раза капитальные затраты на строительство и получить меньшие издержки при эксплуатации этих систем. Добавив сюда средства автономии для строительства и получим быстро возводимые и дешевые фермерские хозяйства, без привязки к источникам энергии общих трасс.
Яркий пример окупаемости был при запуске завода по переработке картофеля в Тюмене. Система тепловых насосов окупила себя за две недели, которые завод просто напросто не простаивал. Подробности в видео
Пример применения теплового насоса с экономическим обоснованием на примере АПАРТ-ОТЕЛЬ «ПАРУС» Г. СОЧИ
9 900 кв.м., 5 этажей, 209 номеров
4-х трубная система круглогодичного центрального отопления, кондиционирования и гвс.
Первоначальным проектным решением тепло/холодоснабжения объекта был вариант: теплосеть + «чиллер».
Тарифы для объекта, г. Сочи, 2-е полугодие 2021 г.:
– ОАО «ТНС Энерго Кубань» – 8,0 руб/квт*час;
– МУП «СочиТеплоэнерго» (теплосеть):
- тепло = 3 800 руб/гкал;
- ГВС = 267 руб/м3;
- чиллер: – холод = 3 446 руб/гкал.
Тепловой насос:
– тепло/холод = 3 100 руб/гкал;
– ГВС = (34– 224) руб/м3.
| №п/п | Характеристики, параметры | Варианты технических решений | Примечание | ||
| Традиционный | Альтернативный | ||||
| Центральное теплоснабжение | Холодильная машина | Тепловой насос | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Вид источника тепла/холода | Ценртальная теплосеть (источник тепла) | Чиллер воздушный (источник холода) | Тепловой насос “Воздух-Вода” (источник тепла/холода) | |
| 2 | Потребная мощность тепла/холода, кВт | 800 | 800 | 800/800 | |
| 3 | Основное оборудование | Теплосеть | Чиллер (422кВт) – 2шт. | ТН (110/104 кВт) – 8 шт. | *Тепловой насос, рабочая температура по воздуху до –15*С, схема «3 в 1» с рекуперацией тепла на ГВС при работе на кондиционирование. |
| 4 | Инфраструктура обеспечения: | ||||
| –энергетика | Теплосеть, электросеть | Электросеть | Электросеть | ||
| –строительная часть | Теплотрасса, ИТП | ИТП | |||
| 5 | Требуемые энергоресурсы | ||||
| –теплосеть, Гкал/час | 0,688 | –– | –– | ||
| –электросеть, кВт | 20 | 320 | 300 | ||
| 6 | Годовое потребление энергоресурсов | Отопление/кондиционирование, ГВС-12 мес. К-нт спроса мощности – 0,3. | |||
| –тепло, Гкал | 1808 | –– | |||
| –электро энергия | 52560 | 808615 | 700800 | ||
| 7 | Тарифы | ||||
| –тепло, руб./Гкал | 3800 | –– | |||
| –электро энергия, руб./кВт/час | 8 | 8 | |||
| 8 | Стоимость потребленных энергоресурсов в год, руб. | ||||
| –тепло, руб. | 6870400 | –– | |||
| –электро энергия, руб. | 420480 | 6468920 | 5606400 | ||
| ИТОГО: | 13759800 | 5606400 | |||
| 9 | Стоимость основного оборудования, руб. | 3180000 | 18720000 | 13782400 | |
| 10 | Стоимость строительства источника тепла/холода, включая основное и доп.обо- рудование, ИТП, ПИР, СМР, ПНР руб. | 32500000 | 29550000 | ||
| 11 | Стоимость обеспечения энергоресурсами источника тепла/холода, руб. | Стоимость дополнительной эл.мощности 25 000руб/кВт. | |||
| –оформление «лимитов» на тепло, ТУ, теплосеть, согласования, руб. | 1500000 | –– | |||
| –электрическая мощность | 8500000 | 7500000 | |||
| 12 | ИТОГО капитальные вложения, руб.: | 42500000 | 37050000 | ||
| 13 | Объём согласований для ввода источника тепла/холода в эксплуатацию | – СочиТеплоЭнерго; – Стройнадзор; – Технадзор; – Природнадзор; – МЧС; – Оператор связи. | – Технадзор; – МЧС; – Оператор связи. | ||
Пример применения тепловых насосов в животноводстве: Ферма Würtenberger, Германия
Подробные технические описания мало предоставят информации не профессионалам, скорее интересен принцип работы системы. Дом хозяев фермы через тепловой насос обеспечен отоплением от 70 коров. Да, такое возможно!
Коротко о проекте:
- Было:
- От установки охлаждения молока происходит приготовление 300 л горячей воды для фермы.
- Около 80% общего бросового тепла терялось.
- Отопление – от старого дровяного котла
- Модернизация:
- Установлен тепловой насос, заменяющий установку охлаждения молока после дойки. Тепло от теплового насоса направляется на отопление и ГВС.
- Вторым источником тепла является теплообменник воздух/рассол на 22 кВт для утилизации бросового тепла из стойла.
- Зимой под потолком стойла температура воздуха составляет 5 -10 °C, поэтому система работает с высокой эффективностью весь год.
Тепловой насос охлаждает молоко, отдает тепло на отопление и приготовление горячей воды и, при потребности, также берет тепло из воздуха стойла. Котел в качестве дополнительного источника тепла более не требуется.
Подробную информацию о применении теплового насоса на фермерском хозяйстве можно получить при личной консультации со специалистом.
Тепловой насос технология будущего для всех объектов, где присутствуют трудности с подключениями к электросети и газоснабжению, а также для создания автономных загородных домов.
