Выбор геотермального теплового насоса известной марки еще не означает экономичность, надежность и безотказность, а также долговечность эксплуатации системы отопления на основе теплонасосной установки в целом. Правильный расчет рассольного контура и грамотный монтаж теплового насоса гораздо важнее престижности марки.
Под геотермальными теплонасосами мы подразумеваем тепловые насосы, использующие низкопотенциальное тепло поверхности земли, передаваемое на испаритель теплообменника теплового насоса через рассол или иначе говоря, через раствор антифриза, циркулирующего в “замкнутом ” контуре.
Первый геотермальный тепловой насос, а это был THERMIA 16 квт мощности, с горизонтальным рассольным контуром, мы установили в 2004 г. под Зеленогорском.
За прошедшие годы мы устанавливали геотермальные тепловые насосы различных производителей, в т.ч. такие марки как BUDERUS, THOR,VIESMANN, MECMASTER, MAMMOTH, VAILLANT и даже образцы отечественной сборки.
В настоящее время геотермальные тепловые насосы производят десятки известных и сотни малоизвестных компаний в Европе ,США и Китае. Собирают их и в России, в том числе и в Санкт-Петербурге.
Монтаж геотермальных тепловых насосов
Важны ли технические показатели теплового насоса?
Мы не заметили критической разницы в достигаемой величине коэффициента трансформации электрической энергии в тепловую (а следовательно, и в экономичности) в диапазоне тепловой мощности 6-40 кВт для тепловых насосов разных производителей (при отоплении индивидуальных загородных домов). Связано это с тем, что основные узлы и комплектующие теплонасосов у всех производителей практически одни и теже, в независимости от марки и страны сборки.
Практика показывает, что коэффициент трансофрмации электрической энергии в тепловую (или проще говоря КПД) декларируемый у некоторых продавцов геотермальных теплонасосов в России, как 5,0 и даже выше (по EN 255), явно завышен.
О том, что этот показатель носит явно рекламный характер, можно судить хотя бы по тому, что он существенно различается в характеристиках, приводимых у местных продавцов в России и таковыми в паспортах на то же самое изделие у самих шведов или немцев.
Реальные величины этого важного для любого заказчика показателя приведены в таблице 1 (едва ли кто-либо из сравниваемых в таблице основных на скандинавском рынке производителей теплонасосов мог повлиять на независимую оценку института, на 100% принадлежащему шведскому правительству).
Таблица 1. Сравнение потребительских свойств 10kw теплонасосов Nibe,Viessmann,Stiebel Eltron,Thoren,IVT и Thermia.
Весьма схожие показатели публикуют и германские независимые инженерные сообщества.
Поэтому при выборе теплового насоса Заказчику в России вряд ли надо зацикливаться на этом показателе в рекламном буклете продавца.
Стоит ли ориентироваться на цену теплового насоса?
В таблице 2 мы приводим реальную калькуляцию на изготовление геотермальных теплонасосов тепловой мощностью 8 кВт (на шведском языке). Производитель не самый крупный, но выпускающий подобные теплонасосы уже лет 30. Марку теплового насоса не называем, чтобы не делать ни рекламы, ни антирекламы.
Кстати, встречаемые в рекламе на некоторых сайтах цифры в миллионы единиц, якобы установленных в Европе геотермальных тепловых насосах некоторых марок, являются завышенными как минимум на порядок, а то и два. Ну не производит их в таком «автомобилестроительном» количестве ни одна фирма. Скорее всего, писатели по ”маркетинговым соображениям” причисляют к таковым и воздушные тепловые насосы инверторного типа.
| Benämning | Antal | Inköp | summa |
| Kompressor 8kw | 1 | 4403 | 4403 |
| Synglas MIA038 | 1 | 93,45 | 93,45 |
| Torkfilter DML163S | 1 | 104,5 | 104,5 |
| Pressostat | 1 | 460 | 460 |
| Kapillärrör | 2 | 20 | 40 |
| Exp.vent Tlex3,0 | 1 | 395 | 395 |
| Kopparrör 1/4″ | 1 | 12,03 | 12,03 |
| Kopparrör 3/8″ | 1 | 18,2 | 18,2 |
| Kopparrör 1/2″ | 1 | 24,1 | 24,1 |
| Kopparrör 7/8″ | 1 | 56,8 | 56,8 |
| Kopparrör 1 1/8″ | 3 | 807 | 2421 |
| Schraderventil | 2 | 35 | 70 |
| Kyl, reducering 1 1/8″ — 1/2″ | 2 | 36,8 | 73,6 |
| Kyl, reducering 1 1/8″ — 7/8″ | 1 | 45,2 | 45,2 |
| Kyl, vinkel 7/8″ 90* rör-rör | 1 | 27,1 | 27,1 |
| Förångare | 1 | 2051,2 | 2051,2 |
| Kondensor | 1 | 2225 | 2225 |
| Övergångsnippel 15xR15utv | 1 | 8,4 | 8,4 |
| Övergångsnippel 28xR25inv | 4 | 13,7 | 54,8 |
| Övergångsnippel 15xR15inv | 1 | 12,08 | 12,08 |
| Övergångsnippel 28xR20utv | 2 | 14,71 | 29,42 |
| Koppling 28xG25 | 4 | 43,87 | 175,48 |
| Kopparvinkel 90* 1muff | 3 | 12,41 | 37,23 |
| Koppsrböj 90* 28 1muff | 2 | 20,4 | 40,8 |
| Kopparböj 90* 28 2muff | 1 | 27,4 | 27,4 |
| Avtappningsvent 15mm | 1 | 97,37 | 97,37 |
| Rensplugg 1/2″ | 2 | 8,82 | 17,64 |
| Kulventil 15 inv | 2 | 48,6 | 97,2 |
| Kulventil 20 inv | 1 | 31,03 | 31,03 |
| Expansionskärl 4L | 1 | 140,17 | 140,17 |
| Cirkpump 25-60 | 1 | 567,1 | 567,1 |
| Cirkpump 25-80 | 1 | 1032,55 | 1032,55 |
| Unionkoppling G25xG40 | 4 | 43,8 | 175,2 |
| Styrskåp | 1 | 2900 | 2900 |
| Lins röd 12mm | 3 | 1,92 | 5,76 |
| Lins gul 12mm | 1 | 1,92 | 1,92 |
| Vippströmställare | 3 | 7,23 | 21,69 |
| Elektronisk termometer | 1 | 180,3 | 180,3 |
| Temperaturgivare | 4 | 79,4 | 317,6 |
| Plåtsats | 1 | 1694 | 1694 |
| Maskinsko med gummifot | 4 | 5,1 | 20,4 |
| Isolering board 3215 | 1,8 | 123 | 221,4 |
| Manometer 0-2,5bar | 1 | 79,4 | 79,4 |
| Träpall | 1 | 60 | 60 |
| Rörisolering | 3,5 | 39,6 | 138,6 |
| Medföljande artiklar vid installation | 1 | 623,04 | 623,04 |
| Div skruv och popnit | 1 | 300 | 300 |
| Smutsfilter | 1 | 140,2 | 140,2 |
| Anslutningsslang | 2 | 450 | 900 |
| 22668,36 | |||
| Arbetstid 16 tim á 450 | 16 | 450 | 7200 |
| Summa | 29868,36 |
Таблица 2. Реальная калькуляция на изготовление геотермальных теплонасосов тепловой мощностью 8 кВт. Цены указаны в шведских кронах. 10 SEK можно считать как 1EUR.
Цена изготовления теплового насоса приведена для того , чтобы понимать , что платя за тепловой насос сумму гораздо более чем 3000 евро, мы подразумеваем, что оплачиваем также свои соответствующие ожидания и требования по качеству сборки, управляемости, дизайну и конечно надежности теплового насоса в целом.
В первые несколько лет нашей работы по монтажу теплонасосов выбор марки теплового насоса зачастую определялся не нами , а предпочтением или вкусом Заказчика.
Попросту говоря, Заказчик сам мог привести тепловой насос из-за границы исходя из каких то своих , не всегда известных нам соображений, например таких как цена, известность или престижность марки, рекомендаций или отзывов друзей и т.д.
К каждому тепловому насосу прилагалась инструкция, правда далеко не всегда на русском языке (а зачастую даже и не на английском). В общем случае это были инструкции по монтажу и настройкам непосредственно самого теплового насоса, но отнюдь не инструкции по монтажу и устройству наружного рассольного коллектора или низкотемпературного контура.
Есть весьма общие рекомендации производителей оборудования, есть более строгие рекомендации инженерных сообществ ,например Правила VDI (Союза немецких инженеров) или общеевропейские инструкции монтажников тепловых насосов EGSHPA.
Однако , единого мнения и однозначных решений для выбора того или иного варианта устройства наружного коллектора (низкотемпературного контура) для разных геологических, климатических, экономических условий нет.
Стоимость устройства низкотемпературного контура для теплового насоса сопоставимой мощности или даже одной и той же модели у разных монтажных организаций в России может значительно различаться исходя из их представления о необходимых габаритах, глубине и способе укладки коллектора.
В любом случае цена монтажа весьма высока и сопоставима со стоимостью самого теплонасоса.
Размеры коллектора: российские реалии
Экономические расчеты необходимых и оптимальных по немецким или шведским методикам размеров коллектора (мы имеем в виду не только геологоклиматические условия, но и экономические реалии и психологические установки пользователей), не оправдываются в России.
Поясняем на примерах:
В России вряд ли кто полагается на расчетные данные по приведенным теплопотерям своего жилища даже при наличии проекта c соответствующим разделом (есть сомнения — заложено ли требуемое количество утеплителя, той ли он марки, не перепутали ли строители слой паро-изоляции с слоем ветро-гидро защиты, а если не перепутали , то правильной ли стороной уложили его и т.д.) . Поэтому выбирать для нужд отопления тепловой насос мощностью, покрывающей всего лишь 65-75% от ”top effect”,даже с коэффициентом теплового обеспечения в 92% (как рекомендуют западные методики) по меньшей мере неразумно.
Никто в России не устанавливает “точку бивалентности” теплового насоса (температуру наружного воздуха, при которой теплонасос переключается на дополнительный теплогенератор) на европейские — 5С.
Даже в Краснодарском крае это нередкая зимняя температура, а переключение на встроенный ”пиковый доводчик”- электроТЭН вообще лишено экономического смысла. Минимальная цена теплового насоса в России раз в 10 выше самого дорогого электрокотла той же мощности.
Даже у немцев с их зимами в расчеты заложено по 2400 часов работы компрессора (см.приведенную ниже таблицу) и соответственно столько же времени отбора тепла от грунта.
Правила DVI (Союз немецких инженеров) — VDI 4640:
| Тип почвы | Удельная интенсивность теплосъема | |
| Часы эксплуатации в год | ||
| 1800ч | 2400 ч | |
| Обобщенные ориентировочные данные: | ||
| Грунт с плохим теплосъемом (сухая осадочная порода) ( < 1,5 Вт/(м*К)) | 25 Вт/м | 20 Вт/м |
| Обычная твердая каменная порода и водонасыщенная осадочная порода ( = 1,5 — 3,0 Вт/(м*К)) | 60 Вт/м | 50 Вт/м |
| Твердая каменная порода с высокой теплопроводностью (>3,0 Вт/(м*К)) | 84 Вт/м | 70 Вт/м |
| Отдельные виды попрод: | ||
| Гравий, песок, сухой | < 25 Вт/м | <20 Вт/м |
| Гравий, песок, водоносные | 65 — 80 Вт/м | 55 — 65 Вт/м |
| При сильном течении грунтовых вод в гравии песке, для некоторых установок | 80 — 100 Вт/м | 80 — 100 Вт/м |
| Глина, суглинок, влажные | 35 — 50 Вт/м | 30 — 40 Вт/м |
| Известняк (массивный) | 55 — 70 Вт/м | 45 — 60 Вт/м |
| Песчаник | 65 — 80 Вт/м | 55 — 65 Вт/м |
| Кислые магматические породы (например, граниты) | 65 — 85 Вт/м | 55 — 70 Вт/м |
| Щелочные магматические породы (например, базальт) | 45 — 65 Вт/м | 35 — 55 Вт/м |
| Гнейс | 75 — 85 Вт/м | 60 — 70 Вт/м |
| Существенное колебание значений зависит от строение породы: трещиванности, расслаивание, выветривание |
Если же мы нарушаем тепловой баланс в наружном коллекторе, будь то в случае недостаточной глубины заложения горизонтального коллектора или недостаточных размеров самого коллектора , не важно, в скважине или в горизонтальном исполнении, мы не только не получим ожидаемого 2,5-3,5 КПД (см.таблицу зависимости КПД от температуры рассола на входе), но и можем вообще остаться без отопления среди зимы.
В каких случаях НЕ нужно устанавливать геотермальный тепловой насос
Все это приводит к тому, что стоимость котельной на основе геотермального теплонасоса включая наружный коллектор под российские реалии , т.с. ”под ключ”, для бытовых тепловых насосов, а это обычно 8-17kw cоставляет сумму от 500 тыс.руб (для систем с 8кw теплонасосом) до 1 млн.руб.(для системы с 17кw теплонасосом (цены 2010-2011гг.) Это означает, что Заказчику такая система обойдется примерно в 60 тыс. руб.за 1 kw тепловой мощности.
Учитывая, что построенные в конце 90-х, начале 2000-х годов загородные дома вряд ли могут похвастаться эффективной теплоизоляцией (приемлемыми приведенными теплопотерями для отопления теплонасосами можно считать величину не более 65вт/м2) а также необходимостью переделки системы отопления под теплоноситель с более низкой температурой (напомним, что КПД в 2,5-3,5 мы достигаем на температурах подачи лишь до +45С), владельцам таких домов вряд ли стоит всерьез задумываться о тепловых насосах.
Естественно, если у вас есть техническая возможность подключения к магистральному газу, не смотря на затрату “лишних” примерно 150 тыс.руб., которые вы потратите на “согласование” проекта для ввода газа в дом, даже при прохождении магистрали по границе вашего участка, на сегодняшний день тоже резоннее не рассматривать теплонасос как основной источник теплоснабжения.
Несмотря на то, что линейка геотермальных теплонасосов у большинства производителей начинается с 4,5kw мощности, затраты по устройству системы отопления такой мощности неоправданно высоки.
По нашему мнению в России, геотермальные теплонасосы следует всерьез рассматривать начиная с мощности 8 кВт и для домов не менее 140м2.
6 кВТ теплонасос мы ставили в России один единственный раз. Несмотря на площадь дома в 170м2 Заказчик мог выделить на отопление всего лишь около 2кВт. Место уж больно престижное, а электричества всего 5кВт и не увеличить его ни за какие деньги. Магистрального газа там нет и не будет, дизель или газгольдер там не рассматривался в принципе.
Срок окупаемости системы отопления на базе теплового насоса.
Если у вас есть требуемая для отопления электрическая мощность, то разницу в первоначальных затратах на котельную на базе теплонасоса и обычного электрокотла для дома под 200м2 вы окупите лишь лет через 7-9.
Эта величина для тех, у кого цена электроэнергии составляет 1,80-3,10 руб/кВт*час ночной/дневной тариф.
Смеем это утверждать, ибо на некоторых котлах и теплонасосах у нас установлены GSM модемы для дистанционного управления и съема информации, позволяющие считывать и накапливать информацию по электропотреблению и выработке тепла.
При выборе системы отопления загородного дома на основе геотермального теплового насоса в Ленобласти да вообще в России на 2011-2012 год экономическую составляющую как основу можно рассматривать только в том случае, если стоимость “покупки” электрической мощности обойдется вам под 40 тыс.руб за кВт и более.
На этом экономические рассуждения заканчиваются, а включаются иные мотивы, а они у всех совершенно разные.
Кто то не хочет связываться с соляркой или привозным газом из-за запаха, опасений в сфере пожаробезопасности, необходимости иметь топливные емкости, опасений на существенный рост цен на энергоносители в обозримом будущем. Вот всерьез озабоченных экологичностью топлива для окружающей среды, правда не встречали пока ни разу.
Необходимые условия для монтажа геотермального теплового насоса
Резюмируя вышесказанное, обобщим необходимые и достаточные условия для монтажа геотермального теплового насоса на своем участке:
- Наличие бюджета из расчета затрат примерно в 60 тыс.руб. на 1 кВт потребной тепловой мощности
- Приемлемые приведенные теплопотери дома на уровне 50-60 вт/м2 площади дома
- Наличие свободной электрической мощности в объеме примерно 30% от необходимой мощности на отопление
- Пригодность существующей или планируемой системы отопления для использования теплоносителя с более низкой температурой подачи (отсутствие массивных чугунных радиаторов типа МС,
- Увеличенное примерно в 2 раза по сравнению с расчетным на подачу 70/50 К количество секций в батареях)
- Наличие свободного участка земли (примерно 60м2 поверхности участка на 1квт потребной отопительной мощности в случае устройства горизонтального коллектора или возможности заезда буровой установки для бурения скважин на расстоянии min 8-10м от дома под вертикальный коллектор).
Считаем нужным также привести некоторую наглядную информацию, дабы по возможности привести в соответствие реалии с возможными ожиданиями Заказчиков.
Несмотря на то, что большинство современных тепловых насосов имеют привлекательный внешний вид и позиционируется некоторыми Продавцами чуть ли не как предмет интерьера, они все же остаются элементом котельной.
Как бы красиво тепловой насос не выглядел в буклете, в жизни все это будет выглядеть гораздо прозаичнее.
