В цій статті я хочу дати максимум інформації про можливості теплових насосів у 2024 році. Ви дізнаєтесь, які типи теплових насосів бувають, наскільки вони ефективні, чому я рекомендую їх використовувати і для опалення, і для охолодження будинку. Більшість даних зібрані під час проектування та запуску різних систем на базі теплових насосів. Мінімум теорії, максимум нашої практики. З 2008 року ми з колегами встановили більше 200 теплових насосів. Я знаю, що працює, а що не дуже. Знаю про купу, м’яко кажучи, не зовсім точної інформації, якою забитий інтернет. Дочитайте до кінця. Буде цікаво.
Декілька незвичайних фактів про теплові насоси
- Теплові насоси не найкращий вибір для українських зим.
- Американці підрахували, що власник середнього приватного будинку може економити 550 доларів на місяць, якщо перейде на тепловий насос.
- Найбільше теплових насосів купують і встановлюють в Китаї.
- Середній термін роботи теплового насоса: 25 років.
В цій статті я розкажу, що із цього правда, а що зовсім не відповідає дійсності.
Тепер про все по порядку.
Коротко про принцип роботи теплового насоса
Звичайний котел генерує тепло. На це витрачається відносно багато енергії. У теплового насоса інший принцип дії. Він переносить тепло з вулиці в приміщення. Насос відбирає тепло з повітря, води або землі, а потім використовує його для обігріву води або повітря, яким ми нагріваємо будинок.
На перший погляд здається, що це щось дуже технологічне і суперскладне. Насправді принцип роботи тут такий самий, як і у кондиціонерів та навіть звичайних холодильників, до яких ми вже давно звикли. Холодильник, який у всіх нас на кухні – це на 99 відсотків тепловий насос. Холодильник забирає тепло всередині від продуктів і передає його назовні. А тепловий насос – це той самий холодильник, внутрішня частина якого знаходиться за межами будинку. Іншими словами, тепловий насос намагається охолодити повітря ззовні будівлі. В процесі його роботи нагрівається вода, яку потім ми використовуємо для споживання, обігріву або охолодження будинку. Наш (надіюсь, і ваш) тепловий насос працює як для обігріву, так і для охолодження будинку (про це докладніше розказую трохи пізніше).
Види теплових насосів
Можна виділити 2 основні види теплових насосів.
Перший вид – ґрунтові (геотермальні) теплові насоси
Цей вид також називають «ґрунт-вода». Прилад відбирає тепло з землі у воду опалювальної системи будинку.
Головна перевага цього виду теплових насосів: більш-менш однакова температура землі протягом року. Це дає стабільні показники споживання електроенергії без значних перепадів. Тобто насос потребує при −20 °C стільки ж енергії, скільки і при +20 °C.
Такий прилад споживає всього 100-150 Вт на годину. Йому потрібний тільки один маленький насос, який циркулює теплоносій (пропіленгліколь) трубами, що знаходяться під землею. Ця система труб називається геотермальним полем.
Бувають горизонтальні і вертикальні геотермальні поля для ґрунтових теплових насосів.
Горизонтальні: це коли тепловий колектор (його ще називають контур) розміщується кільцями на глибині приблизно 120-150 см.
Головне тут помістити колектор на 40 см нижче шару ґрунту, який промерзає взимку. Важливо розуміти, що якщо закопати колектор надто глибоко – це також буде неефективно. Нам потрібен шар землі, який зберігає тепло сонця, накопичене за теплі місяці, і додатково підігрівається дощем і талими водами.
Вертикальне геотермальне поле: це коли труби колектора опускають у спеціальну свердловину глибиною 50 м і більше.
Горизонтальний вид простіше і дешевше встановити. Не потрібна спеціальна бурильна техніка. Але оскільки перепади температури на невеликій глибині суттєвіші, потрібна більша довжина труб.
Найдорожче у всьому обладнанні сам пропіленгліколь, який є кров’ю цієї системи. Недолік геотермального теплового насоса з горизонтальним розміщенням колектора у тому, що ми починаємо опалювальний сезон з високим показником теплоносія. Восени верхній шар землі може бути прогрітим до +20 °C. Наприкінці ж опалювального сезону його температура може доходити вже до мінусових температур.
Також для горизонтального способу розміщення труб потрібна більша площа. Коли у вас невелика ділянка, єдиний варіант – вертикальний колектор.
Вертикальний колектор дорожче, проте ефективніше. Тому що температура ґрунту стабільна протягом усього року: + 9-10 °C. Особливо ефективно працюють вертикальні ґрунтові колектор на земельних ділянках де високі ґрунтові води. Охолодити ґрунт, який знаходиться в ґрунтових водах важче, ніж сухий ґрунт.
Що можна сказати про переваги ґрунтового теплового насоса?
- Дуже висока надійність. Всі компоненти знаходяться або під землею, або в будинку. Відносно небагато складних механічних деталей. Підземний колектор може надійно працювати мінімум 50 років.
- Висока ефективність. Коефіцієнт перетворення теплоти у діапазоні від 4 і вище. Це означає, що один кіловат витраченої електроенергії дає більше 4 кіловат тепла. Для порівняння: у електричного котла цей показник близько 0,9.
- Зручність. Це рішення не займає зайвого місця, не видає звуків, не потребує постійного ремонту та абсолютно безпечне.
Другий тип – повітряний тепловий насос
Встановити таке обладнання простіше, ніж ґрунтовий тепловий насос. Саме тому повітряний насос найбільш поширений серед усіх типів.
В 2023 (дві тисячі двадцять третьому) році 10% будівель в усьому світі опалювалися повітряним тепловим насосом.
За принципом роботи і взагалі за зовнішнім виглядом він максимально схожий на звичайний кондиціонер.
Зазвичай повітряні теплові насоси використовують, щоб одразу гріти повітря у будівлі. Тобто етап з нагріванням води в радіаторі чи теплій підлозі пропускається.
Коли температура повітря падає нижче –20 °C, тепловий насос стає звичайним електрокотлом, і може видавати тільки тепло спожитої електроенергії. А вже при –25 °C він зовсім перестає працювати. За останні 5 років в Україні не було жодного дня коли середньодобова температура була нижче –20 °C.
Давайте поговоримо про переваги повітряного теплового насоса.
- Простий, відносно швидкий монтаж.
- Відносна доступність. Не обов’язково мати власний будинок і ділянку, щоб поставити повітряний тепловий насос. Адже він може встановлюватись також в багатоквартирних будинках, як кондиціонер.
- Відсутність колектора, який знаходиться в землі.
Я не вказую тут високу ефективність, тому що вона нижча, ніж у ґрунтового, хоча все одно в рази більша, ніж у електричного котла.
Щодо різниці вартості, то теплові насоси коштують майже однаково. А от основну різницю складають додаткові роботи по бурінню свердловин, укладання та заповнювання контура пропіленгліколем.
Існує також третій вид теплових насосів – «вода-вода». Обладнання з таким принципом роботи на території України зареєструвати неможливо, оскільки це є використанням надер землі.
Міфи про теплові насоси
Міф перший: тепловий насос – це складне обладнання, тому воно часто ламається, а ремонт дуже дорогий
Насправді 99% поломок пов’язані з неякісною мережею. Перепади напруги можуть вивести насоси з ладу. Вирішується це купівлею стабілізатора. Бажано, щоб це був інверторний трифазний стабілізатор.
Останнім часом, коли всі ми стикаємося з постійними відключеннями електроенергії, необхідно додатково встановити інвертори і акумулятори, щоб бути незалежними від зовнішніх обставин.
Міф другий: при великих морозах тепловий насос неефективний
Тобто для України, де може бути і –20 °C, це начебто не зовсім актуальне рішення.
По-перше, це твердження взагалі не стосується геотермального або ґрунтового теплового насоса. Як я вже казав, він однаково ефективний при +20 °C, і при –20 °C.
Що стосується повітряного насоса, то тут треба пояснити нюанси.
Є середня температура взимку, а є пікова.
У Києві середня температура взимку: –2-3 °C, а пікова: –16 °C, причому тримається вона вночі максимум 5 годин. Якщо у вас енергозберігаючий будинок, то для вашої оселі –16 °C протягом 5-10 годин нічого не вирішує. Правильно утеплений будинок без опалення охолоне за добу на 2 – максимум 3 градуси.
Найголовніше, що ви повинні розуміти: теплові насоси (як повітряні так і ґрунтові) можна встановлювати тільки в енергозберігаючі будинки.
Тепловий насос працює ефективно, з високим коефіцієнтом тільки коли температура не надто низька.
Ми можемо гріти гарячу воду для своїх потреб до +45-50 °C, а теплоносій для обігріву будинку (тобто воду для теплої підлоги) до +35 °C. Якщо будинок не енергозберігаючий і холодний, такою температурою ми його не прогріємо.
Існує помилкова думка: «От зараз куплю тепловий насос – і буду собі заощаджувати на опаленні».
Насправді часто після таких думок трапляється ситуація, коли «купив поставив, а “комуналка” щось не дуже впала».
Людина починає розповідати, що теплові насоси не працюють, що це все маркетинг. Це все через те, що будинок не був підготовлений до встановлення низькотемпературної системи обігріву.
Ви плануєте встановлювати тепловий насос вже в існуючий будинок, який опалювався іншими системами з високотемпературною системою опалення? Обов’язково треба зробити енергоаудит! Зробіть тест на герметичність будівлі з інертними газами і ліквідуйте всі місця пропуску тепла. Якщо у вашому будинку тепла підлога, нічого змінювати не треба. Якщо у вас стоять радіатори, їх треба збільшити, щоб вони підходили під низький теплоносій. Взагалі я не рекомендую в старі будинки встановлювати теплові насоси. Очікування навряд чи будуть виправдані. Це новітні технології для новітніх будинків.
Третій міф: тепловий насос – це обладнання на багато років, тому треба купувати дорогий надійний бренд європейського або японського виробника
Насправді треба звертатися до досвідченої проектно-монтажної організації. Вони підберуть найкраще рішення. По секрету вам скажу, що часто найкраще рішення з точки зору співвідношення ціна-якість – продукція українського виробника. Хоча і китайці випускають пристойне обладнання, яке ідеально підходить для деяких об’єктів. Це не означає, що австрійські і німецькі компанії роблять погані насоси. Просто знайте, що у вас є варіанти, якщо підійти до вирішення питання з розумом.
Тямуща команда підбере і поставить відносно недорогий український або навіть китайський прилад, який буде в рази краще і надійніше працювати, ніж розкручений європейський бренд, який неправильно встановили.
Міф номер чотири: для обігріву тепловий насос підходить. Але для охолодження влітку – це неефективне рішення
Також зустрічав таку думку, що якщо користуватись тепловим насосом на охолодження, він швидше виходить з ладу.
У «геотермалки» показник ефективності – чотири з половиною, у хорошого дорогого кондиціонера – максимум три з половиною.
Наші люди й досі бояться вмикати кондиціонер для обігріву, користуються конвектором, хоча кондиціонер, якщо модель розрахована на мінусові температури – набагато комфортніше і економніше джерело тепла. До кондиціонера вже деякі звикли. Тепер треба звикнути до теплового насоса.
Теплові насоси: як правильно встановлювати і користуватися
На мій погляд, ідеальний варіант – буріння свердловини чи риття траншеї і встановлення саме геотермального або ґрунтового теплового насоса ще на етапі будівництва.
Потім обов’язкова інтеграція «геотермалки» з системою опалення будинку, яка складається з теплої підлоги і фанкойлів.
Чому тепла підлога і фанкойли?
Ці рішення потребують меншої температури теплоносія.
Про це я вже говорив: можна взяти суперпотужний тепловий насос і нагрівати ним радіатори в будинку, переплачуючи і за обладнання, і за електрику. А можна вчинити більш розумно: придбати економний насос і під’єднати його до економної системи опалення і охолодження.
Ще одна важлива складова правильного ефективного обігріву – утеплення будинку.
Зазначу, що обігрів будинку за допомогою фанкойлів і теплої підлоги – це між іншим ще й дуже сприяє створенню комфортного мікроклімату. Тепло розходиться по будинку рівномірно. Немає такого, коли біля батареї пітнієш, а біля вікна мурашки по спині. Повітря не пересушене, як буває, коли працює конвектор.
Якщо коротко, то ідеальний варіант використання теплового насосу – це:
Не потрібен додатковий котел, не потрібен кондиціонер, не треба багато витрачати на «комуналку» взимку. Дихати в будинку легко і приємно.
Не рекомендую ставити тепловий насос типу «повітря-повітря» в жилому домі. «Повітря-повітря» – це коли немає системи для обігріву, в яку закачана вода: ніяких радіаторів і теплих підлог. Насос збирає тепло і одразу передає його всередину будинку. Ця система буде шуміти, сушити повітря, в будинку буде тепло, але некомфортно. Насоси «повітря-повітря» можна ставити, наприклад, в офісах. Шум там, наприклад, взагалі не буде помітним.
Ефективність теплових насосів: наскільки вигідне це рішення з точки зору економіки?
Теплові насоси точно не для всіх. Якщо людина ніколи не цікавилася енергоефективністю, ніякі розрахунки про швидку окупність її не переконають.
Для тих, хто вже щось бачив/читав про теплові насоси, енергозберігаючі вікна, правильно утеплені стіни і вже думає не просто про обігрів, а про максимально ефективний обігрів, я розкажу своє бачення питання.
При цьому нагадую, що контур геотермального насоса функціонує мінімум 50 років.
Це обладнання надійне і довготривале.
Це залізний факт. Він дешевший за газовий чи електричний котел, дешевший за дрова. Саме тому на теплові насоси переходять в Китаї, Європі і США.
В Німеччині, наприклад, в новому будинку треба обов’язково ставити тепловий насос. Це єдиний варіант, який дозволяє держава.
Китай зараз номер один по купівлі теплових насосів. Чверть насосів, які купують у всьому світі, – це Китай. Минулого року продаж насосів у Китаї збільшився на 23%, а у всьому світі впав на 3%. В центральних і східних областях країни тепловий насос стає стандартним обладнанням. Причому як для обігріву, так і для охолодження осель.
В США і Британії виділяються субсидії для тих, хто добровільно переходить на теплові насоси. Там залежить від штату і доходу. Але в деяких випадках можуть компенсувати 100% коштів за купівлю і встановлення насосу.
Цікаво, що в Британії заохочують до встановлення теплових насосів не тільки субсидіями.
Цитата зі статті The Guardian «UK heat pump adopters open up homes to encourage others to ditch gas boilers» (Британські користувачі теплових насосів відкривають домівки, щоб заохотити інших позбутися газових котлів):
Власники будинків у Великобританії, які розглядають заміну газового котла на електричний тепловий насос, можуть побачити роботу нового обладнання на власні очі, відвідавши ранніх користувачів у своєму регіоні. Новий сервіс, запущений благодійною організацією Nesta, допоможе потенційним власникам теплових насосів забронювати візит до домогосподарств, де вони вже встановлені. Сайт VisitAHeatPump.com дозволяє користувачам знайти одне зі 150 домогосподарств, які погодилися приймати зацікавлених відвідувачів, щоб показати свої низьковуглецеві системи опалення і дати відповіді на всі питання.
Чогось подібного не вистачає в Україні. Багато говорять про теплові насоси, але відносно мало згодні попрощатися зі звичайним котлом і кондиціонером. Потрібно більше перевіреної інформації і наочної демонстрації.
Зараз у вас є стабільний заробіток, але ви не знаєте, що буде через 5 років. Якщо вкласти гроші в енергозберігаючий будинок і правильний обігрів, я думаю, що через 5 років у вас все буде гаразд. Навіть якщо дохід суттєво впаде. Це означає «подумати зараз, щоб не думати на пенсії».
При купівлі машини хтось рахує, скільки можна зекономити на бензині, як часто треба купувати новий акумулятор, наскільки дорогим буде ремонт у разі поломки. А хтось купує мерседес і на багато років забуває про проблеми. Водій, який був за кермом мерседеса, навряд чи захоче пересісти на іншу марку.
Висновки: коротко ЗА і ПРОТИ теплових насосів
Проти (головні недоліки теплових насосів)
1. Порівняно велика вартість на старті
Бувають випадки, коли уже на старті тепловий насос дешевший, ніж інші варіанти обігріву. Наприклад, коли на ділянці немає газу, і провести його туди не так просто. Але в більшості випадків все ж установка і запуск цього обладнання потребує більших витрат, ніж котел чи кондиціонер.
2. Низька ефективність без інтеграції з підходящою системою всередині будинку
Тепловий насос ззовні, тепла підлога та фанкойли всередині. Зі звичайними радіаторами використовувати взагалі не оптимально.
3. Складний монтаж
Також треба сказати про порівняно складний монтаж.
Ні в якому разі не треба встановлювати самостійно. Тільки досвідчена команда.
ЗА (Переваги теплових насосів)
Тепер переходимо до переваг.
1. Найбільш економне, найбільш ефективне рішення
На тридцять відсотків ефективніше, ніж кондиціонер, в чотири з половиною рази ефективніше, ніж електрокотел.
2. Дуже надійна система
Все обладнання працює в середньому 25, зовнішній контур мінімум 50 років. Якщо кондиціонер обов’язково треба оглядати мінімум раз на рік, часто заправляти фреон, то з тепловим насосом все набагато простіше. Бажано проводити техогляд один раз на два роки, при стабільній роботі електричної мережі обслуговування мінімальне.
3. Одне рішення для декількох важливих задач
Поставили один геотермальний насос – одразу отримали недорогий спосіб обігріву взимку, ефективний охолоджувач влітку, ще й круглий рік вода буде гаряча вода за мінімальну ціну.
4. Невеликі рахунки за електроенергію
Я не хочу називати конкретні цифри, тому що багато чого залежить від якості утеплення будинку, типу ґрунту на ділянці і інших параметрів, які можуть суттєво впливати на роботу насосу.
Те, що насос в 4 рази ефективніше, ніж котел, не означає, що плата за електроенергію буде в 4 рази менша. Але все одно рахунок буде суттєво нижчий.
Є статистика по Америці. Там порахували, що тепловий насос в середньому економить 557 доларів на рік. В холодних штатах, як Міннесота, ця сума більша, ніж 800 доларів на рік.
Для тих, кому зручніше отримувати інформацію в відеоформаті, пропоную відео про теплові насоси від мого партнера Дмитра Івановича. І для цієї статті, і для ролика ми готували матеріали разом.
