- порівняння
- -10 на вулиці
- Тепер порівняємо теплові насос на конкретному прикладі.
- Що в результаті
- Умови виконання грунтового контуру.
- Не скрізь легко бурити
- Термін служби обладнання.
Порівнювати тепловий насос повітря вода і тепловий насос грунт вода складно, хоча б тому що ефективне застосування одного типу теплового насоса в якомусь конкретному випадку, може бути зовсім не вигідним в іншому випадку, при інших обставинах. До того ж на ринку існує безліч різних моделей, які можуть дуже сильно відрізнятися за характеристиками.
Незважаючи на не зовсім коректну формулювання питання, спробуємо визначити пріоритетні сфери застосування для кожного з типів теплонасосів.
Стабільність джерела тепла.
Земля завжди має стабільну температуру. Залежно від глибини, пори року та інших геологічних умов, вона може коливатися від +4 до +15 градусів. Для здійснення теплос'ема, між теплоносієм, який циркулює в землі, і самою землею, повинна бути різниця температури. Це трохи знижує температуру теплоносія, який реально може надходити в теплонасос. Також слід враховувати, що робота теплового насоса, позначається на температурі грунту, і до кінця опалювального сезону середня температура геотермального поля може зменшиться.
Але навіть з огляду на ці два "негативних" фактора можна сміливо розраховувати, що середньорічна температура теплоносія, який безпосередньо надходить в геотермальний тепловий насос, становить не нижче 0 градусів. І це дуже важливий момент, який вказує на стабільність джерела тепла в цілому. При цьому абсолютно не важливо, яка температура повітря на вулиці, адже навіть при температурі зовнішнього повітря -30, в теплонасос, з землі, продовжує надходити теплоносій з температурою близько 0 градусів. Самі тридцятиградусні морози не мають жодного впливу ні на продуктивність теплового насоса, ні на його СОР .
порівняння
Давайте звернемося до технічних характеристик геотермального теплового насоса NIBE F1255-16. його СОР при параметрах 0/45 EN14511 становить 3,77.
Параметри 0/45 вказують на те, що значення справедливо при температурі вхідного розсолу 0 градусів і температурі теплоносія в системі опалення 45 градусів. 45 градусів - достатня максимальна температура для роботи теплового насоса з низькотемпературної системою опалення (теплі підлоги, теплі стіни).
Для порівняння, давайте використовувати модель теплового насоса повітря / вода, преміум сегменту. Це модель NIBE F2120-16. його СОР при параметрах 0/45 EN14511 становить 3,4. Як бачимо, різниця з геотермальних тепловим насосом не така вже суттєва, всього 10%. Але це при температурі зовнішнього повітря - 0 градусів. Що ми отримаємо при температурі на вулиці -10.
звернемося до графіків продуктивності і СОР для теплового насоса повітря вода NIBE F2120.
Тепловий насос повітря вода. Графік залежності СОР від температури зовнішнього повітря
-10 на вулиці
Видно що при -10 градусах на вулиці, і температурі в прямому трубопроводі 45 градусів, СОР становитиме 2,8. При температурі на вулиці -10, в геотермальному тепловому насосі 1255-16, СОР залишатиметься на рівні 3,77. Тепер різниця більше, і вона становить 26%.
Температура зовнішнього повітря опустилася до - 20, СОР повітряного теплового насоса F2120 опустився до позначки 2,3. Різниця з геотермальних тепловим насосом, тепер становить 39%. Але і це не найголовніше. Давайте звернемося до графіку залежності проівзодітельний від температури на вулиці, для повітряного теплового насоса F2120.
Видно що його номінальна потужність актуальна тільки при температурі на вулиці, не нижче -3. При подальшому опусканні температури на вулиці, зменшується не тільки СОР , Але і видається потужність теплового насоса. Тобто в той час, коли при низьких температурах нам потрібно більше тепла, наша система здатна видавати менше тепла. Для компенсації цього дефіциту тепла, доводиться використовувати допоміжне джерело тепла, що ще сильніше зменшує ефективність застосування повітряного теплового насоса. Хочеться відзначити, що дана модель NIBE F2120 має досить таки високі показники, якими може похвалитися далеко не кожна модель. Це можливість роботи до температури на вулиці -25 градусів і стабільна підтримка температури теплоносія на рівні 63 градусів. Таким чином порівнюючи теплонасос NIBE F1255-16 з іншим більш простим тепловим насосом повітря / вода, розрив в ефективності збільшиться ще більше.
Тепер порівняємо теплові насос на конкретному прикладі.
Вихідні дані: будинок площею 250 м кв. і тепловтратами 18 кВт, знаходиться в Києві. Розрахункова температура теплоносія 45/35. Для розрахунків використовуємо спеціалізовану програму NIBE DIM .
Вона використовує інформацію про кліматології регіону (в даному випадку м.Київ). Спочатку визначаються середні значення температури зовнішнього повітря, для кожного періоду опалювального сезону. Далі, за графіком "кривої опалення" (залежність температури теплоносія в системі опалення від температури навколишнього середовища) визначаються середні температури теплоносія в системі в різні періоди. Далі визначаються середні значення СОР при перерахованих вище параметрах.
В результаті отримуємо середній показник СОР за опалювальний сезон, з урахуванням коливань температури на вулиці. Зрозуміло, цей розрахунок не може мати 100% точність, так як неможливо передбачити погодні умови, але спираючись на нього, можна порівнювати 2 типу теплонасосів.
Що в результаті
З результатів розрахунку видно, що на опалення будинку, протягом опалювального сезону, а також на нагрів ГВП круглий рік, необхідно 39147 кВтг тепла. Тепловий насос F2120-20 зможе видати 38118 кВтг тепла. Різницю в 1 029 кВтг між видається потужністю і необхідної, буде покривати електричний котел.
Споживання електроенергії тепловим насосом складе 9677 кВтг. Звідси можна дізнатися річний СОР , Розділивши видається потужність тепловим насосом, на споживану електричну потужність. 38118 кВтг / 9677 кВтг = 3,9. Однак, ми забули врахувати ще +1029 кВтг теплової енергії, яку потрібно буде отримати від додаткового джерела тепла - електрокотла. 39147 кВтг / (9677 + 1029 кВтг) = 3,5. це реальний СОР , Який враховує споживання електроенергії доп. джерелом тепла - електрокотлом.
Висновок 1. Опалення будинку геотермальних тепловим насосом в умовах міста Києва, однозначно ефективніше із застосуванням геотермального теплового насоса.
"Опалення будинку в умовах міста Києва" виділено жирним навмисне. А що якщо стоїть завдання опалювати басейн влітку, або в період міжсезоння? Застосовуючи повітряний тепловий насос, в таких режимах можна отримати СОР вище 5. У таких випадках робота теплонасоса повітря / вода буде більш енергоефективною, ніж робота теплового насоса грунт / вода.
Опалення будинків в південних регіонах України повітряним тепловим насосом також може бути ефективним за рахунок більш теплого клімату.
Умови виконання грунтового контуру.
Коли мова заходить про нове будівництво, швидше за все є можливість бурити свердловини, так як нову ділянку, як правило, не має ніяких обмежень. Тому найчастіше, є можливість виконати всі роботи з облаштування ґрунтового контуру до виконання робіт з благоустрою. Обмеження щодо облаштування ґрунтового контуру може бути тільки в наявності місця під буріння. Для будинку площею 250 м кв. необхідно 5 свердловин по 60 метрів. З огляду на відстань у 8 метрів між свердловинами, отримуємо ділянку близько 2 соток. Найчастіше, на етапі будівництва представляється можливість виділити таку частину ділянки, тим більше, що за фактом завершення грунтових робіт, можна буде повноцінно використовувати цю ділянку в інших цілях.
Якщо ж будинок вже побудований, а на прибудинковій території розташовані клумби газони, декоративні ялинки та інші елементи ландшафтного дизайну, не завжди є можливість "безболісного" виконання робіт з облаштування ґрунтового контуру. В даному випадку однозначне перевагу на користь повітряного теплового насоса, який ніяк не зіпсує зовнішній вигляд ділянки.
Не скрізь легко бурити
Геологія нашої країни неоднорідна і не скрізь на території України м'які породи. У західних, центральних і деяких південних регіонах часто на глибині декількох метрів можна зустріти тверді породи. Геотермальні зонди опущені в граніт нічим не гірше зондів, опущених в мокру глину, проте вартість такого буріння в рази збільшується. Часто буває, що вартість буріння прирівнюється до вартості теплового насоса, що істотно збільшує термін окупності обладнання. У таких ситуаціях переважно використовувати тепловий насос повітря вода. Саме тому їх часто встановлюють в західних регіонах.
Виконуючи роботи з облаштування ґрунтового контуру, стикаємося з ще одним обмеженням - погодні умови, необхідні для виконання робіт. Геотермальні зонди вкрай небажано, і часто неможливо опускати при температурі нижче +5, так як холодна труба зонда, не гнеться, а при спробах її гнути існує ймовірність її перегину і надалі псування зонда. У той же час початок весни і різке потепління дуже часто, ще більше погіршує умови виконання робіт. Так як важка техніка просто грузне в болоті, яке утворилося на ділянці в результаті танення снігу.
Висновок. Тепловий насос повітря вода можна встановлювати в будь-якому місці і в будь-який час року, чого не можна сказати про геотермальному тепловому насосі.
Термін служби обладнання.
Не самий останній момент, особливо коли мова заходить про дорогому обладнанні. З технічної точки зору, тепловий насос повітря вода більш складний пристрій, ніж геотермальний. Також вони більшу частину часу працюють при несприятливих параметрах (при низьких температурах на вулиці). З огляду на ці 2 фактора, тепловий насос повітря вода має менший термін експлуатації, ніж геотермальний тепловий насос.
Геотермальний тепловий насос - далеко не вічне пристрій, тому рано чи пізно доведеться замінити і його. Термін служби грунтового контуру впирається тільки в термін служби поліетиленової труби, тобто не менше 50 років. Це автоматично означає, що інвестуючи гроші в геотермальний тепловий насос, замовник інвестує гроші в вічну складову цієї системи - грунтовій контур. Адже при необхідності через 30 років замінити геотермальний тепловий насос, грунтової контур залишиться від старої системи.