Сравнение тепловых насосов (тепловой насос воздух вода против теплового насоса грунт вода)

Тепловой насос воздух вода против теплового насоса грунт вода

Сравнивать тепловой насос воздух вода и тепловой насос грунт вода сложно, хотя бы потому что эффективное применение одного типа теплового насоса в каком-то конкретном случае, может быть совсем не выгодным в другом случае, при других обстоятельствах. К тому же на рынке существует множество разных моделей, которые могут очень сильно отличаться по характеристикам.

Несмотря на не совсем корректную формулировку вопроса, попробуем определить приоритетные сферы применения для каждого из типов теплонасосов.

Стабильность источника тепла.
Земля всегда имеет стабильную температуру. В зависимости от глубины, времени года и прочих геологических условий, она может колебаться от +4 до +15 градусов. Для осуществления теплосъема, между теплоносителем, который циркулирует в земле, и самой землей, должна быть разница температуры. Это немного снижает температуру теплоносителя, который реально может поступать в теплонасос. Также следует учитывать, что работа теплового насоса, сказывается на температуре почвы, и к концу отопительного сезона средняя температура геотермального поля может уменьшится.

Но даже учитывая эти два “негативных” фактора можно смело рассчитывать, что среднегодовая температура теплоносителя, который непосредственно поступает в геотермальный теплонасос, составляет не ниже 0 градусов. И это очень важный момент, который указывает на стабильность источника тепла в целом. При этом абсолютно не важно, какая температура воздуха на улице, ведь даже при температуре наружного воздуха -30, в теплонасос, с земли, продолжает поступать теплоноситель с температурой около 0 градусов. Сами тридцатиградусные морозы не оказывают никакого воздействия ни на производительность теплового насоса, ни на его СОР.

Сравнение

Давайте обратимся к техническим характеристикам геотермального теплового насоса NIBE F1255-16. Его СОР при параметрах 0/45 EN14511 составляет 3,77.

Параметры 0/45 указывают на то, что значение справедливо при температуре входящего рассола 0 градусов и температуре теплоносителя в системе отопления 45 градусов. 45 градусов — достаточная максимальная температура для работы теплового насоса с низкотемпературной системой отопления (теплые полы, теплые стены).

Для сравнения, давайте использовать модель теплового насоса воздух/вода, премиум сегмента. Это модель NIBE F2120-16. Его СОР при параметрах 0/45 EN14511 составляет 3,4. Как видим, разница с геотермальным тепловым насосом не существенная, всего 10%. Но это при температуре наружного воздуха — 0 градусов. Что мы получим при температуре на улице -10.
обратимся к графикам производительности и СОР для теплового насоса воздух вода NIBE F2120.

Тепловой насос воздух вода. График зависимости СОР от температуры наружного воздуха

тепловой насос воздух вода NIBE F2120-16

-10 на улице

Видно что при -10 градусах на улице, и температуре в подающей магистрали 45 градусов, СОР будет составлять 2,8. При температуре на улице -10, в геотермальном тепловом насосе 1255-16, СОР будет оставаться на уровне 3,77. Теперь разница больше, и она составляет 26%.
Температура наружного воздуха опустилась до — 20,СОР воздушного теплового насоса F2120 опустился до отметки 2,3. Разница с геотермальным тепловым насосом, теперь составляет 39%. Но и это не самое главное. Давайте обратимся к графику зависимости проивзодительности от температуры на улице, для воздушного теплового насоса F2120.

 

тепловой насос воздух вода график мощности для NIBE F2120-16

 

Видно что его номинальная мощность актуальна только при температуре на улице, не ниже -3. При последующем опускании температуры на улице, уменьшается не только СОР, но и выдаваемая мощность теплового насоса. Т.е. в то время, когда при низких температурах нам нужно больше тепла, наша система способна выдавать меньше тепла. Для компенсации данного дефицита тепла, приходится использовать вспомогательный источник тепла, что еще сильнее уменьшает эффективность применения воздушного теплового насоса. Хочется отметить, что данная модель NIBE F2120 имеет довольно таки высокие показатели, которыми может похвастаться далеко не каждая модель. Это возможность работы до температуры на улице -25 градусов и стабильное поддержание температуры теплоносителя на уровне 63 градусов. Таким образом сравнивая теплонасос NIBE F1255-16 с другим более простым тепловым насосом воздух/вода, разрыв в эффективности увеличится еще больше.

Теперь сравним тепловые насос на конкретном примере.

Исходные данные: дом площадью 250 м кв. и теплопотерями 18 кВт, находится в Киеве. Расчетная температура теплоносителя 45/35. Для расчетов используем специализированную программу NIBE DIM.

Она использует информацию о климатологии региона (в данном случае г. Киев). Сначала определяются средние значения температуры наружного воздуха, для каждого периода отопительного сезона. Далее, по графику “кривой отопления” (зависимость температуры теплоносителя в системе отопления от температуры окружающей среды) определяются средние температуры теплоносителя в системе в разные периоды. Далее определяются средние значения СОР при вышеперечисленных параметрах.
В результате получаем средний показатель СОР за отопительный сезон, с учетом колебаний температуры на улице. Разумеется, этот расчет не может иметь 100% точность, так как невозможно предсказать погодные условия, но опираясь на него, можно сравнивать 2 типа теплонасосов.

NIBE VP DIM

Что в результате

Из результатов расчета видно, что на отопление дома, на протяжении отопительного сезона, а также на нагрев ГВС круглый год, необходимо 39147 кВтч тепла. Тепловой насос F2120-20 сможет выдать 38118 кВтч тепла. Разницу в 1029 кВтч между выдаваемой мощностью и требуемой, будет покрывать электрический котел.
Потребление электроэнергии тепловым насосом составит 9677 кВтч. Отсюда можно узнать годовой СОР , разделив выдаваемую мощность тепловым насосом, на потребляемую электрическую мощность. 38118 кВтч / 9677 кВтч = 3,9. Однако, мы забыли учесть еще 1029 кВтч тепловой энергии, которую нужно будет получить от дополнительного источника тепла — электрокотла. 39147 кВтч / (9677 + 1029 кВтч) = 3,5. Это реальный СОР,который учитывает потребление электроэнергии доп. источником тепла — электрокотлом.

 

Вывод 1. Отопление дома геотермальным тепловым насосом в условиях города Киева, однозначно эффективнее с применением геотермального теплового насоса.

“Отопление дома в условиях города Киева” выделено жирным умышленно. А что если стоит задача отапливать бассейн летом, или в период межсезонья? Применяя воздушный тепловой насос, в таких режимах можно получить СОР выше 5. В таких случаях работа теплонасоса воздух/вода будет более энергоэффективной, нежели работа теплового насоса грунт/вода.

Отопление домов в южных регионах Украины воздушным тепловым насосом также может быть эффективным за счет более теплого климата.

Условия выполнения грунтового контура.

Когда речь заходит о новом строительстве, скорее всего есть возможность бурить скважины, так как новый участок, как правило, не имеет никаких ограничений. Поэтому чаще всего, есть возможность выполнить все работы по обустройству грунтового контура до выполнения работ по благоустройству. Ограничение по обустройству грунтового контура может быть только в наличии места под бурение. Для дома площадью 250 м кв. необходимо 5 скважин по 60 метров. Учитывая расстояние в 8 метров между скважинами, получаем участок около 2 соток. Чаще всего, на этапе строительства представляется возможность выделить такую часть участка, тем более, что по факту завершения грунтовых работ, можно будет полноценно использовать этот участок в других целях.

Если же дом уже построен, а на придомовой территории расположены клумбы газоны, декоративные елки и прочие элементы ландшафтного дизайна, не всегда есть возможность “безболезненного” выполнения работ по обустройству грунтового контура. В данном случае однозначное преимущество в пользу воздушного теплового насоса, который никак не испортит внешний вид участка.

Не везде легко бурить

Геология нашей страны неоднородна и не везде на территории Украины мягкие породы. В западных, центральных и некоторых южных регионах часто на глубине нескольких метров можно встретить твердые породы. Геотермальные зонды опущенные в гранит ничем не хуже зондов, опущенных в мокрую глину, однако стоимость такого бурение в разы увеличивается. Часто бывает, что стоимость бурение приравнивается к стоимости теплового насоса, что существенно увеличивает срок окупаемости оборудования. В таких ситуациях преимущественно использовать тепловой насос воздух вода. Именно поэтому их часто устанавливают в западных регионах.

Выполняя работы по обустройству грунтового контура, сталкиваемся с еще одним ограничением — погодные условия, необходимые для выполнения работ. Геотермальные зонды крайне нежелательно, и часто невозможно опускать при температуре ниже +5, так как холодная труба зонда, не гнется, а при попытках ее гнуть существует вероятность ее перегиба и в дальнейшем порчу зонда. В то же время начало весны и резкое потепление очень часто, еще больше ухудшает условия выполнения работ. Так как тяжелая техника попросту грузнет в болоте, которое образовалось на участке в результате таяния снега.

Вывод. Тепловой насос воздух вода можно устанавливать в любом месте и в любое время года, чего нельзя сказать о геотермальном тепловом насосе.

Срок службы оборудования.

Не самый последний момент, особенно когда речь заходит о дорогостоящем оборудовании. С технической точки зрения, тепловой насос воздух вода более сложное устройство, чем геотермальный. Также они большую часть времени работают при неблагоприятных параметрах (при низких температурах на улице). Учитывая эти 2 фактора, тепловой насос воздух вода имеет меньший срок эксплуатации,чем геотермальный тепловой насос.
Геотермальный тепловой насос — далеко не вечное устройство, поэтому рано или поздно придется заменить и его. Срок службы грунтового контура упирается только в срок службы полиэтиленовой трубы, то есть не менее 50 лет. Это автоматически значит, что инвестируя деньги в геотермальный тепловой насос, заказчик инвестирует деньги в вечную составляющую этой системы — грунтовой контур. Ведь при необходимости через 30 лет заменить геотермальный тепловой насос, грунтовой контур останется от старой системы.

 

Заказать звонок
+
Жду звонка!