Порівняння теплових насосів (тепловий насос повітря вода проти теплового насоса грунт вода)

Тепловий насос повітря вода проти теплового насоса грунт вода

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 різних типів які можуть дуже сильно відрізняються за характеристиками.

Незважаючи на, не зовсім коректне питання, спробуємо визначити пріоритетні сфери застосування для кожного з типів теплових насосів.

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 з’єму тепла, між теплоносієм який циркулює в землі, і самою землею, повинна бути різниця температури. Ця умова дещо знижує температуру теплоносія який реально може надходити в тепловий насос. Також слід враховувати, що робота теплового насоса, позначається на температурі грунту, і до кінця опалювального сезону середня температура геотермального поля може зменшитися.

Але навіть зважаючи на ці факти можна сміливо розраховувати, що середньорічна температура теплоносія, який безпосередньо надходить в геотермальний тепловий насос, становить не нижче нуля 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 тепловий насос, з землі, продовжує надходити теплоносій з температурою близько 0 градусів. Тридцятиградусні морози не мають жодного впливу ні на продуктивність теплового насоса ні на його COP.

Порівняння

Давайте звернемося до технічних характеристик геотермального теплового насоса NIBE F1255-16. Його COP при параметрах 0/45 EN14511 становить 3,77.

Параметри 0/45 вказують на те що значення справедливе 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 геотермальним 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 COP повітряного теплового насоса NIBE F2120.

 

Тепловий насос повітря вода. Графік залежності СОР від температури зовнішнього повітря

тепловий насос повітря вода, график COP для NIBE F2120-16

-10 на вулиці

Видно що при -10 градусах на вулиці, і температурі в прямому трубопроводі 45 градусів, COP становитиме 2,8. При температурі на вулиці -10, в геотермальному тепловому насосі 1255-16, COP залишатиметься на рівні 3,77. Тепер різниця більше, і вона становить 26%.
Температура зовнішнього повітря опустилася до – 20, COP повітряного теплового насосу F2120 опустився до позначки 2,3. Різниця з геотермальних тепловим насосом, тепер становить 39%. Але і це не найголовніше. Давайте звернемося до графіку залежності потужності від температури на вулиці, для повітряного теплового насосу F2120.

 

тепловий насос повітря вода, графік потужності для NIBE F2120-16

Видно що його номінальна потужність актуальна тільки при температурі на вулиці, не нижче -3. При подальшому опусканні температури на вулиці, зменшується не тільки COP, але і теплова потужність теплового насосу. 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 кожен повітряний теплонасос. Це можливість роботи до температури на вулиці -25 градусів і стабільна підтримка температури теплоносія на рівні 63 градусів. Таким чином порівнюючи тепловий насос NIBE F1255-16 з іншим більш простим тепловим насосом повітря / вода, розрив в ефективності збільшиться ще більше.

Тепер порівняємо тепловий 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 кліматологію 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 COP при перерахованих вище парметри.
В результаті отримуємо середній показник COP 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 теплових насосів.

NIBE VP DIM

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 1029 кВтг між фактичною кількістю тепла і необхідною, буде покривати електричний котел.
Споживання електроенергії тепловим насосом складе 9677 кВтг. Звідси можна дізнатися річний СОР розділивши кількість тепла що виходить з теплового насосу, на споживану електричну потужність. 38118 кВтг / 9677 кВтг = 3,9. Однак, ми забули врахувати ще одна тисяча двадцять дев’ять кВтг теплової енергії яку потрібно буде отримати від додаткового джерела тепла – електрокотла. 39147 кВтг / (9677 + +1029 кВтг) = 3,5.

Це реально COP який враховує споживання електроенергії доп. джерелом тепла – електрокотлом.

NIBE VP DIM

Висновок . Опалення будинку в умовах міста Києва, однозначно ефективніше із застосуванням геотермального теплового насоса.

Опалення будинку, в умовах міста Києва” виділено курсивом навмисне. 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 новій ділянці 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 можуть бути лише в наявності місця для 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 є можливість виділити таку частину ділянки, тим більше, що по факту 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 й інші елементи ландшафтного дизайну, не завжди є можливість “безболісного” виконання робіт з облаштування ґрунтового контуру. В даному випадку однозначна перевага на користь повітряного теплового насосу, який ніяк не зіпсує зовнішній вигляд ділянки.

 

Не у всіх місцях легко виконувати буріння

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, зіштовхуємося 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 дороге обладнання. 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 вічний 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 значить 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.

 

Замовити дзвінок
+
Чекаю дзвінка!