Было отмечено, что в Латвии, как и во всем мире, стремительно дорожают энергоносители. Все более значительную часть бюджета семьи занимают расходы на отопления жилья. Поэтому жизнь заставила многих жителей нашей страны задуматься о замене отопительных систем в своих домах на что-нибудь более экономичное (не выбрасывать деньги в трубу). Проблема выбора стоит и перед теми, кто только приступает к строительству своего дома. Как совместить экономичность, комфорт и удобство пользования?
Проблема выбора не так проста, т.к. к системам отопления предъявляется целый комплекс различных, порой противоречивых требований.
В статье были сформулированы основные критерии для сравнения различных видов систем отопления. Основной критерий - это конечно экономичность - стоимость произведенного системой 1 kW ч. тепла.
Было показано, что в условиях постоянно растущей стоимости энергоресурсов воздушные тепловые насосы существенно экономичнее многих традиционных систем отопления. За прошедший год с января 2011 года до июля 2012 года тенденция подорожания энергоресурсов только усилилась: так, тариф на газ вырос с 0,29 Ls/м3 до 0,407 Ls/м3 ("Latvijas Gāze"), то есть на 40%! Поэтому стоимость 1 kW тепла производимого системой отопления на природном газе (табл.1, часть I) выросла до 0,048 Ls/kW ч.
Следовательно, даже при среднем СОР = 3 (холодная зима) воздушный тепловой насос стал экономичней газа в среднем на 25%!
А в теплую зиму (средний СОР = 3,5) воздушный тепловой насос экономичней газового отопления на 36%! (Коэффициент эффективности теплового насоса СОР представляет собой отношение полученной тепловой мощности к потраченной электрической мощности).
Также возросла стоимость жидкого топлива - солярки и сжиженного газа. В результате этих изменений, применение воздушных тепловых насосов стало ещё более выгодным.
Сравнение стоимости полученои тепловой энергии от разного вида топлива
вид топлива | Ед.изм. | Теплотв. способность, кW.ч./ед.изм | Цена топлива, Ls/ед.изм | К.П.Д. котла, % | Цена тепла, Ls/1 кW.ч | Сравнение стоимости отопления |
Электричество | кW.ч | 1 | 0,1074 | 100 | 0,1074 | 300% |
Дизельное топливо | л | 9,83 | 0,60 | 90 | 0,0678 | 189% |
L.P.G.(сжиженный газ) | кг | 12,87 | 0,75 | 90 | 0,0648 | 181% |
Природный газ | м3 | 9,45 | 0,407 | 90 | 0,0479 | 134% |
Т.Н. возд-вода 40/45 | kW.ч | 3 | 0,1074 | 100 | 0,0358 | 100% |
Т.Н. возд-вода 30/35 | kW.ч | 3,5 | 0,1074 | 100 | 0,0307 | 86% |
Гранулы | t | 4885 | 105 | 80 | 0,0269 | 75% |
Дрова 25% влажности | m3 | 1250 | 23 | 75 | 0,0245 | 68% |
Геотермальный тепл.н.,СОР= 4 | кW.ч | 4 | 0,1074 | 100 | 0,0269 | 75% |
Не менее важна стоимость отопительной системы, относительная стоимость и срок окупаемости. Было показано, что, из-за небольшой стоимости, воздушные тепловые насосы обеспечивают быструю окупаемость при реновации.
В приведенном примере (каркасный дом 86 м2 , электроотопление) потребление электричества уменьшилось в 3 раза, и затраты на установку теплового насоса окупились за 1,7 сезона!
Автономность и компактность. Воздушные тепловые насосы работают в полностью автоматическом режиме, не требуют топлива, многие модели обеспечивают круглогодичную подготовку горячей воды. Соответственно, нет необходимости в котельной в помещении для хранения топлива.
Всё это выгодно отличает воздушные тепловые насосы от традиционных отопительных систем, особенно от систем на твёрдом топливе - дрова, брикеты, уголь и т.д. Даже для небольшого дома 150 м2 необходимо складировать и перетаскать к топке за зиму 12-15 м3 дров или 4-5 тонн брикетов. А еще чистка и вынос золы... При этом нельзя отлучится из дома больше чем 1-2 дня, иначе все замерзнет. А горячая вода летом? Захотел помыться - топи? (Электробойлер, по нынешним тарифам, дорогое удовольствие - 35-40 LVL/мес. на семью мз 3-х человек.)
Так что требование о минимуме человеческого участия и автоматическом обеспечении горячего водоснабжения представляются вполне обоснованными.
На основе сравнительного анализа был сделан вывод, что в полной мере этим критериям для домов малой (80-100м2) с средней (100-180м2) площади удовлетворяют воздушные тепловые насосы воздух-воздух и воздух-вода (конечно в составе бивалентной системы, где второй компонент (камин, электричество, твердотопливный котел и т.д.) подключается при наружных температурах ниже -20 - -25оС). Это было продемонстрировано на двух конкретных примерах: дом 86м2 с тепловым насосом воздух-воздух Panasonic NORDIC NE12 и дом 140 м2, оснащенного тепловым насосом воздух-вода Panasonic AQUAREA SD/UD-09 в эксплуатации сезона 2010/2011. На этих объектах было получено среднее значение COP за сезон (SPF) = 3- 3,2.
В течении следующего 2011-2012 года было установлено уже более 30 воздушных тепловых насосов Panasonic AQUAREA воздух-вода различных моделей, в домах от 70 м2 до 400 м2. При каждом монтаже замерялись:
Электрическая мощность;
Расход воды через отопительную систему;
Вырабатываемая тепловая мощность.
Каждый тепловой насос воздух-вода (A2W) оборудован отдельным электрическим счетчиком. В трех тестовых объектах:
№1 дом 110 м2, теплые полы;
№2 дом 160 м2, радиаторы;
№3 дом 180 м2, низкотемпературные радиаторы.
Тепловые счетчики установлены на весь период эксплуатации. Диапазон наружных температур за период эксплуатации: от +15оС - +18оС (сентябрь) до -15оС - -30оС (январь-февраль).
Значение СОР в экспериментах измеряется двумя способами:
Мгновенные значения (~ за 1 минуту) по показаниям цифрового теплового счетчика в данный момент (тепловая мощность) и по показаниям вольтметра и амперметра в этот момент (электрическая мощность).
Средние значения - соотношение накопительных показаний (за день, неделю, месяц) теплового и электрического счетчиков.
Рис.1. Реально измеренные значения СОР в зависимости от наружной температуры для тепловых насосов воздух-вода Panasonic AQUAREA.
На основании полученных практических результатов можно сделать ряд выводов, подтверждающих обоснованность использования воздушных тепловых насосов в качестве систем отопления.
Реально подтверждены высокие значения СОР = 4,2 - 5,0 в диапазоне температур +4 - +10оС (температура теплоносителя 28оС - 35оС), что свидетельствует о высоком техническом совершенстве воздушных тепловых насосов AQUAREA (общий КПД по отношению к циклу KARNO) рис.1.
При -15оС реальное значение СОР = 2,4 - 2,5, что соответствует технической спецификации (температура теплоносителя 40оС - 45оС).
Получены реальные значения СОР при -20оС! (Первая неделя февраля 2012 г.). Оказалось, что при -20оС реально замеренный СОР = 1,9 - 2,0 (!). То есть даже при -20оС тепловой насос Panasonic AQUAREA еще в два раза эффективнее электрообогрева (рис.1)! И на 10% экономичнее солярки!
Полученные данные о высоких значениях СОР при различных наружных температурах подтверждают реальную достижимость для Panasonic AQUAREA среднего СОР за сезон (SPF) в пределах 3-3,5. Это обеспечивает высокую экономическую эффективность нового поколения воздушных тепловых насосов Panasonic.
Процентуальное распределение интервалов наружной температуры зимой 2011/2012 года (рисунок 2).
В подтверждение этого получены реальные результаты по расходу электроэнергии в различных эксплуатируемых домах с A2W Panasonic AQUAREA по месяцам за ноябрь, декабрь, январь и февраль 2011/2012 г. (рис.3.). Электропотребление переведено в Ls (тариф 1 kW = 0,1074 Ls/kW) и приведено к 1м2 (то есть Ls/м2 в месяц), что позволяет сравнить дома с разной площадью. (рис.3).
Рис.3. Расходы на отопления в домах с тепловыми насосами воздух-вода Panasonic AQUAREA в зимних месяцах 2011/2012 года (а), а также изменения наружной температуры в это время (b).
Эти данные представляются очень интересными по меньшей мере с двух точек зрения. Во-первых, наконец можно ответить на самый часто задаваемый потенциальными пользователями вопрос - сколько будет стоить отопление его дома воздушным тепловым насосом? На основании данных рис.3. можно ответить на этот вопрос.
В зависимости от степени утепленности дома стоимость отопления составит:
Тёплый месяц зимы (декабрь 2011, средняя Т = +3оС). От 0,4 до 0,6 Ls/м2
Обычный месяц зимы (январь 2012, средняя Т = -3оС). От 0,6 до 0,8 Ls/м2
Холодный месяц зимы (февраль 2012, средняя Т = -9оС). От 0,8 до 1,0 Ls/м2
И во-вторых, можно провести реальное сравнение эксплутационных затрат на отопление воздушным тепловым насосом с другим видом отопления. На рис.3. представлено сравнение затрат на отопление в тестируемых домах с затратами в эти же месяцы на центральное отопление "Rīgas Siltums" в типовой квартире в Пурвциемсе (Рига).
Сравнивать просто, т.к. счета за отопление в квартирах выставляются в Ls/м2.
Необходимо учесть, что цена на тепло в "Rīgas Siltums" составляла 0,045 Ls/kW ч. (кстати, одна из самых низких в Латвии). Это дешевле, чем газовое отопление - 0,0479 Ls/kW ч., и существенно дешевле , чем отопление на дизеле или сжиженном газе (табл.).
Тем не менее, рис.3. убедительно показывает, что в среднем, в каждом сравниваемом месяце, затраты на отопление, в пересчёте на квадратный метр, в тестируемых домах с воздушными тепловыми насосами Panasonic AQUAREA, были на 35-40% ниже, чем отопление от "Rīgas Siltums", а значит, примерно на такую же величину ниже расходов на отпление на магистральном газе.
То есть, полученные данные реально подтверждают существенную экономическую выгоду от использования воздушных тепловых насосов Panasonic в системах отопления в реальных условиях латвийского климата.
Следует особо отметить: проверено, что высокие характеристики, в том числе и тепловую мощность, новые модели Panasonic сохраняют до рекордных -20оС (рис.4). 
Рис.4. Максимальные тепловые мощности различных моделей тепловых насосов воздух-вода Panasonic AQUAREA. Примерные необходимые тепловые мощности для домов разной площади.
Это позволяет расширить диапазон применения этих систем отопления для домов площадью 200-300 м2, при полном сохранении их экономических преимуществ.
Ознакомиться более подробно с модельным рядом тепловых насосов Panasonic NORDIC и AQUAREA, и получить все необходимые консультации можно на экспозиции фирмы "RIKON AC" на выставке „MĀJA.DZĪVOKLIS 2012" / "Дом. Квартира 2012" (18.-21.10.2012, II зал, секция I 5), а также в постоянно действующем салоне Panasonic по адресу Рига, Чака78, т.67310975 или на www.gaiss-udens.lv, www.siltumpumpis.lv.
Материал подготовлен в сотрудничестве с техническим директором фирмы "RIKON AC" доктором инженерных наук Андреем Сипкевичем.