Тепловой насос вода-вода для отопления дома

Тепловой насос вода-вода для отопления дома
Высокая эффективность работы
Независимость от перепада температур
Экологичность и экономичность
Отличное решение для больших площадей

Тепловой насос «вода-вода» — не самый распространенный вид насосов, который устанавливают у нас в домах. Однако, спрос на такое оборудование есть, и в некоторых случаях оно является наилучшим решением.

Когда стоит устанавливать именно тепловой насос типа «вода-вода»? Как он работает, чем отличается от других разновидностей, какие у него есть преимущества и недостатки?

На эти и другие вопросы ответим в этой статье.

Особенности системы отопления с водяным тепловым насосом

Глобально у тепловых насосов «воздух-вода», «грунт-вода» и «вода-вода» одинаковые особенности. Все это низкотемпературные источники тепла, и в случае их использования желательно рассчитывать систему на низкую температуру подачи — теплые полы, теплые стены, фанкойлы. Это позволит по максимуму забрать весь тепловой фон, который есть на оборудовании.

Также это улучшит характеристики системы отопления, и окупаемость насоса сократиться в разы. 

Особенности системы отопления с водяным тепловым насосом

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Прежде чем рассказать как функционирует тепловой насос «вода-вода», рассмотрим как функционируют основные разновидности тепловых насосов.

Воздушный тепловой насос (“воздух-вода”) забирает низкопотенциальную энергию, тепло или холод, из внешней среды — воздуха. Эта энергия передается фреону через испаритель, внешний теплообменник, после попадает в компрессор, где путем нагнетания давления температура фреона растет, ограниченная его физическими свойствами. После этого через конденсатор, внутренний теплообменник, энергия передается на систему отопления/охлаждения и ГВС.

Воздушный насос — компактное и универсальное решение, которое не требует дополнительных затрат и условий, кроме как на сам насос и место под размещение внешнего блока на улице. 

Однако для его работы есть ограничение по внешней температуре — сейчас она для всех производителей варьируется от -20℃-25℃. После того как температура достигает данных показателей, в поддержку к насосу подключаются встроенные в тепловой насос ТЭНы.

Рекомендованные товары
Тепловой насос воздух-вода Stiebel Eltron HPA-O 13 Premium
Тепловой насос воздух-вода Stiebel Eltron HPA-O 13 Premium

Тепловой насос воздух-вода Stiebel Eltron HPA-O CS PLUS FLEX SET
Тепловой насос воздух-вода Stiebel Eltron HPA-O CS PLUS FLEX SET

Тепловой насос воздух-вода Olimpia Splendid Sherpa S2 E 10
Тепловой насос воздух-вода Olimpia Splendid Sherpa S2 E 10

Тепловой насос Vaillant aroTherm VWL 105/5 AS 400В
Тепловой насос Vaillant aroTherm VWL 105/5 AS 400В

Тепловой насос Viessmann Vitocal 100-S AWB-M 230V 101.A14
Тепловой насос Viessmann Vitocal 100-S AWB-M 230V 101.A14

​​Для установки грунтового теплового насоса, как понятно из названия, нужен грунт. В земле есть большое количество скрытого тепла, которое обновляется осадками, подземными водами, передачей тепла и т. д. Данный вид оборудования более стабилен в работе, так как не зависит от внешних факторов — температура в земле на глубине 2-3 м колеблется от +7℃ до +13℃, а начиная с глубины 15-18 метров уже достаточно стабильна и держится на уровне 10℃. 

Важно понимать, что количество тепла, которое можно снять с метра погонного при горизонтальной или вертикальной укладке, ограниченно. Так что вы рискуете банально заморозить скважину, сделав ее неработоспособной, скорее всего уже навсегда.

Рассмотрим примеры. Предположим, у нас есть дом на 150-180 м2, которому необходимо 10 кВт тепла. Для горизонтальной укладки труб теплового насоса (по принципу теплого пола в доме), при шаге укладки трубы 0,7 метра и среднем теплосъеме в 20-23 Вт с метра погонного, нам понадобится 340-400 м2 погонных и 250-300 м2 незастроенной площади (без растений с глубокой корневой системой). 

Для вертикальных скважин, теплосъем с которых может быть от 20 Вт (для сухой осадочной породы) до 80 Вт (для гранита) и даже 100 Вт (для грунтовых вод), в 90% случаев берут за расчет 30-35 Вт как для песка/гравия. Нам понадобится от 290 до 340 м2 площади, то есть около пяти скважин по 58-68 метров. 

Огромные затраты на грунтовые работы и риски повреждения труб часто отталкивают владельцев домов, хотя при должном подходе и определенных условиях, грунтовой насос — это единственно верный выход.

Что же такое настоящий тепловой насос вода-вода для отопления дома?  Принцип его работы такой же, как и у предыдущих вариантов, но в данном случае мы забираем энергию из воды: подземного или наземного водоема. 

Бурятся скважины для забора и сброса — это одна или несколько труб, которые перекачивают воду через тепловой насос, где происходит описанный выше процесс с фреоном, испарителем, компрессором и т. д.

Тепловой насос вода-вода — самый продуктивный и эффективный, потому как в воде скрыто огромное количество энергии (тепла) и при достаточном ее количестве вы никак не ограничены в отборе этой энергии. 

Для большего понимания: из 1 м³/час  воды мы можем получить 5 кВт энергии, то есть для 10 кВт нужно будет пропускать через тепловой насос всего 2 м³/час. Поэтому чаще всего такие решения используют на больших объектах, так как первоначальные затраты достаточно велики, и на маленьких объектах не выгодны. 

Но с такой эффективностью приходят и значительные сложности — нужны большие объемы воды в ближайшей доступности. 

Рассмотрим два наиболее возможных варианта источников воды: 

  1. подземная или наземная река 

  2. скважина.

Почему не озеро? Озеро или пруд —  это закрытая экосистема и любые изменения в ней необратимо повлияют на флору и фауну, и, скорее всего, будут пресечены законом. Для наземной реки ситуация более удачна, хотя при строительстве река рядом встречается очень редко, а на рынке недвижимости такие участки очень дорогие. Но если река все-таки есть — можно отбирать воду выше по течению и сбрасывать ниже, а постоянное перемешивание и внешние факторы сведут на нет влияние техники на природную среду. Отметим, что во многих странах стран Европы все эти нюансы четко регламентированы.

Подземная река — реалистичный вариант, но есть множество других переменных, которые нужно учесть при проектировании. Нужно быть уверенным в течении, в неиссякаемости источника, а также позаботиться о фильтрации и мощном насосе, стоимость которого зависит от множества факторов. 

Скважина, как последний и самый понятный для пользователя вариант, должна иметь ограниченный дебит — объём воды, добываемой за единицу времени (час) при условии ее постоянного восстановления. Тут все зависит от конкретной местности и должно быть рассчитано бурильной компанией, с обязательной выдачей паспорта скважины. 

В среднем первый водоносный слой для скважины — 10-30 метров с дебитом 0,5-1 м³/час, второй — 40-90 м с 1,5-2,5 м³/час, артезианский слой — 30-250 метров с 2-5 м³/час. 

При этом остается вопрос стоимости насоса, который при глубине скважины в 50 метров обойдется около 1 тысячи у. е., не считая его обслуживание, обслуживание обсадной трубы и чистку, потребление энергии этим же насосом и стоимость грунтовых работ. Именно эти обстоятельства и стали причиной более редкого применения теплового насоса «вода-вода» в наших широтах. Но, как и в случаи с грунтовым, иногда тепловой насос вода-вода для отопления дома — это лучшее решение.

Преимущества тепловых насосов вода-вода

Какие преимущества тепловых насосов «вода-вода» важны для пользователей?

Можем выделить следующие «плюсы».

1. У водяных насосов нет зависимости от наружных факторов, прежде всего, температуры. Это недостаток воздушных тепловых насосов, которые при температуре воздуха -20℃…-25℃ теряют эффективность и работают как электрокотел. В то время как насос «воздух-вода» останавливается и включаются догреватели, «вода-вода» стабильно функционирует. То же можно сказать про грунтовой — он также не зависит от погоды.

2. В отличие от тепловых насосов «грунт-вода», при установке водяного насоса не проводится огромное количество земляных работ. Вместо рытья зондов (которые можно потерять), выполняются две скважины для забора и сброса воды — это дешевле и проще. Также, в отличие от геотермальных, нет риска заморозить скважину или зонд.

3. Важное преимущество — достаточно высокий COP (этот коэффициент отображает преобразование электроэнергии в тепловую энергию). У воздушного теплового насоса среднегодовой COP — 3-3,5, так как температура то падает, то поднимается. У геотермального — 4-4,5. У насоса «вода-вода» — 5. Он более стабильный, чем грунтовой и воздушный, поскольку температура постоянная, что позитивно влияет на его работу и продуктивность.

Вместе с тем тепловой насос вода-вода обладает и «минусами», о которых мы поговорим дальше. 

Недостатки теплового насоса вода-вода

Именно недостатки тепловых насосов вода-вода, которые мы рассмотрели выше, являются причиной того, что они не слишком распространены в нашей стране. 

Давайте подрезюмируем.

  • Вопросы геологии — которые пожалуй самый серьезный недостаток на сегодняшний день. В Украине до сих пор нет регламентов, которые бы регулировали порядок геологических работ при установке тепловых насосов. Поэтому водяные насосы чаще используются в промышленности, где их можно внедрить в производство, на котором уже задействованы водоемы. 

  • Работа насоса «вода-вода» связана с забором более теплой водной массы и сбрасыванием более холодной. Такое искусственное изменение температуры водоема может вызвать гибель живых организмов, которые в нем обитают — рыб, водорослей, моллюсков и т. д. Это вопрос как этического, так и юридического характера — получить официальное разрешение на установку оборудования в природной среде непросто.

  • Если вы хотите установить насос в большой судоплавной реке, трубу и скважину могут повредить водные транспортные средства, или наоборот — ваши трубы станут причиной повреждения водного транспорта. 

  • Проблемой в данном виде оборудования может стать появление внешнего элемента — насоса, который качает воду из скважины. Его стоимость будет зависеть от того, где находиться вода. Кроме того, насос также потребляет энергию. К примеру, для дебита в 7 м3/час и напоре 65 м, современный насос будет иметь номинальную мощность не менее 3кВт.

  • Также из-за местоположения воды сложно сказать заранее, возможно ли в принципе установить тепловой насос вода-вода для отопления дома. В процессе разведывательных работ нужно будет определить, как глубоко находится вода, откуда ее нужно будет доставать, сколько ее можно забрать, причем это должен быть постоянно восполняемый объем.

  • Скважины, которые делаются во время установки насоса, нужно обслуживать. Их необходимо чистить, не допускать замуливания, и эти работы постоянные. К сожалению, нельзя сказать, с какой периодичностью их нужно проводить — все индивидуально.

  • Кроме того помните, что водяные и геотермальные тепловые насосы — это капитальные решения. Если вы проектируете и продумываете их в деталях для какого-то дома, убрать их и заменить на другой способ отопления будет очень проблематично. Забрать с собой тепловой насос при переезде также не выйдет. Такое оборудование может стать невыгодным (например, по геологическим или климатическим причинам). Бывают случаи, когда из-за постоянного забора тепла и разбрасывания холода КПД насоса падает, и оборудование теряет свою экономическую выгодность. Река или озеро могут пересохнуть или вымерзнуть, изменения законодательства могут просто запретить использование водоема.

Как видим, недостатков и потенциальных проблем хватает, поэтому ни в коем случае нельзя принимать решение о покупке такого насоса самостоятельно.

Расчет теплового насоса вода-вода

Напомним что расход воды, необходимый для теплового насоса, определяется из соотношения 1 м³/час на 5 кВт мощности. Это средний показатель, но его разница невелика, потому мы будем брать за расчет именно его. 

То есть, как мы указывали выше, для 10 кВт необходимо обеспечить циркуляцию двух кубометров воды. Кроме самого теплового насоса, стоит также помнить о потребностях дома в воде, и это должны быть две отдельные скважины.

Мы уже упоминали о том, что нужен большой и стабильный объем воды, и в связи с этим возникает вопрос дебита скважины. Чтобы удостовериться, что тепловой насос будет работать, специалисты, которые занимаются бурением, должны выдать документ с результатом, подтверждающим, что дебит скважины не ниже необходимого порога. Дебит скважины показывает, насколько быстро вода может восстанавливаться. 

С этим зачастую возникают трудности. В Украине очень редко выдают дебит (или паспорт) скважины, ее анализ — это технически долгий и сложный процесс, который зависит от времени года. Потому чаще всего берутся старые нормативы или показатели соседа, что, конечно же, предполагает неизвестную погрешность.

В целом подготовка к установке теплового насоса — трудоемкая как в инженерном плане, так и в плане расчетов.

Закажите проект отопительной системы

Для получения консультации оставьте заявку на сайте

Закажите проект отопительной системы

Тепловой насос вода-вода для отопления дома

Подбор источника воды

Как реализовать систему отопления с тепловым насосом «вода-вода» в частном доме? Все нюансы этого процесса рассмотрим далее.

Источник воды может быть подземным (подземная река, озеро), или внешним (река, большое озеро).

Геологи и инженеры должны удостовериться, что в водоеме есть достаточное количество воды для насоса, а также, что нет риска замерзания резервуара с водой (ведь вы постоянно будете сбрасывать туда воду более низкой температуры).

Выбор теплового насоса

Какие факторы влияют на выбор тепловых насосов «вода-вода»?

  • Доступность источника тепла.

Это самый простой для понимания и самый главный фактор выбор. Если водоем не подходит для установки насоса, никакие манипуляции не помогут.

  • Благодаря высоким СОР и производительности, их выгодно ставить на большие дома.  

Бытовые воздушные тепловые насосы в среднем выдают до 15-17 кВт мощности, тогда как для геотермальных и водяных доступны бытовые решения с 60-80 кВт мощности. При этом стоит помнить, что у теплового насоса есть глубинный насос, качающий воду. Этот насос также потребляет энергию, которую обязательно нужно учитывать при расчетах — она косвенно будет влиять на СОР, поскольку является неотъемлемым элементом работы теплового насоса.

  • Если вы решили установить тепловой насос вода-вод для отопления дома, то должны учесть массу моментов, связанных с конструкцией, геологией, климатом, разрешениями и т.д. 

В мире такие аспекты строго регламентированы, что облегчает законную установку насосов (пусть это и стоит недешево). В Украине же возникают сложно решаемые трудности, что может повлиять на решение устанавливать или не устанавливать тепловые насосы «вода-вода». Кроме того, это всегда дорогостоящие работы, и сложно предугадать какое финансирование понадобится на разных этапах. 

  • Поскольку тепловые насосы — капитальное решение, и замена система будет очень дорогостоящей, стоит выбирать лучшие варианты.

Самая надежная автоматика, комплектующие, максимально длительная гарантия — это те составляющие, о которых вам не придется жалеть в будущем. С учетом рисков, описанных выше, не стоит экономить на таких серьезных «мелочах».  

В каких случаях наши клиенты идут до конца и решаются на установку тепловых насосов? Примером может быть отель, база отдыха возле Днепра (или другой большой реки) — это идеальные условия для водных источников тепловой энергии. В данном случае цена решения покроет выгоду от трат на конструктивные решения и расчеты. Для больших домов, промышленных предприятий также можно рассмотреть насос «вода-вода».

В любом случаем вы всегда можете обратиться к специалистам «Альтер Эйр» — мы проведем соответствующие расчеты, покажем «экономику» такого оборудования, и вы сможете принять взвешенное и обоснованное решение.

Обустройство скважин

Для теплового насоса вода-вода скважина — ключевая деталь. Проектирование системы отопления с водяным насосом начинается получения паспорта скважины. Именно от дебита воды зависит, возможна ли в целом установка насоса. 

Кроме стандартных работ по бурению и обустройству скважин, необходимо их регулярное обслуживание и чистка.

Также, мы настоятельно рекомендуем отделять воду скважины от прямого контакта с тепловым насосом через теплообменник. Это стало уже стандартной практикой для большинства решений, поскольку теплообменник гарантирует безопасность дорогостоящего теплового насоса. Это еще один пункт затрат, который необходимо предусмотреть в проекте.

Установка дополнительного оборудования

Как вы уже убедились, тепловой насос «вода-вода» — это сложная и специфичная система, и поэтому для него требуется дополнительное оборудование. Часто общая стоимость данных «аксессуаров» и их установки превышает цену на сам насос с его монтажом. При этом в ассортименте есть множество вариантов теплообменников, насосов, труб, автоматики самых разных производителей — от китайских до шведских. 

При установке системы отопления с водяным насосом вам понадобится: 

  • Система водоочистки, которая подбирается исходя из мощности теплового насоса (она должна успевать обрабатывать большие объемы воды). Как правило, это обязательный элемент, поскольку как открытые, так и подземные водоемы имеют не самую чистую воду. Фильтры подбираются после анализа воды (в ней могут содержаться те или иные элементы, которые «отсекаются» разными фильтрами). 

  • Погружной насос (и автоматику) — выбирают исходя объема воды, которая будет циркулировать в тепловом насосе. Именно этот элемент перекачивает воду из водоема или скважины. 

  • Промежуточный теплообменник, который разделаят тепловой насос со скважиной. Теплообменник обезопасит тепловой насос, но при этом будет и точкой незначительной потери энергии.

  • Блок бесперебойного питания — особенно актуальный элемент в наше время. Бесперебойники помогают избежать поломки системы или трубопровода в случае перебоев с электропитанием.

Команда специалистов «Альтер Эйр» знает все нюансы подбора и установки систем отопления, и поможет вам пройти этот путь без лишних трат и нервов. 

Этапы обустройства отопления с водяным тепловым насосом

Этапы создания отопления с тепловым насосом «вода-вода» проходят по достаточно стандартному алгоритму и включают:

  • Разработку концепта — все детали обсуждаются с заказчиком;

  • Проектирование — разработку пакета документов для реализации проекта системы отопления с водяным тепловым насосом;

  • Подбор оборудования — вариации оборудования, исходя из предпочтений клиента и реальных возможностей объекта, с исключением возможных рисков;

  • Монтаж, во время которого выполняется установка теплового насоса и дополнительного оборудования; 

  • Пусконаладочные работы и тестирование перед запуском в присутствии клиента;

  • Сервисные работы — мониторинговый осмотр и диагностика системы после запуска.

«Альтер Эйр» профессионально выполняет полный комплекс вышеуказанных работ.

Этапы обустройства отопления с водяным тепловым насосом
Стоимость отопления тепловым насосом вода-вода

Стоимость отопления тепловым насосом вода-вода

В среднем тепловой насос «вода-вода» для отопления дома будет в 2-3 раза дороже воздушного такой же мощности. По стоимости водяные насосы приближаются к грунтовым.

Конечно, разница существенная, но если вы ищете оборудование большой мощности — альтернативных вариантов не так много.

Сам тепловой насос с блоком управления на 20 кВт от известного, а главное, надежного немецкого производителя стоит около 30000 евро, хотя есть достойные варианты и за 20000 евро. Но это будет просто насос — без управления (а оно понадобиться для сложной и разветвленной системы), теплообменника, погружного насоса и множества других элементов, без которых его работа невозможна. Поэтому окончательную цену возможно установить только после проведения расчетов и подбора всего оборудования для системы.

Важные моменты эксплуатации теплового насоса вода-вода

При эксплуатации теплового насоса следует помнить про регулярное сервисное обслуживание. Скважина может замуливаться, засоряться, и это влияет на работу оборудования, на его продуктивность.

Техническое обслуживание самого насоса проводится ежегодно. Частота обслуживания водяного контура и скважины зависит от выработки, скорости замуливания и других факторов. Возможно, это нужно будет делать раз в год или раз в два года, а может быть и чаще.

Разумеется, сервисом должны заниматься исключительно специалисты. 

Важные моменты эксплуатации теплового насоса вода-вода

Наши проекты

Реализованный комплекс инженерных систем: кондиционирование, вентиляция и отопление. Двухэтажный дом в с. Ходосовка

  • Комната
  • Котельная
  • Техническое помещение
Настенный кондиционер Daikin

Настенный кондиционер японского бренда Daikin характеризуется высокой производительностью, отличным качеством и современным дизайном.

Линейный щелевой диффузор Disair

Устройство скрытого монтажа, используется для распределения подаваемого чистого воздуха

Электрический котел Vaillant eloBLOCK

Электрический котел серии EloBLOCK от немецкого производителя Vaillant отлично подойдет для домов без газа. Устройство характеризуется высоким КПД, является эффективным и удобным в использовании.

VAV-клапан

Устройство от производителя Jablotron устанавливается на воздуховод и регулирует объем воздуха, подаваемого в помещение

Реализованный комплекс инженерных систем: кондиционирование, вентиляция и отопление. Двухэтажный дом в с. Ходосовка

Вентиляция, кондиционирование, отопление и водоснабжение. Элитная квартира 171 м² в г. Худжанд, Таджикистан

  • Столовая
  • Спальня
  • Ванная комната
Приточно-вытяжная установка Jablotron Futura L

Устройство обладает большим количеством функций. Вытяжка отработанного воздуха и подача свежего воздуха, также, за счет встроенного рекуператора, приточный воздух может нагреваться.

VAV-клапаны Jablotron Variobreeze

Устройство регулирует поток подаваемого воздуха, устанавливается на воздуховоды и напрямую связано с вентиляционной установкой

Jablotron Room CO2 Sensor

Датчик контроля уровня углекислого газа, устанавливается в каждом помещении и передает вентустановке информацию о качестве воздуха

Внутренний блок кондиционера FXSQ японской фирмы Daikin

Канальный внутренний блок, размещается в нишах и потолочных зонах. Предназначен для создания комфортной температуры в помещении

Щелевые диффузоры серии LOOK фирмы Madel

Оборудование размещается в потолочных зонах, предназначено для распределения воздуха, подаваемого вентустановкой и кондиционером, по помещению

Программаторы Jablotron Boost Button

Оборудование монтируется в выключатели в "грязных" зонах, предназначено для усиленного удаления отработанного воздуха

Система комплексной очистки Refiner Power Ecowater

Система предназначена для фильтрации и умягчения подаваемой воды. Качество воды повышается до максимально возможного уровня

Вентиляция, кондиционирование, отопление и водоснабжение. Элитная квартира 171 м² в г. Худжанд, Таджикистан

Система вентиляции, кондиционирования и отопления в квартире, ЖК "Новопечерские Липки"

  • Кухня
  • Обеденная зона
  • Гардероб
  • Гостиная