Рахунки за опалення у Німеччині зростають. Війна в Україні та подальше припинення постачання російського газу значно збільшили вартість газу та електроенергії. Домогосподарства це відчувають на собі. Бажання економити гроші, зберігаючи тепло в будинку, досягло рекордно високого рівня.
Одним із рішень може стати перехід на тепловий насос (Wärmepumpe). Ці системи обіцяють бути дешевшими і екологічнішими в порівнянні з традиційними масляними або газовими котлами. Але що роблять ці пристрої?
Як теплові насоси витягують тепло з холодного повітря
Тепловий насос витягує тепло з навколишнього середовища. Він використовує повітря, землю або ґрунтові води для обігріву чи охолодження будинку. У нових будинках це тепер найпоширеніший метод опалення. Він вважається ефективним та екологічно чистим, навіть незважаючи на те, що для його роботи потрібна електрика.
Технологія ґрунтується на різниці температур. Вона використовує різницю між зовнішньою та внутрішньою температурою, або між ґрунтом та поверхнею. Отримане тепло має бути доведене до придатного для використання рівня за допомогою циклу. Як переносник тепла використовується холодоагент. Він проходить чотири конкретні етапи: випаровування, стиснення, конденсація та розширення.
- Випарування: Хладагент випаровується при температурі зовнішнього повітря. Оскільки зимові температури можуть опускатися нижче за нуль, холодоагент повинен мати дуже низьку температуру кипіння.
- Стиск: Електричний компресор стискає пару холодоагенту. Це підвищує як тиск, і температуру. Отримана температура значно вища, ніж температура усередині будівлі.
- Конденсація: Нагріта стиснута пара віддає тепло нагрівальній воді через теплообмінник. Вода нагрівається достатньо, щоб служити для опалення або гарячою водою. Холодоагент конденсується в рідину, але залишається під високим тиском.
- Розширення: Рідкий холодоагент проходить через розширювальний клапан. Це знижує тиск до вихідного рівня, дозволяючи циклу повторитись.
Перевага в ефективності
Суть у співвідношенні джерел енергії. У звичайних умовах близько вісімдесят відсотків теплової енергії надходить від безкоштовного тепла навколишнього середовища в процесі випаровування. Електрика, необхідне циклу, вносить лише двадцятивідсотковий вклад.
Обігрів за допомогою зовнішнього повітря взимку здається нелогічним. Тим не менш, принцип роботи теплового насоса робить це можливим. Система переміщує тепло, а чи не створює його з нуля. Ця різниця має значення як для вашого гаманця, так і для планети.
Основний принцип: 80% безкоштовного тепла довкілля, 20% електроенергії.
Саме ця ефективність пояснює, чому технологія набирає популярності, незважаючи на початкові витрати на встановлення. Вона перетворює сезонну проблему — відсутність тепла — на механічний процес, що вирішується. Тепер питання полягає в тому, чи окупляться початкові інвестиції протягом терміну служби пристрою. Цей розрахунок залежить від місцевих цін на електроенергію та конкретної теплоізоляції вашого будинку. Єдиної відповіді для всіх не існує. Але механіка роботи теплового насоса залишається незмінною. Він працює за рахунок зміни тиску та фазових переходів, переміщуючи тепло туди, де воно необхідне.
Як типи теплових насосів впливають на ефективність вашого будинку
У гонці за ефективним обігрівом вашого будинку є по суті три основні претенденти: повітряні, ґрунтові та водяні теплові насоси. Кожен має свої особливості. Кожен має свої правила. Ви не можете просто вибрати той, який виглядає найдешевшим на Amazon. Реальність набагато складніша.
Повітряні теплові насоси є найпоширенішими не просто так. Вони прості. Вони прямолінійні. Ці пристрої отримують теплову енергію із зовнішнього повітря за допомогою вентиляторів. Подумайте про це як про реверсивний кондиціонер. Їхня установка відносно проста. Вам потрібен зовнішній блок та внутрішній фанкойл. Але простота має власну ціну. Взимку ефективність падає. Чому? Тому що повітря швидко стає холодним.
Коли температура на вулиці різко падає, різниця температур між вашим теплим приміщенням і зовнішнім світом, що замерзла, збільшується. Електричний компресор повинен працювати старанніше. Він споживає більше електроенергії, щоб подолати цей розрив. Чим холодніше на вулиці, тим менш ефективною стає система. Це є базова фізика. Ви воюєте з навколишнім середовищем.
Грунтові (водоводяні) теплові насоси працюють інакше. Вони широко вважаються найефективнішим типом доступних. Вони використовують ґрунтові води як джерело тепла. А ґрунтові води стабільні. Навіть у розпал зими вони рідко опускаються нижче десяти градусів за Цельсієм. Це тепло порівняно із замерзлим повітрям. Тепловому насосу не доводиться працювати майже так само старанно.
Але тут є каверза. Ви не можете просто встановити його будь-де. Домовласники повинні пробурити дві свердловини. Дві. І їм потрібні дозволи. Безліч дозволів. Місцеві органи влади мають схвалити вилучення води. Хімічний склад води також має значення. Якщо вода надто корозійно активна або містить багато мінералів, система може постраждати. Не кожна ділянка має доступ до відповідних ґрунтових вод. Якщо їх немає, цей варіант відпадає.
Теплові насоси з ґрунтовим теплообмінником працюють за аналогічним принципом, але забирають енергію безпосередньо із землі. Ґрунт краще утримує тепло, ніж повітря. Вона залишається відносно постійною протягом усього року. Це робить їх також високоефективними. Тут у вас є два варіанти. Ви можете пробурити глибокі свердловини. Або ви можете прокласти великі, неглибокі труби широкою площею землі. І те, й інше потребує земляних робіт. І те, й інше потребує дозволів.
Буріння у багатьох районах обмежене. Зонування сильно відрізняється. Ви можете знайти ідеальне місце на папері, тільки щоб місцева рада сказала вам, що ви не можете чіпати підземний простір. Це бюрократична перешкода. Воно додає час та витрати до проекту до того, як буде укладено перший трубопровід.
Це призводить до суворої правди. Не кожен тепловий насос працює у кожному місці. Географія диктує ваші варіанти. Якщо грунт кам’янистий, буріння коштує дорого. Якщо рівень ґрунтових вод надто низький або вода забруднена, водо-водяні насоси не працюють. Якщо ви живете у щільно забудованому міському районі без вільного місця у дворі, ви можете бути змушені вибрати повітряний насос, незважаючи на його зимову неефективність.
Крім типу насоса, важлива сама будівля. Тепловий насос хороший настільки ж, наскільки хороший будинок, що обслуговується ним. Вам потрібна відмінна ізоляція. Без неї ви обігріваєте вулицю. Також відіграє систему опалення всередині. Теплові насоси найкраще працюють із низькотемпературним розподілом тепла. Це означає великі радіатори або, в ідеалі, тепла підлога. Маленькі, старомодні радіатори можуть неефективно справлятися з нижчими температурами теплоносія. Ви можете отримати холодний будинок і високий рахунок за електроенергію.
Отже, який шлях ви оберете? Універсального переможця нема.
Чи дійсно тепловий насос вигідний з точки зору екології та витрат?
Тут все не так однозначно. Чи є тепловий насос по-справжньому екологічним, повністю залежить від конкретної моделі. Хоча три чверті енергії для опалення надходить із відновлюваних джерел, таких як повітря, вода або ґрунт, система все ще потребує електроенергії. Вона живить компресор та насоси. І ця електроенергія часто все ще виробляється на вугільних електростанціях, а не вітряних або сонячних.
А як щодо другої ключової переваги? Фінансового.
Економія можлива, але вона не настає миттєво. Купівля та встановлення пристрою обходяться в десятки тисяч євро авансом. Для повітряного теплового насоса йдеться про суму від 20000 до 25000 євро. Можна подати заявку на державні субсидії, щоб покрити частину видатків, але все одно доведеться самостійно сплатити основну частину вартості.
Якщо розглядати лише експлуатаційні витрати, картина змінюється. Якщо система у вас вже є, ви значно заощаджуєте в порівнянні з використанням мазуту та газу. Портал порівняння Verivox провів такий аналіз. Опалення за допомогою ефективного теплового насоса коштує в середньому на 39% дешевше, ніж за допомогою газу. Навіть менш ефективна модель дозволяє заощадити 11%. Витрати на технічне обслуговування також є нижчими. Чекайте приблизно 100 євро на рік плюс оплату праці та проїзду спеціалістів.
У довгостроковій перспективі це дешевше. Але поріг входу високий. Домовласникам доводиться спочатку платити великі суми.
