В предыдущей статье мы занимались финансово-экономическими расчетами и выясняли, что выгоднее эксплуатировать воздушный или грунтовый тепловой насос.

А теперь , как я и обещал, поговорим о некоторых мифах и легендах.

Первый миф, это преимущество воздушного теплового насоса в межсезонье и при оттепелях, т.е. когда уличная температура находится на околонулевой отметке. Когда у нас может сложиться данная ситуация? Такие температуры мы можем наблюдать в середине-конце осени, в середине зимы во время оттепелей и в начале-середине весны. Давайте разберемся ,чем определяется эффективность  грунтового и воздушного тепловых насосов при одинаковых условиях по конденсатору, т.е. при работе с одинаковой температурой подачи в систему отопления. Если рассматривать упрощенно, то больший КОП покажет тепловой насос  у которого температура кипения  в испарителе будет выше.  Для воздушного теплового насоса температура кипения будет зависеть от уличной температуры, а у грунтового соответственно от температуры грунта.

Давайте теперь посмотрим, при какой уличной температуре мы начинаем пользоваться отоплением. Все мы уже давно заучили, что отопление в жилых домах в городе включают, когда среднесуточная температура опустится до +8 град и ниже.  Проживая в своем доме вы сами решаете, когда начинать отопительный сезон, и как правило, частные дома начинают подтапливать немного раньше, чем многоэтажки в городе, и можно взять за начало отопительного сезона допустим среднесуточную температуру +10. Вот и давайте посмотрим, какую температуру кипения в испарителе мы получим в начале отопительного сезона для воздушного и грунтового тепловых насосов.  Для воздушного теплового насоса обычная разница температуры окружающей среды и температуры кипения в испарителе составляет примерно 10 град. При увеличении размера испарителя в принципе можно снизить эту разницу до градусов 5-6, но соответственно это скажется на стоимости теплового насоса, поэтому не многие производители будут переразмеривать наружный блок, скорее можно увидеть обратную ситуацию для уменьшения себестоимости продукции, особенно у некоторых дешевых брэндов .

Но как я уже ранее говорил, давайте представим, что вам все же повезло, вы купили правильный тепловой насос  и ваш воздушный тепловой насос все же кипит всего лишь на 5 град ниже температуры окружающего воздуха. Таким образом, если температура воздуха на улице +10, то температура кипения в испарителе теплового насоса+5.  Есть еще один момент про который нужно упомянуть. Если мы говорим про среднесуточную температуру +10, то это значит, что ночная температура могла опускаться до +5 , а дневная подниматься до +15. И понятно, что если днем при+15 отопление нам практически не нужно, то при ночной температуре воздуха +5 , тепловой насос уже будет активно работать подтапливая дом. На этом принципе основана погодозависимая автоматика, которая сейчас стоит практически во всех тепловых насосах, давать тепло , когда в нем есть потребность и не допускать перетапливания, перегрева помещения. Т.е. на деле, имея среднесуточную температуру+10, основная работа теплового насоса будет происходить при уличной температуре+5 и ниже, т.е. ночью, когда холодно и нет солнца. Таким образом температура кипения в испарителе на начало отопительного сезона для воздушного теплового насоса будет колебаться около 0.

Давайте теперь посмотрим при какой температуре будет кипеть грунтовый тепловой насос в начале отопительного сезона. Для этого вы можете поискать данные по температурам грунта допустим для Минска по месяцам года на глубине 1,5-3 м, там где размещаются трубы грунтового коллектора. Если вы найдете  данные за октябрь месяц, то увидите, что средняя температура грунта в этом месяце для Минска будет+ 11 град.  Температура кипения для грунтового теплового насоса будет составлять для данных условий не менее +6 град. Причем эта температура будет постоянна, что днем, что ночью. Таким образом температура кипения грунтового теплового насоса на начало отопительного сезона, как минимум на 6 град выше температуры кипения воздушного теплового насоса.

Давайте посмотрим, что будет во время оттепелей в середине зимы. Опять таки для дней оттепелей которых у нас бывает достаточно много, среднесуточная температура будет колебаться около 0 град. Т.е если представить себе, что температура холодного времени суток была -5 град, а температура теплого времени суток была +5 град, то температура кипения воздушного теплового насоса при оттепелях в течении зимы составит от -10 до 0 град.

А что же грунтовый тепловой насос? Опять таки обратимся к справочникам и посмотрим на температуры грунта по осенним и зимним месяцам для того же минского региона:

НОЯБРЬ +9

ДЕКАБРЬ +7

ЯНВАРЬ+5

ФЕВРАЛЬ+4

Это данные справочников. Но я не хочу вводить вас в заблуждение. Дело в том, что при работе грунтового теплового насоса грунт в области грунтового теплообменника охлаждается и имеет более низкие температуры по сравнению со справочными данными. И если вначале отопительного сезона этой разницы практически нет, то к концу отопительного сезона она уже значительна.  Поэтому в данном случае я воспользуюсь данными своих наблюдений, которые я накопил за время наблюдения за работой нескольких тепловых насосов и для Минского региона они таковы:

Т.е. это та температура гликоля, которая поступает в тепловой насос. Соответственно при данных температурах гликоля мы получим температуры кипения зимой грунтового теплового насоса от -4до +1 град.  Таким образом, даже при оттепелях, грунтовый тепловой насос будет кипеть  как минимум на 1-2 град выше воздушного.

Ну и теперь давайте посмотрим, что будет происходить весной, пока мы пользуемся отоплением. А отапливаемся мы до середины-конца апреля. Таким образом  весной тепловой насос будет работать от 45 до 60 суток. Давайте посмотрим на среднемесячные температуры воздуха по весенним месяцам:

МАРТ 0

АПРЕЛЬ +7

Т.е. для марта характерна ситуация, которую мы рассматривали для зимних оттепелей с кипением воздушного теплового насоса:

от -10 до 0 град.

А в апреле воздушный тепловой насос будет кипеть от -5 в начале месяца в холодное время суток до +10 в конце месяца в теплое время суток.

А какие мы температуры кипения будем иметь для грунтового теплового насоса весной. Опять таки прибегну к своей реальной статистике по температурам гликоля, приходящего из грунта:

Таким образом в марте грунтовый тепловой насос будет кипеть со средней температурой -4;-5 град. Т.е. эффективность грунтового теплового насоса в марте будет не ниже, чем воздушного, а скорее выше, по уже озвученной ранее причине- основное тепло тепловой насос вырабатывает в холодное время суток, когда теплопотери максимальны.

И остается  разобраться с апрелем, а это 15-20 дней, когда мы еще используем отопление, с его высокими дневными температурами воздуха. Вот здесь, я соглашусь, что эффективность воздушного теплового насоса и грунтового будут примерно равны.

Но необходимо упомянуть еще про один момент, который я не брал в расчет при сравнении грунтового и воздушного тепловых насосов. Дело в том, что если грунтовый тепловой насос работает в постоянном режиме, то воздушный периодически входит в процесс оттайки, т.е. не греет помещение, а наоборот охлаждает. И хотя производители добились на сегодняшний момент минимальных затрат на данный процесс, но физику никто не отменял, потери энергии на оттайку, время выхода на режим, когда тепловой насос работает с меньшей эффективностью несколько уменьшают те показатели которые мы брали для сравнения с грунтовым тепловым насосом.

Давайте поговорим сейчас еще про один миф , про глобальное потепление  и то что высокие температуры воздуха зимой позволяют воздушному тепловому насосу работать более эффективно, чем грунтовому. Про потепление климата много сказано и с этим в общем то никто не спорит. Действительно , если вы откроете статистику по Беларуси за последние 50-60 лет, то увидите, что действительно среднемесячные температуры воздуха в отопительный период выросли на 1-2 градуса. В частности, если мы посмотрим данные по Минску, и сравним период с 1961 по 1990 и с 1981 по 2010, то увидим, что для января месяца средняя температура воздуха выросла на 2,4 град, а для февраля на 1,4 град. Т.е. тенденция на повышение среднемесячных температур есть и вероятно скажем в полувековой перспективе среднемесячные температуры воздуха в отопительный период  могут еще подняться на 1-2 градуса . А теперь  давайте посмотрим недавние годы с 2016 по 2019, которые еще свежи в памяти.

Взгляните на данную таблицу.  Я внес в нее среднемесячные температуры воздуха для Минска за 4 последние зимы для г. Минска. А внизу высчитал среднюю температуру воздуха за те месяцы, которые входят в отопительный период. Если посмотреть на таблицу и средние температуры за отопительный период, то мы увидим, что отопительный период 18-19 года был теплее чем отопительные периоды 16-17 и 17-18 годов и причем значительно. Т.е. из этого можно сделать вывод, что воздушный тепловой насос в сезоне 18-19 года показывал лучшие показатели эффективности по сравнению с сезоном 16-17 и 17-18 годов. И на этом основании в общем то и основывается теория о том что эффективность теплового насоса при теплых зимах сравнялась с эффективностью грунтовых тепловых насосов. Но при этом упущен один очень важный момент. Забыли что одновременно с повышением температуры воздуха температура поверхностных слоев грунта тоже повышается. Или вернее, если рассуждать правильно, то солнце сильнее прогревает поверхность земли, а от поверхности земли сильнее прогревается воздух или еще, чем выше температура воздуха, тем меньше остывает грунт .  Если помните чуть ранее я говорил вам, что к концу отопительного сезона нормально размеренные грунтовые коллектора приходят с температурой 0 град. Т.е. температура поступающего из грунта гликоля в марте месяце равна 0. Повторюсь, что это мои данные которые я получил в ходе мониторинга нескольких тепловых насосов за последние годы.

А сейчас я приведу данные на конец отопительного сезона 17,18 и 19 х годов для одного и того же теплового насоса.

Это середина марта 2016 г , как видите температура из грунта 0, сброс в грунт -4 град.

Этот же тепловой насос конец марта 2017 г. Как видите в данном случае из грунта мы получаем +1 град.

Ну а это температурные данные по этой же машине за 18.04.2019. Как видите температура гликоля, который приходит из грунта составляет на начало цикла нагрева +2,5 град, на конец цикла нагрева+1,9 град. Цикл нагрева , т.е. работы теплового насоса составил 50 мин.

А это температурные данные уже на 25.04.2019. Здесь как мы видим температура гликоля, который приходит из грунта составляет на начало цикла нагрева +2,6 град, на конец цикла нагрева+2,1 град. Цикл нагрева , т.е. работы теплового насоса составил те же  50 мин.

Хочу пояснить, что для данного теплового насоса был проведен апгрейд и заменен контроллер на новый с удаленным доступом, поэтому данные за 2019 г. представлены уже в виде таблицы. Еще вероятно у вас возникает вопрос почему  данные на середину-конец марта, а не апрель. Дело в том, что в середине марта температура грунта вокруг грунтового коллектора достигает своего минимума за год. Далее она начинает расти дожди и талые воды несут тепло в грунт и грунт активно нагревается.

Таким образом, в более теплом отопительном сезоне 2018-2019 г температура грунта из которой черпал тепло наш тепловой насос  тоже была выше среднестатистических данных прошлых лет. И на конец отопительного сезона она была теплее обычного как минимум на 1-2 град. Можно конечно списать это на погрешность термометров 2 разных контроллеров, но аналогичные результаты показали и другие тепловые  насосы. Я не поленился, обзвонил владельцев тепловых насосов, тех кто их непосредственно эксплуатирует и получил такие же результаты. Т.е. грунт на конец этого отопительного сезона был теплее обычного на 1-2 градуса.

Ну а начало отопительного сезона 2018 г началось для данного теплового насоса с температуры +14 град. И было это 28 сентября 2018г.

Как вы видите, уличная температура в это время составляла+11,5 град и это середина дня. Разумеется, ночью она опустится, а вот температура грунта опустится на 1-2 градуса только через месяц – концу октября.

Таким образом, миф о том, что глобальное потепление дает глобальное преимущество воздушным тепловым насосам над грунтовыми это, мягко говоря, не совсем соответствующая истине информация. Чем теплее воздух зимой, тем меньше остывает земля, чем теплее воздух летом, тем больше тепла накопил грунт, ведь именно грунт греет воздух, и тем выше та температура, которую грунт будет  отдавать тепловому насосу зимой.

А теперь давайте разберемся с еще одним мифом, о том, что приготовление горячей воды в летний период или скажем так в период, когда мы не используем отопление более выгодно от воздушного теплового насоса, чем от геотермального. Для этого опять таки воспользуемся данными о среднедневных и средненочных температурах воздуха в течении суток. Почему я упомянул о ночных температурах воздуха.  Попытаюсь объяснить. Давайте проанализируем, как в течении дня вы пользуетесь горячей водой.  Расход в течении дня не постоянен, а расход обычно происходит утром, перед выездом на работу и вечером , когда вся семья собирается дома.

Подтверждением этого является почасовой график потребления воды населением  для любого населенного пункта. Он имеет примерно такой вид:

Как вы видите здесь 2 пика потребления утром и вечером. Для вас график будет иметь такой же вид, только с более выраженными пиками утром и вечером, а в дневные и ночные часы, когда вы водой не пользуетесь, показания на графике будут иметь нулевые значения. Как правило утреннее потребление воды небольшое по времени и объему, а вечернее более растянуто по времени и соответственно больше по объему потребленной воды раза в 2-3 утреннего потребления. Для чего я это все вам говорю.  Дело в том, что попользовавшись горячей водой вы несколько опорожняете бойлер и соответственно после разбора воды тепловой насос  запускается и греет воду чтобы компенсировать запас воды в бойлере, который вы истратили.  И если мы тратим  ¼  суточного расхода горячей воды в утренние часы, а ¾ в вечерние, то утром тепловой насос работает , предположу что в промежутке от 8 до 10 утра, т.е. в те часы, когда воздух еще не успел прогреться, а вечером предположу, что с 20 до 24 часов, т.е. в часы вечерней прохлады. А теперь давайте посмотрим среднесуточные температуры воздуха и среднюю температуру воздуха на 9 часов утра и на 24-00 за период наблюдений с 1981 по 2010 г.

А теперь давайте посмотрим на среднюю температуру грунта в эти же месяцы на глубинах 1,5-3 м и сравним со средней температурой воздуха во время работы воздушного теплового насоса, т.е. среднеарифметическое между показателями температуры на 9-00 и на 24-00

Таким образом, мы видим, что воздушный тепловой насос будет по эффективности превосходить грунтовый с апреля по август, а в сентябре и октябре выигрывает уже грунтовый насос. Т.е. легенда соответствует действительности, но лишь частично- в весенние месяцы с апреля по май и летом, с июня по август. А начиная с сентября грунтовый  тепловой насос начинает опережать по эффективности воздушный.

Но как говорится, нет худа без добра, поэтому расскажу  про одну небольшую «плюшку», вытекающую из озвученной мною сейчас информации про летние температуры грунта. Мы не говорили еще про охлаждение, которое зачастую тоже требуется.  Поставив воздушный или грунтовый тепловой насос можно его использовать для охлаждения помещений. И в этом случае проигрыш в эффективности грунтового теплового насоса перед воздушным в нагреве горячего водоснабжения с апреля по август, дает прямо противоположный результат в охлаждении здания. И  что еще интересно, при охлаждении здания «ДРОИДОМ» ,нагрев горячей воды мы получаем в виде бонуса, т.е. бесплатно. Это так называемый процесс рекуперации тепла, при котором  в теплый период года при работе в режиме охлаждения теплота конденсации хладагента, обычно выбрасываемая в окружающую среду или в грунт, используется для нагрева воды для санитарных нужд.  И лишь немногие воздушные тепловые насосы имеют в своем арсенале такую функцию. Ну и раз я уже упомянул про охлаждение, то для грунтового теплового насоса возможно использование пассивного охлаждения. Данный режим очень пригодится на тех объектах, где может быть постоянная потребность в охлаждении в течении продолжительного времени. Это скорее актуально для пром. объектов и магазинов. Но тем не менее и для частного дома использование ФРИКУЛИНГА будет крайне  выгодным, т.к. цена охлаждения здания будет равна потреблению 2 циркуляционных насосов.

И напоследок еще один миф, про который очень часто спрашивают потенциальные заказчики, может ли тепловой насос, грунтовый или воздушный работать от генератора. Домовладельцев можно понять, ведь при возникновении аварии на электросетях дом остается без тепла. В данной ситуации дом останется без тепла при любом теплогенераторе, будь то газовый котел или твердотопливный котел, ведь для функционирования системы отопления требуется работа электрического циркуляционного насоса. И вот здесь получается, что какой бы котел вы не использовали для его работы нужен бензиновый или дизельный генератор.  И в данном случае имея грунтовый тепловой насос на 12 кВт и подключив к нему генератор на 3 кВт  в принципе можно обеспечить отопление дома на минимальном режиме на поддержание тепла даже при очень низких температурах воздуха. А вот с воздушным тепловым насосом не все так просто. При понижении температуры наружного воздуха падает теплопроизводительность теплового насоса. поэтому при отключении электроэнергии когда на улице низкая температура электрогенератор может не вытянуть потребление воздушного теплового насоса. Да и в реальности я видел работу грунтового теплового насоса от бензинового генератора, но я никогда не видел работу воздушного теплового насоса от генератора.  Если кто-то запускал при нормальном минусе на улице, пусть поделится информацией.

А сейчас подведем итог. Кто-то наверное скажет, что я однобоко привожу факты и этим продвигаю грунтовые тепловые насосы и недооцениваю воздушные. Но это не так. У каждого продукта есть своя ниша в которой его применение дает наибольший эффект. У воздушных тепловых насосов есть свой сегмент рынка, а у грунтовых- свой. Вот давайте с этим разберемся. Начнем с малого, допустим у вас есть нормально утепленный небольшой домик или дача площадью 50-60 м кв. Какой тепловой насос  вы туда поставите грунтовый или воздушный. Я думаю никакой не нужно.  В данной ситуации экономически более выгодным будет отапливаться чистым электричеством в виде электрического теплого пола либо конвекторов.  А деньги лучше вложить в утепление дома, особенно если это дом для проживания наездами. На крайний случай, я считаю, можно разориться и поставить сплит, способный работать как тепловой насос, скажем до -10, для поддержания температуры, но не более того.

Для дома площадью от 80 до 150 м. кв.  я бы действительно рассмотрел вариант воздушного теплового насоса воздух-вода. Для  наших условий это будет скорее всего оптимальным решением, при условии , что электрические сети дадут нам требуемую мощность для прямого электроподогрева в дни с низкими температурами.

Ну а для домов с площадью около 200 м. кв. и выше, я бы однозначно советовал грунтовый тепловой насос.

Но окончательное решение принимает всегда заказчик, т.е. владелец дома, поэтому думайте, считайте, принимайте верные с вашей точки зрения решения.