Тепловые насосы занимают свою нишу в общей системе энергосбережения, которая представляет собой целый комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на сокращение энергетических затрат на выпуск единицы полезной продукции. Чем ниже удельный расход энергии – тем более эффективна экономика.
Напомним, что тепловой насос – это устройство, которое перекачивает тепловую энергию из одной среды в другую для последующего полезного использования этой энергии. При этом, как правило, объём полученной тепловой энергии в разы превышает объём энергии затраченной.
В нашей огромной стране всегда будет проблема передачи энергии на большие расстояния в условиях холодного климата. Отсюда возникает необходимость использования локальных источников энергии, которые наиболее оправданы для применения в конкретном регионе.
Например, нет никакого экономического смысла тянуть трубопроводы с природным газом на сотни и тысячи километров в регионах с крайне низкой плотностью населения.
Вне всяких сомнений использование тепловых насосов того или иного типа позволит в разы сократить затраты на отопление в целом ряде регионов страны.
Существует три основных типа тепловых насосов (далее – ТН):
- ТН «грунт-вода»;
- ТН «вода-вода»;
- ТН «воздух-вода».
Первое слово в кавычках – это среда, из которой извлекается тепловая энергия, а второе – в какую среду энергия перекачивается.
Так, для первого типа энергия извлекается буквально из грунта с помощью коллекторов (труб с теплоносителем – солевым раствором или незамерзающей жидкостью), прокладываемых в сотнях метров траншей, либо – коллекторов в группе скважин.
Это классический и наиболее известный тип ТН, который обычно является и самым дорогим. Эффективность данного типа ТН одна из самых высоких, средний коэффициент СОР (отношение энергии, полученной к энергии затраченной) может достигать 4–5 единиц. Некоторые производители заявляют и большие значения, которые действительно возможны при определённых условиях, но на практике следует говорить о более реальных средних значениях, указанных выше.
В данном варианте требуется большая площадь участка (особенно при прокладке труб в траншеях), обязательный учёт физики сезонных изменений температуры грунта при работе такого типа ТН и планирование соответствующих зеленых насаждений, корням которых не будет вредить предполагаемое изменение температуры грунта.
Второй тип ТН извлекает энергию буквально из воды – наземных источников типа рек, озер или морей с океанами, либо из подземных источников воды.
При этом тут классический вариант – замкнутый контур отбора тепловой энергии в трубах с теплоносителем, но бывают варианты и другие. Например, когда вода добывается из одной скважины и, после перекачивания с отбором тепла, возвращается в другую скважину или сбрасывается в открытый водоём или реку.
Последний вариант на практике имеет некоторые законодательные и технические ограничения, связанные с объёмом перекачиваемой воды, качеством сбрасываемой воды и возникновением пустот в грунте после многолетней интенсивной откачки воды (этот фактор следует особо учитывать при проектировании и строительстве объектов, чтобы потом не попасть в сложную ситуацию с неконтролируемой просадкой грунта в зоне фундамента зданий с последующим возникновением трещин в несущих конструкциях).
Кроме этого, большой объём перекачиваемой воды неизбежно вызывает сложности с её фильтрацией, влекущие за собой неизбежные повышенные затраты на достаточно частую замену фильтров и очистку труб и/или теплообменников.
Третий тип ТН – самый дешёвый по общим затратам (примерно в 2,5–3 раза дешевле первых двух типов) и наиболее целесообразный в регионах с мягким климатом, совершенно не требующий никаких земляных работ.
В данном варианте тепловая энергия извлекается буквально из окружающего воздуха (как это делает кондиционер) и затем используется для нагрева теплоносителя (условно – это «вода»), кондиционер же может нагревать только воздух (в этом его отличие от ТН такого типа)
Требуемая площадь для установки такого типа ТН снаружи минимальна и, как правило, ограничивается лишь небольшой зоной вокруг здания. Но тут нужно учитывать тот факт, что во время так называемого режима «оттайки» наружного блока, когда ТН автоматически «сбрасывает» постепенно нарастающую в ходе работы ледяную «шубу», превращая её в обычную воду, требуется предусматривать естественный и свободный дренаж для этой воды, например, в ближайшую клумбу или же в дренажную систему соответствующей конфигурации, исключающей промерзание труб в её составе. Средний коэффициент СОР для такого типа ТН достигает 3-х единиц, что втрое эффективнее, чем использование электрокотлов для отопления.
Обычно эти же самые ТН производят и нагрев воды в системах ГВС (горячего водоснабжения) с помощью бойлеров косвенного нагрева. Следует заметить, что у таких бойлеров должна быть большая площадь теплообменника для эффективной передачи тепловой энергии.
Наиболее эффективным вариантом систем отопления для применения с ТН являются водяные тёплые полы, которые зачастую дополняются и радиаторами под оконными проёмами, но в южных регионах страны можно обходиться и без последних. Можно обходиться и без тёплых полов, но в таком случае нужно более внимательно производить расчёт параметров теплоотдачи каждого радиатора, поскольку в такой системе они должны передавать заданное количество тепловой энергии при более низкой температуре подачи теплоносителя, чем в высокотемпературных системах.
Для больших домов обычно используются мощные двублочные системы, у которых имеется возможность производить нагрев воды в бойлере одним наружным блоком в то время, когда второй блок продолжает работать в режиме отопления.
Ещё один вариант применения ТН – подогрев бассейнов.
Поскольку при такой задаче ТН работает в идеальных условиях температур теплоносителя, эффективность в таких решениях, как правило, бывает максимально высокой (средний СОР может достигать 5–6 единиц при сезонном использовании бассейна по сравнению со средними 3-мя единицами в среднем за отопительный сезон в системах отопления Южных регионов страны).
Возможно также использование ТН для охлаждения помещений и даже для охлаждения другой среды, например жидкого сиропа на производственном предприятии, производящем сладости – реальная история из богатой практики.
В общем и целом, более широкое использование ТН позволит значительно сокращать, а при совместном использовании с солнечными электростанциями, которые продают избыток энергии в сеть в соответствии с Законодательством о микрогенерации, возможно даже полностью обнулять затраты как владельцам частных домовладений, так и некоторым предприятиям. И это не какие-то выдуманные истории, а результат реальной практики. Например, автор данной статьи в своём частном доме имеет положительный годовой баланс платежей за всё энергоснабжение, включая отопление тепловым насосом, то есть, ему платят в абсолютных цифрах больше рублей по году, чем он платит за электричество зимой, когда Солнца по естественным причинам в разы меньше и активно работает система отопления.
Более того, в данном примере у автора полностью отсутствует зависимость от любого роста тарифов, поскольку при росте последних автоматически растёт и стоимость выкупа излишков у объекта микрогенерации физического лица на двуставочном тарифе день/ночь, которая по итогам ноября 2025 года в Краснодаре достигла 7 рублей 68 копеек.
В заключение можно выразить полную уверенность в том, что технологии энергосбережения неизбежно будут активно развиваться и в нашей стране, поскольку это диктует экономическая реальность. Кто это поймёт раньше и быстрей станет использовать комплексные решения для максимального сокращения своих энергозатрат, тот получит конкурентное преимущество для развития своего бизнеса.
