Започнах цикъла за термопомпите с общо описание на основните типове, след това продължих с помпите „въздух-въздух“ и „въздух-вода“. Така логично достигнаме до термопомпите „земя-вода“, които са следващият по-високо ефективен тип, предоставяйки COP (Coefficient of Performance) около 4-4.5 в зависимост от инсталацията, условията на работа и сезона. COP най-общо е съотношението между произведената и получена енергия, т.е. за 1 kWh вложена електрическа енергия получавате средногодишно 4 kWh термална енергия, която може да се използва както за затопляне, така и за охлаждане.

Какво представлява термопомпата земя-вода?
1. Външен контур
Това е затворена система от тръби, напълнени с антифриз, положени в земята хоризонтално на дълбочина 2-3 м като намотки или понякога като вертикални спирали. Такова полагане, обаче, изисква да имате доста площ в двора за тяхното разполагане, съвсем съвсем грубо може да считате, че в идеалния случай е добре да разполагате с площ приблизително 2 пъти по-голяма от разгърнатата площ на къщата ви. При липсата на достатъчно място тръбите могат да се поставят и вертикално в предварително изкопани сондажни дупки с необходимия диаметър. Този способ е по-скъп, но пък може да се прилага и при малки площи. Почвата се характеризира с относително стабилна температура през различните сезони и на дълбочина под 1.5-2 м тя е в диапазона 8-12С.

2. Вътрешен контур
Това отново е затворена система от тръби, които най-често минават под пода, но могат също така и да бъдат изведени към стенни конвектори/радиатори. Въпреки, че не е задължително, но практически почти всички термопомпи от този тип включват в отоплителния си кръг и бойлер, защото загряването на водата в него е също 4 пъти по-евтино от това на ток.

3. Термопомпа
Това е мястото, където се извършва магията на производството на топлина от сравнително студената вода, идваща от външния контур. Всъщност няма никакви чудо, а прилагане на базови физически закони за съотношението между температура и налягане при преминаването от течна в газова фаза на някои хладилни агенти, например фреон, който при повишаване на налягането преминава от течна към газова фаза, която при повишаване на налягането започва да повишава и топлината си. Така използвайки макар и малките температурни разлики между външна и вътрешна температура, термопомпата осигурява опотление или охлаждане като харчи енергия само за циркулационни помпи и компресор, останалото идва от природата.

Как работи термопомпата?
Топлината по естествен път се предава от тяло (среда) с по-висока температура към тяло (среда) с по-ниска температура. Преминавайки през външния контур, студената течност поема част от температурата на почвата, след което тръбите влизат в топлообменник, наречен изпарител. В него тръбите предават своята топлина на хладилния агент, който поради ниската си температура на газификация започва да кипи и да се изпарява и отива в компресор. Той увеличава налягането, което пък води до увеличаване на температурата на газа, след което той попада в друг топлообменник, наречен кондензатор, където по същия начин предава топлината си на тръбите от вътрешния контур, които я разпределят по-нататък по помещенията. При необходимост от охлаждане през лятото системата работи по същия начин като просто се разменят ролите на двата топлообменника, кондензаторът става изпарител и излишната топлина се отвежда в земята, ползвайки същия физически закон. Термопомпата разполага с „електронен мозък“ – управляващ блок, който координира целият този процес (скорост на потоците, налягане в компресора, температури на входа и на изхода и т.н.), така че в крайна сметка потребителите да се наслаждават на комфортна и евтина атмосфера в домовете си, която при това могат да определят по помещения, по дни и часове.

Предимства:
– Екологично чисто, енергоефективно и евтино отопление, особено имайки предвид електроенергийния микс в България, който все повече се придвижва към все по-голям дял на възстановяемите източници. А чрез свързване с фотоволтаични панели, термопомпата може да предостави стане в голяма степен въглеродно неутрално отопление.

– Доста висок COP, обичайно поне 4, благодарение на сравнително постоянната температура под земята, който в голяма степен може да компенсира по-високата цена за инсталация на системата. Срокът за изплащане на инвестицията варира в зависимост от конкретните условия, но в общи линии може да се разчита на около 6-7 до 9-10 години. Тук трябва да се има предвид, че нарастването на цената на електроенергията е паралелно на нарастването на цената на останалите енергоносители, а в повечето случаи и по-ниско, поради социалните преференции за битовия ток. А по-високият COP допълнително увеличава икономическата ефективност на термопомпата.

– Доста по-ниски експлоатационни разходи – във вътрешния и външния контури няма движещи се части, термопомпата се разполага вътре в къщата и не е подложена на атмосферни влияния, така че необходимостта от поддръжка е минимална. Все пак е препоръчително 2 пъти годишно да се проведе сервизно обслужване за преглед на филтри, разширителни съдове и помпа/компресор, което освен безопасността гарантира и високата производителност на системата.

– Термопомпите „земя-вода“ не зависят от дебита на подземна вода, няма риск от запушване на външните тръби, нито от замръзване на външното тяло, тъй като такова няма, а тръбите под земята по принцип не могат да замръзнат.

– Помпата може да се свърже да подгрява и бойлер с температура на водата до 60 градуса. Тук аз имам свое мнение и предпочитам вместо бойлер 200 л с температура на водата 60 градуса да използвам бойлер 300 л с температура на водата 42 градуса, което не изисква от помпата да работи в гранични режими назатопляне, а в същото време предоставя практически същото количество топла вода за къпане, тъй като след смесването в душа обичайно ползваме вода с температура до 40С. Потенциалният риск от легионела може да се елиминира чрез периодично подгряване на бойлера до 60С.

– Подовото отопление предлага допълнителен бонус – акумулиращ ефект от затоплянето на пода, което е значително по-дълготрайно от затоплянето на въздуха.

– Стабилно и комфортно темпериране на целия обем на помещенията при инсталация под пода. Шест години живях в апартамент с подово отопление и охлаждане от термопомпа „въздух-вода“ и вече половин година в къща пак с подово, но от термопомпа „земя-вода“. Поне за мен и моето семейство удоволствието от равномерна и постоянна температура на стаите от пода до тавана е несравнимо с двугите форми на отопление.

– Практически няма никаква текуща работа, задаваш нужните ти параметри както централно, така и по стаи чрез термодатчици, било то за целия сезон, по дни или часове.

– В комбинация с фотоволтаична инсталация термопомпата през зимата може да служи като топлинен резервоар, чрез натрупване на произведената през деня енергия от соларните панели във вид на топлина в системата на къщата.

– Ако вече имате инсталирана конвектори/радиатори за отопление с котле, може да използвате наличната вече тръбна разводка и така да спестите доста от първоначалните разходи.

Недостатъци:
– Основен недостатък на този тип термопомпи и тяхната висока първоначална цена. Когато се оценява ефективността на инвестицията трябва да се извади цената на алтернативното отопление (например с котле на газ или пелети) и да се прецени за колко време тази разлика ще се изплати от разликата в експлоатационните разходи. Срокът би трябвало да е максимум 10 години при текущи цени не енергоносителите, без да се отчита тяхното очаквано по-нататъшно поскъпване.

– Изборът на външен хоризонтален тръбен контур изисква наличие на достатъчно площ в двора. Вертикалният пък повишава инсталационните разходи поради необходимостта от пробиването на определен брой сондажи.

– По-бавна промяна на вътрешната температура в сравнение с конвенционалните отоплителни инсталации, поради самата технологията на подгряване/охлаждане чрез промяна температурата на пода. При използването на конвектори/радиатори този процес е по-бърз, но все пак изисква значително повече време от затоплянето на въздуха в стаята чрез включването на климатик.

Практически съвети за по-ефективно използване
За всички настоящи и бъдещи собственици на такива термопомпи, мога да споделя моите препоръки за ефективно и безпроблемно ползване, без да претендирам за експертност или изчерпателност:

– Не се скъпете на изолация, тя никога не е излишна. Добре замислената и изпълнена топлоизолация е най-доброто вложение в отоплението и охлаждането на вашия дом, а термопомпата само ще подпомогне този процес да стане още по-ефективен.

– Два пъти годишно (зима/лято) провеждайте профилактика, не е скъпо, но ви осигурява дълга и безпроблемна работа на инсталацията, а освен това и спестява разходи поради по-ефективна експлоатаци

– Не изключвайте термопомпата когато не сте в къщата, освен ако не е за дълго, примерно за 1-2 седмици. Ако отивайки на работа изключвате термопомпата, няма да спестите енергия, защото тя ще бъде употребена пак, когато я включите, за да достигне зададената температура. Термопомпата имат достатъчно интелигентно управление и са способни да поддържат оптимално съотношение между вложената електроенергия и търсената вътрешна температура.

– По-голям бойлер с по-ниска температура, поддържана от термопомпата, е по-ефективен от по-малък с по-висока температура.

– Термопомпите също имат своите ограничения, с които трябва да се съобразявате. Например, ако имате къща с южно изложение и големи прозорци, когато през юли и август температурата навън трайно се задържи доста 35 градуса, дори и да настроите системата на 22 градуса, тя надали ще може да ги поддържа, а дори и да успее, ще е с цената на много нисък COP и ще ви излезе ужасно скъпо. По-добре през този период да увеличите вътрешната температура, примерно на 25 градуса, което в същото време ще ви помогне по-лесно да понесете голямата температурна разлика при излизане навън. Естествено, освен това трябва да помислите как да ограничите достъпа на слънцето до стаите: завеси, щори, тенти, козирки, перголи и прочие.

– Оползотворявайте естествената циркулация на въздуха, през лятото през цялата нощ отваряйте широко прозорците, за да акумулирате ниските температури в стаите, а през зимата ги отваряйте широко, но за кратко време и махнете всякакви прегради пред слънцето, което освен жизнерадост ви носи и безплатна топлина в къщата.

Успех!