Тепловой насос стал новым этапом развития теплового и холодильного оборудования. Именно этот тип оборудования — самый востребованный в Европе. Ведущие торговые марки настолько сильно включены в закрытие потребностей клиентов, что наблюдаются задержки с поставками оборудования.
В статье мы расскажем, как выбрать тепловой насос правильно.
Особенности климата и местности
Тепловые насосы (ТН) — это оборудование, которое может отбирать низкопотенциальное тепло или холод из внешней среды.
ТН меняют физическое состояние хладагента (фреона) внутри контура. Они влияют на него с помощью испарителя, компрессора, конденсатора и расширительного клапана, передавая определенную температуру для транспортировки ее в систему. Так из 1 кВт затраченной энергии получается от 3-5 и больше кВт тепловой или холодильной энергии. Производительность насосов измеряется в СОР (коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую) и ЕRR (коэффициент преобразования в холодильную). Также часто используют показатель SСОР (среднезонный коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую).
Внешней средой для ТН могут быть:
- воздух;
- грунт;
- вода.
Выбор теплового насоса «воздух-воздух» и «воздух-вода» часто обусловлен тем, что это самые распространенные и доступные типы оборудования. Но именно к этим ТН выдвигаются строгие требования по климату. Температура воздуха нестабильна, и количество отбираемой энергии также меняется.
На сегодня большинство «воздушников» работают до внешней температуры -20°C, редкие модели — до -25°C и -30°C (для грунтовых и водяных насосов ограничений нет, поскольку температура грунта и воды достаточно стабильна в течение года и не падает ниже 0°C). При выборе таких тепловых насосов нужно обращать внимание на климат и проводить детальные расчеты. Важно перекрыть затраты по тепло- и хладопотерям и, возможно, предусмотреть дополнительные источники тепла.
Также энергию можно забирать из грунта или воды, и эти виды тепловых насосов также очень зависимы от особенностей местности.
Грунт — стабильный источник энергии, ее можно отбирать на протяжении всего года для охлаждения и обогрева тепловым насосом. Но расчет здесь еще более важен, так как если источника энергии недостаточно, то насос может банально выморозить скважину.
Также есть серьезное ограничение — качество грунта на участке, где предполагается бурить скважины. Иногда в земле есть скальные породы, и затраты на бурение вырастут.
«Вода-вода» — самые производительные, а также эффективные ТН, но нужен большой источник воды. В идеале — это река, где более теплую воду можно забирать выше по течению и сбрасывать холодную ниже по течению.
Для получения большого количества тепла нужно предусмотреть большой проток через насос.
Выбор источника тепла для теплового насоса
Прежде чем говорить о том, как выбрать тепловой насос, расскажем о принципе его работы. Он одинаковый для всех видов.
Каждый ТН имеет внешний блок с испарителем. У воздушных ТН это теплообменник с вентилятором, который размещен снаружи, у геотермальных и водяных — теплообменник, размещенный во внутреннем блоке, но имеющий прямой контакт с внешним контуром фреона.
В испарителе фреон (хладагент) отбирает низкопотенциальную энергию у воды, воздуха или земли. После чего, в компрессоре происходит повышение давления, вследствие чего растет его температура. Эту температуру фреон через конденсатор передает в систему отопления. А уже в конце цикла, он попадает на расширительный клапан, резко теряет давление и естественно температуру, что позволяет ему снова, отбирать низкопотенциальную энергию с внешнего контура.
Цикл повторяется и постоянно находиться под контролем автоматики ТН, качество и логика которой напрямую зависит от модели и производителя.
Воздушные тепловые насосы
ТН «воздух-воздух» — это кондиционер, который передает энергию из воздуха на фреоновый контур. Дальше через внутренний блок он нагревает или охлаждает воздух в помещении.
Такие ТН могут быть решением для коммерческого использования, где нужно быстро нагреть или охладить пространство. Подаваемый воздух создает не слишком комфортные условия. Как правило, тепловой насос «воздух-вода» для отопления жилья рассматривают в разы чаще. Также для жилых домов покупают насосы «грунт-вода» и «вода-вода».
Лишь немногие «воздушники» работают до -25°C и -30°C. Также иногда производители предусматривают для внутренних блоков или моноблоков воздушных ТН защитные ТЭНы. Когда температура низкая, и насосу не хватает мощности, ТЭНы «дотягивают» необходимую энергии.
Средний СОР, или вернее SCOP воздушных ТН — 3,5-4. Но чтобы такой показатель был достигнут необходимо установить низкотемпературную систему (теплые полы и стены, охлаждение через фанкойлы или холодные потолки).
Геотермальные тепловые насосы
Существует несколько типов исполнения геотермального насоса:
- горизонтальные;
- вертикальные;
- в водоеме.
Их можно укладывать под землей, как теплый пол или как энергетические клетки — обмотанные спиралью трубы, которые погружаются в земляные ямы. Также могут буриться зонды на глубину 30-100 метров.
Температура грунта начиная с 7-10 м стабильна, соответственно, СОР стабильный и держится в районе 4-4,5.
Рассмотрим проблемы этих насосов:
- Нужна незастроенная земля, без растений с разветвленными корнями. В грунт должны беспрепятственно попадать солнечный свет, снег и дождь, чтобы ТН мог отбирать энергию из любого источника.
- Установка геотермального ТН предусматривает дорогие грунтовые работы. Первичные затраты на такой насос в 2-3 раза больше, чем на «воздух-вода».
- Грунтовые ТН реже имеют функцию активного охлаждения, обычно есть только пассивное охлаждение. Этот тип охлаждения через конструкции позволяет поддерживать разницу между внешней и наружной температурой в 6-7°C. Геотермальные насосы с активным холодом встречаются реже и они дороже.
Тепловые насосы типа вода-вода
На сегодня это самый эффективный тип оборудования. Вода — колоссальный легко передаваемый источник энергии. СОР водяных ТН — от 4,5-5 и выше.
Водяные насосы мощностью 50-70 кВт могут обслуживать дома площадью свыше 600-1000 кв.м.
Для сравнения — «воздух-вода» рассчитываются на 50-250 м2 для одного насоса, геотермальные 30-50 кВт — на 400-700 м2.
Для насоса «вода-вода» риски еще больше, чем для грунтовых.
- Необходим большой источник воды. Река или большое озеро, в которых нельзя повлиять на микроклимат, фауну и флору.
- В Украине нет регламента относительно ТН, но он есть в ЕС. При установке оборудования лучше ориентироваться на данные нормы, чтобы в случае их введения ТН не оказался вне закона.
- Требуется много дополнительного оборудования — насосы для перекачки, скважины с трубами, погружной насос.
- Все это оборудования требует обслуживания (частота зависит от интенсивности использования).
Особенности жилья
Чтобы выбрать ТН, для начала нужно учесть особенности жилья.
Уровень теплопотерь
Чтобы получить показатели теплопотерь, обратитесь к проектировщикам. Не рекомендуем брать произвольные данные или старые методы подсчета, неактуальные для энергоэффективных домов (10 кВт на 100 кв.м). Сейчас не проблема уложиться в 75 и даже 50 Вт с кв.м.
Первоочередной заботой при проектировании и строительстве дома должен быть конструктив. Инвестировав в него, вы уменьшите затраты на отопление/охлаждение, и по факту будет нужна меньшая мощность ТН.
Система отопления
Дом должен быть рассчитан на низкотемпературную систему отопления с теплыми полами и желательно с фанкойлами. Вместе с тем, есть насосы, которые могут работать с радиаторами, и стать хорошим решением для реконструкции системы отопления дома, рассчитанного высокотемпературную систему. Например, Stiebel Eltron могут выдавать и 35-75°C.
Но все же помните, что ТН предусматривает работу с низкопотенциальной энергией, что гарантирует высокую эффективность, долговечность, окупаемость и низкие затраты на эксплуатацию.
Важно предусмотреть работу на горячее водоснабжение. Бойлер под ТН выбирается с увеличенным сечением внутреннего теплообменника, что позволяет передавать энергию с меньшей температурой, чем после газового котла (не 80-90°C, а 60°C).
Функция активного охлаждения в ТН уменьшает окупаемость, при этом вы получаете полноценную систему кондиционирования.
Отопление, охлаждение и ГВС находятся в одной системе, обслуживаются одной службой, что обеспечивает меньше затрат и простоту использования.
Место для монтажа теплового насоса
У теплового насоса «воздух-вода» два блока — внутренний и наружный. Внутренний — это обычный гидромодуль, от которого разводится система отопления. Внешний — рабочая машина с компрессором. Такой блок может размещаться на стене, возле дома или отдаленно от него. Если его разместить ближе к зданию — это уменьшит затраты на построение фреоновой трассы.
Наиболее мощные насосы могут иметь тяжелый внешний блок, и по техническим характеристикам его нельзя смотрировать на стену. Для установки делается дополнительная отмостка возле дома.
В грунтовом или водяном вся работа происходит во внутреннем блоке. Внешняя его часть — зонды и ревизионные скважины, все коммуникации спрятаны в землю. При таком конструктиве насос занимает больше места, у него в блоке есть шумный компрессор, а значит нужно предусмотреть звукоизолированное техническое помещение.
Важные параметры теплового насоса
Как рассчитать и выбрать тепловой насос правильно? Рассмотрим их важные параметры.
Рабочее напряжение
Для дома подбор тепловых насосов для отопления часто зависит от рабочего напряжения в сети.
Все устройства можно поделить на:
- однофазные;
- трехфазные.
Обычно однофазные — менее мощные модели (до 10 кВт). Остальные насосы — трехфазные.
Температура теплоносителя
Тепловые границы по производительности показывают, до каких температур может работать фреон и передавать их в систему. Современные хладагенты можно нагревать до 65-75°C, но это более дорогие решения. Стандартные показатели температурной выдачи — до 55°C, номинальной — 35°C на подаче, 30°C — на обратке.
Мощность теплового насоса
Подбор устройства по мощности — самый важный фактор, который определяется потребностями дома.
Не стоит выбирать отопительный прибор с большим запасом мощности. Оборудование должно работать долго и без тактования. Лучше подобрать тепловой насос с небольшим недобором мощности (10%), перекрываемый электрокотлом или встроенным ТЭНом.
Использование теплонасоса для системы ГВС
Практически все тепловые насосы имеют опцию подготовки горячей воды. Если систему отопления можно рассчитывать под более низкие температуры, то для горячей воды температура должна быть определенная.
Сегодня существуют системы до 75°C, но чаще — 60°C (этого достаточно при наличии бойлера с правильным сечением теплообменника).
Производитель оборудования
При выборе известные бренды в приоритете. ТН — технически сложное оборудование, и нужно предусматривать не только проектирование и установку, но и обслуживание. Компания, которая продает агрегат, должна иметь опыт, возможность консультаций с производителем и доступ к запчастям.
Как выбрать тепловой насос хорошего производителя? Обратиться к специалистам. Мы рекомендуем сплиты Olimpia Splendid (Италия) и моноблоки Stiebel Eltron (Германия).
Комплектация и функционал теплового насоса
Советуем не «раздувать» комплектацию, а выбирать то, что действительно нужно, желательно, от одного производителя.
В комплектацию могут входить бойлеры, буферы, датчики внешней температуры для погодозависимой работы, датчики ГВС, Wi-Fi модули, мобильные приложения, насосные группы и т.д.
Частые вопросы
Какой тепловой насос лучше подойдет для частного дома?
Решая, какой тепловой насос выбрать для дома, важно учитывать площадь жилья. Для дома до 200 м2 — воздушный ТН, для отопления квартиры небольших площадей — также «воздушник». Если дом больше 250-300 м2, и есть земля или воды — можно делать расчет на грунтовой или водяной ТН. Но чаще каскад из нескольких «воздушников» выгоднее.
Как подобрать оптимальный тепловой насос для бассейна?
Для крытого бассейна, который используется круглый год, лучше купить тепловой насос для обогрева грунтовой или водяной. Если бассейн внешний, и нужно подогревать воду — лучше выбрать воздушный ТН. Температура в межсезонье высокая, и среднетемпературный СОР будет высоким.
