Тепловой воздушный насос

Содержание


Экономичные системы обогрева дома вытесняют традиционные виды отопления с использованием газа, твердого топлива и электричества. Воздушный тепловой насос – это одно из наиболее популярных альтернативных решений.
Среди преимуществ, можно отметить низкую, по сравнению с геотермальными установками, стоимость, возможность использования при создании новых систем отопления и реконструкции старых. Тепловой насос особенно востребован в системах «пассивный дом» – жилых помещений, сконструированных по принципу минимальных затрат тепла и внедрения энергосберегающих технологий.

Что такое воздушный теплонасос

Простейший тепловой насос был спроектирован еще в 1852 году и получил название «умножитель тепла». Лорд Кельвин открыл основополагающие принципы действия, которые легли в основу всего современного отопительного оборудования.
Согласно законам физики, тепло передается от нагретого тела к тому, что имеет меньшую температуру. Но, возможен обратный процесс, при условии использования для этого дополнительной энергии.
Немного позже был открыт принцип обратного цикла Карно. Вещество, при испарении, поглощает тепло, а после конденсации на поверхности, отдает его. Именно этот закон лежит в основе холодильников и кондиционеров. Низкотемпературный воздушный теплонасос работает как эти бытовые приборы, только в «обратную сторону».
Некоторые производители кондиционеров используют этот принцип, предлагая потребителю кондиционеры, способные работать на обогрев помещения. Но системы кондиционирования имеют низкий КПД при отрицательных температурах, так как основным предназначением техники является охлаждение, а не нагрев.

Низкотемпературные воздушные тепловые насосы для отопления дома, работают, используя этот физический закон. Как отопление осуществляется на практике?

  • Любое, даже охлажденное тело, имеет высоко или низко потенциальную энергию. Даже при отрицательной температуре, в воздухе содержится определенное количество тепла. При -15°С, теплее, чем при -25°С. При -5°С, еще больше тепла находится в воздухе. Принцип работы воздушного теплового насоса позволяет извлечь то небольшое количество тепловой энергии, которое остается в зимнее время года и передать его в помещение.
  • В наружном блоке, установленном на улице, расположен змеевик с испарителем. Внутри контура циркулирует фреон – жидкость, которая свободно переходит в газообразное состояние и обратно. Фреон испаряют, при этом поглощается то тепло, которое остается даже при отрицательных температурах.
  • Газ поступает в компрессор. В компрессоре создается высокое давление и условия для преобразования фреона обратно в жидкость.
  • Под давлением, фреон разогревается и поступает в конденсатор. В блоке газ окончательно становится жидкостью, отдав при этом все тепло, которое получил во внешнем блоке, установленном на улице.
  • Фреон, по замкнутому контуру, обратно возвращается в испаритель.

Существует зависимость тепловой мощности воздушно-водяного теплового насоса от температуры наружного воздуха. По этой причине, производители предусматривают подключение к тепловому насосу дополнительного отопительного оборудования, которое компенсирует недостатки тепловой энергии при падении наружной температуры ниже -15°С. Работа в условиях холода продолжается, хотя и с меньшей эффективностью.

Существует несколько типов воздушных теплонасосов, отличающихся по принципу, используемому для обогрева помещений.

Тепловые воздушно-водяные насосы

Бытовые системы теплоснабжения и ГВС, на базе воздушных теплонасосов, очень эффективны для применения в умеренных широтах РФ. Средний СОР (коэффициент преобразования) 3. Получается, что на каждый потраченный 1кВт, приходится 3 кВт продуцируемой тепловой энергии.
Принцип работы такой же, как и в насосах других модификаций, но с определенными отличиями:

  • Конденсатор располагают внутри бойлера накопителя, соединенного с системой отопления и ГВС.
  • Тепло, выделяемое при конденсации фреона, используется для косвенного нагрева теплоносителя.
  • С помощью циркуляционного насоса, нагретый теплоноситель поступает в систему ГВС и отопление.

Интенсивность нагрева теплоносителя варьируется от +30°С до +60°С. При температуре ниже -15°С, включается комбинированное теплоснабжение с воздушным теплонасосом, что незаменимо в условиях холодного климата. Недостаток тепла компенсирует любой котел (электричество, газ, дрова).
Так как монтаж наружного блока осуществляется на улице, дополнительным преимуществом будет наличие функции антизамерзания или оттаивания.

Теплонасосы воздушного отопления

Теплонасосы воздушного отопления используются для обогрева отдельных помещений. Принцип работы во многом напоминает тот, что использует тепловентилятор, только функцию греющей спирали играет конденсатор.
Корпус внутреннего блока теплонасоса похож на кондиционер и также может работать на воздушное отопление и охлаждение.
Потребителю предлагаются различные решения вопроса обогрева:

  1. Установка отдельных независимых обогревателей.
  2. Монтаж нескольких теплонасосов, объединенных в единую сеть.

Теплонасосы, отапливающие помещение посредством теплого воздуха, имеют следующие преимущества:

  • Максимальный КПД – отсутствие необходимости в предварительном нагреве теплоносителя приводит к более экономичному расходу электроэнергии. Воздух нагревается всего до температуры 20-40°С, а это в свою очередь обеспечивает больший коэффициент СОР, равный 4.
  • Быстрый прогрев здания – теплый воздух начинает поступать в помещение через несколько секунд после включения.
  • Универсальность – оборудование можно использовать летом как кондиционер. В базовой комплектации предусмотрена функция охлаждения помещения.

При достижении критичной для работы отрицательной температуры, происходит автоматическое включение резервного источника тепла при использовании воздушного ТН. Таким образом, удается компенсировать недостаток тепловой энергии.

В чем отличие кондиционера и воздушного ТН

Действительно, теплоснабжение помещений воздушными тепловыми насосами в условиях холодного климата во многом напоминает обогрев с помощью обычных кондиционеров. Используются внутренние и внешние блоки, схожего строения. Даже во внутреннем устройстве много похожего. Разница заключается в том, что воздушные ТН внутреннего размещения более эффективны при нагреве, чем при охлаждении, а кондиционеры, наоборот.
Почувствовать отличие можно, сравнив некоторые характеристики оборудования. Кондиционер перестает работать на обогрев уже при температуре около -5°С. Рабочий режим тепловых насосов от -25°С до +45°С.
Так как существует тенденция к совершенствованию воздушных теплонасосов для «пассивных» домов, скоро, для широкого круга потребителя станут доступны модели оборудования, способные сохранять работоспособность при падении температуры до -32°С.
Отличие воздушного ТН от кондиционера заключается в разных технических характеристиках, хотя между ними много похожего.

Как подобрать воздушный теплонасос

Выбор воздушного ТН не настолько сложен, как может показаться с первого взгляда. При подборе подходящей модели, следует ориентироваться на следующие параметры:

  1. Тип обогрева.
  2. Отапливаемая площадь.
  3. Производитель.

Дополнительно определяют, какой вид котла будет использоваться в качестве резервного источника тепла. Как показывает практика, наиболее популярным остается воздушное отопление с подключением электрического котла, что позволяет полностью обойтись без газа.

Какой марки выбрать теплонасос воздушного типа

Если проанализировать отзывы о воздушных тепловых насосах, достаточно легко определить производителей оборудования, пользующихся наибольшим спросом у отечественного потребителя:

  • Stiebel Eltron – немецкая компания, начавшая свой путь с изобретения кипятильника. Со временем, ассортимент продукции постоянно расширялся. На сегодняшний день, Stiebel Eltron является лидером в производстве водонагревательной и отопительной техники. Компания предлагает два вида тепловых насосов: геотермальные и воздушные, работающие на нагрев теплоносителя и воздуха.
  • Viessmann – еще один немецкий производитель, имеющий более 30 летний опыт в производстве воздушных насосов. Наибольшей похвалы заслуживают станции Viessmann, подключающиеся к водяному контуру отопления. В качестве достоинств – наличие погодозависимых датчиков управления и множество дополнительных функций, доступных в базовой комплектации.
  • Mitsubishi – японская корпорация, впервые использовавшая технологию Zubadan. Решение позволило увеличить СОР (являющийся самым высоким среди аналогичного оборудования) и расширить сферы применения. Компания Mitsubishi одна из первых предложила потребителю кондиционеры, работающие на нагрев и воздушные тепловые насосы. Постоянно внедряются новые технологии увеличивающие сферу применения продукции.
  • Vaillant – компания разработала целую серию экономичного оборудования geoTHERM. В ассортименте представлено оборудование, извлекающее тепло из земли, воды, воздуха и солнечных лучей. Продукция Vaillant максимально адаптирована для использования в условиях РФ.

Стоимость воздушного ТН с установкой

Дороже всего стоят тепловые насосы, обогревающие помещение посредством теплоносителя. Оборудование обойдется приблизительно от 80 тыс. руб. (производительность 4,5 кВт), до 800 тыс. руб. (18.5 кВт). Тепловые насосы воздушного обогрева, обойдутся от 50 тыс. руб. (на 4 кВт) до 120 тыс. руб. (на 8 кВт).

Стоимость монтажа воздушного ТН рассчитывается индивидуально, исходя из технических параметров помещения и других факторов.
Срок службы оборудования составляет не менее 20 лет. Установленное оборудование самоокупается уже через 3-5 отопительных сезонов, в зависимости от интенсивности эксплуатации.

Плюсы и минусы использования воздушных теплонасосов

Буквально 5 лет назад, отечественный потребитель практически не имел опыта отопления зданий зимой с помощью воздушных тепловых насосов. Приходилось довольствоваться высказываниями и исключительно положительными комментариями, расположенными на сайтах различных производителей техники, что не давало ясное представление о возможностях оборудования. С тех пор появился определенный опыт использования, позволивший выявить не только преимущества, но и недостатки воздушных ТН.

  • Преимущества эксплуатации воздушно-водяных тепловых насосов – главным достоинством является полная независимость от газового отопления. В некоторых регионах РФ, только подведение трубопровода к дому, обходится дороже, чем покупка и монтаж теплового насоса. Не требуются разрешения на ввод в эксплуатацию.
  • Системы предназначены для установки в условиях «пассивного дома». Следовательно, изначально сконструированы для экономного отопления дома и нагрева горячей воды. На 1 кВт потраченной электроэнергии, выработка тепла составляет 3-5 кВт. Простой расчет затрат при применении теплового насоса покажет, что в течение 3-5 лет достигается полная окупаемость оборудования.
  • Работа насоса не влияет негативно на здоровье человека. Для обеспечения гигиенических условий, в системах, использующих принцип нагрева воздуха, достаточно время от времени чистить фильтры.
  • Высокая стоимость оборудования – система, с мощностью, достаточной для обогрева жилого дома, обойдется в 800-1200 тыс. руб., что является неподъемной суммой для большинства покупателей.
  • Зависимость от температуры окружающей среды. Особенности автономного отопления дома воздушным тепловым насосом напрямую связаны с общим объемом получаемой тепловой энергии. Чем ниже температура на улице, тем хуже работает насос. Начиная с -15°С, придется подключать резервный источник тепла.
    Если учесть, что на большинстве территорий РФ средний температурный режим выше, то становится понятным целесообразность данной установки. Оптимальные климатические зоны для использования воздушных отопительных тепловых насосов – это части России с умеренным климатом и средней температурой в зимний период не менее -15°С.

Если сравнивать воздушные ТН и газовое отопление, особенно с учетом того, что последние модели насосного оборудования способны сохранять работоспособность при -32°С, становится очевидным преимущество первых. Теплонасосы экономичны, не нуждаются в разрешении на эксплуатацию, монтируются в течение 1 дня и имеют более высокий КПД, чем газовое оборудование.
В последнее время, производители несколько снизили стоимость тепловых установок, что позволило еще большему количеству покупателей оценить достоинство станций. Если тенденция будет продолжаться, можно ожидать увеличенного спроса на теплонасосы.

Как выбрать и установить тепловой насос воздух-воздух своими руками?

Сейчас есть немалое количество вариантов альтернативного отопления. Тепловой насос воздух-воздух, сделанный своими руками, является высокоэффективным и достаточно экономичным агрегатом.

Для того чтобы своими руками произвести установку теплового насоса Zubadan или Daikin не нужно разрабатывать грунт и проверять насколько пригодна для установки агрегата земля.

Промышленный тепловой насос воздух-воздух для системы отопления

Кроме того, после установки своими руками теплового насоса Zubadan или Daikin не нужно переживать о покупке довольно дорогостоящих радиаторов отопления.

1 Назначение и принцип работы

Сейчас немалое количество населения стремится к тому, чтобы при помощи современных технологий улучшить свой комфорт. Тепловой воздушный насос марок Zubadan и Daikin, которые можно установить своими руками не требуют зарывания своих частей в грунт и обладают достаточно высоким значением КПД.

Земля не всегда служит опорой для такого теплового агрегата, а его схема и последующий расчет позволяют установить его даже на крыше дома.

Таким образом, грунт не является обязательным условием для функционирования теплового насоса Zubadan или Daikin, смонтированного и установленного своими руками.

И если для эффективной работы агрегатов системы земля-воздух нужен грунт, то на КПД тепловых насосов Zubadan или Daikin смонтированных своими руками грунт или его отсутствие никакого влияния не оказывает.

Тепловой насос, собранный своими руками обладает достаточно высоким КПД и представлен в виде современной отопительной системы, принцип работы которой основан на заборе энергии из окружающего воздуха.

Кроме того, во время работы теплового насоса Zubadan или Daikin воздух является средой, благодаря которой происходит распространение тепла внутри помещения, и для этого не требуется грунт, как в других модификациях устройств.

Схема теплового насоса воздух-воздух

Тепловой насос Daikin имеет такой принцип работы, благодаря которому производится эффективный обогрев и кондиционирование всех разновидностей помещений, и при этом не используется погружение радиаторов забора тепла в грунт. Тепловой насос Daikin, благодаря высокому уровню КПД может производить обогрев таких объектов, как:

  • Частный дом;
  • Квартира;
  • Гараж;
  • Дача;
  • Складские и производственные помещения.

Стоит отметить, что стоимость теплового насоса Daikin значительно ниже схожих устройств, которые для забора тепла используют грунт. Основная причина относительно низкой стоимости представленных тепловых агрегатов Daikin заключена в том, что принцип работы насоса не предусматривает установки большого количества дополнительных коммуникаций, которые в качестве источника тепла используют воду или грунт.

Кроме того, представленный насос не требует больших денежных вложений, прост в монтаже и установке и максимально удобен в повседневном использовании.

Конструктивные особенности и принцип работы таких тепловых агрегатов основываются на том, что в насосах присутствуют как внутренние, так и наружные блоки.

Эти элементы теплового насоса для более эффективной работы соединяются между собой посредством медных трубок. При этом для поддержки высокого уровня КПД насоса, все соединения должны иметь отличную степень герметичности.

Это связанно с тем, что во всех тепловых устройствах производится циркуляция хладагента. Тепловой насос, в процессе интенсивной работы, извлекает из окружающего воздуха находящееся в нем тепло.

Тепловой насос Daikin RXYSQ6P8V1 серии VRVIII-S

Это отличает его от тех агрегатов, для которых источником тепла является грунт. Благодаря высокому уровню КПД, представленный насос может применяться как абсолютно независимое и автономное устройство.

Это, в свою очередь, позволяет производить эксплуатацию агрегатов совместно со стандартными системами обогрева. Такой расчет позволяет существенно снизить уровень затрат на те виды топлива, которые являются традиционными.

Отзывы о представленных устройствах в большинстве своем всегда положительные. Во время работы агрегата встроенный вентилятор производит нагнетание наружного воздуха в камеру с содержащимся в ней испарителем.

Насос устроен таким образом, что хладагент, находящийся в его системе постепенно подвергается нагреву, а затем переходит в газообразное состояние.

Затем, уже находясь в газообразном состоянии, хладагент постепенно заполняет собой конденсатор. В конденсаторе вещество отдает ту энергию, которую оно получило и возвращается в свое изначальное жидкое состояние.

То тепло, которое формирует насос, используется для проведения обогрева всего дома. Далее, хладагент, находящийся в жидком состоянии, возвращается в исходную точку к испарителю.

С целью повышения общей эффективности работы агрегата на участке, находящемся между испарителем и конденсатором нужно использовать дроссельный клапан.

Для того чтобы работа системы была максимально автоматизирована в общую схему включается специальный блок, обеспечивающий автоматическое управление. Отзывы о таких автоматизированных системах также в большинстве своем положительны.
к меню

2 Классификация устройств

Тепловой насос Daikin система воздух-воздух

Все представленные агрегаты подразделяются на два подвида. Отличия между ними формируются исходя из конструктивных особенностей. Категории следующие:

  1. Сплит система.
  2. Моноблок.

В сплит системе одновременно задействуется сразу два блока. При этом расстояние между ними напрямую зависит от показателей мощности и других точных технических характеристик устройства.

Насос промышленного вида может быть подключен прямиком к вентиляционной системе строения, и производить ее отопление, используя вентиляционные каналы.

Несколько агрегатов могут быть объединены в одну общую сеть. Однако существенным недостатком считается ограничения расстояния между отдельно взятыми блоками системы.

Моноблок представлен в виде агрегата, который имеет более упрощенную конструкцию. Насос имеет в своем составе один цельный блок.

Этот блок занимается переработкой низкотемпературной энергии. Впоследствии она подается в вентиляционную систему в виде нагретого до нужной температуры воздуха.
к меню

2.1 Отзывы о тепловых насосах

Отзывы о представленных нагревательных устройствах в большинстве своем положительны.

Виталий, 40 лет, Воронеж:

Недавно купил и сам установил насос воздух-воздух. Теперь обогрев всего дома производится достаточно быстро. Правда, в особо лютые морозы, я подключаю дополнительное отопительное оборудование, но во все остальное время агрегат справляется отлично. Советую его всем.

Тепловой насос Mitsubishi воздух-воздух для системы отопления

Сергей, 50 лет, Уфа:

Несколько месяцев назад был в гостях у соседа, и он показывал мне свою систему отопления с насосом воздух-воздух и всячески расхваливал ее.Я тоже загорелся идеей установки такого агрегата. Вот недавно купил, а техник произвел все монтажные работы. Теперь тепло в дом нагнетается очень быстро. Отличное приобретение, рекомендую всем.

Василий, 38 лет, Харьков:

Занимаюсь продажей различного отопительного оборудования и систем. Недавно начал реализовывать тепловые насосы воздух-воздух. Раскупаются очень быстро, покупатели довольны и просят еще.

к меню

2.2 Как собрать и подключить устройство?

Все тепловые насосы состоят из одинакового набора элементов. Эти элементы представлены в виде:

  • Испарителя;
  • Компрессора;
  • Конденсатора.

Для изготовления испарителя сгодится пластиковый бак с объемом в 100-120 литров. В него вставляется змеевик, изготовленный из обычной медной трубы.

По нему происходит циркуляция хладагента. В пластиковой емкости заранее проделываются специальные отверстия для того, чтобы обеспечить циркуляцию, подачу и отвод воздуха.

Второй медный змеевик изготавливается для того, чтобы быть подключенным конденсатору. Конденсатор изготавливается из стального бака, который предварительно разрезается, а потом заново сваривается.

Тепловой насос Zubadan (Mitsubishi Electric) в коттеджном доме

Одним из ключевых элементов системы является компрессор. Самостоятельно изготовить такую деталь довольно-таки проблематично, потому используются промышленные аналоги.

Можно использовать компрессор из неисправной сплит системы обычного кондиционера. После подготовки всех элементов системы они последовательно соединяются между собой.

Далее производится закачка хладагента. Конденсатор подключается к системе отопления дома, а испаритель к системе забора воздуха.

В первую очередь необходимо позаботиться о том, чтобы был обеспечен забор воздуха для системы в необходимых объемах. Для обеспечения нужного по мощности притока задействуется мощный и производительный вентилятор.

Установка вентилятора проводится в заранее выбранном месте возле стены здания или на незначительном расстоянии от нее. Поступление воздуха в систему будет осуществляться посредством заранее смонтированных трубопроводов.

В большинстве случаев эти трубы аккуратно укладываются в траншею, которая вырывается в земле. При этом они подвергаются дополнительному утеплению.

Второй вариант – пропустить трубы прямиком через стену дома. Размещение основного наружного блока агрегата производится в том месте, где присутствует интенсивная циркуляция воздушных масс и потоков. Это может быть участок возле наружной стены дома или крыша.
к меню

2.3 Как произвести расчет?

Некоторое количество тепла находится в воздухе в том случае, если температура его промерзания не опускается ниже отметки в -20 градусов по Цельсию.

Исходя из этого, представленный агрегат может работать даже во время сильных морозов. Однако общий уровень его эффективности буде несколько снижен.

Тепловые насосы Mitsubishi Electric ZUBADAN Inverter

Наиболее приемлемой температурой всасываемого воздуха считается диапазон от +10 до -10 градусов по Цельсию. Стоит отметить, что отопительная насосная система воздух-воздух не предусматривает полного и самостоятельного обогрева помещений. Она является дополнительным источником тепла. Уровень мощности теплового насоса зависит от таких факторов, как:

  • Объем хладагента;
  • Общая площадь поверхности змеевиков в конденсаторе и испарителе;
  • Предполагаемый объем теплоотдачи.

Как правило, все параметры рассчитываются помощью специальных программ, представленных в виде так называемых онлайн калькуляторов.

В них имеются открытые поля для ввода нужных параметров. В них входит значение площади жилого помещения и высота потолков, региона, в котором здание располагается.

Кроме того, может вводиться параметр среднегодовой температуры воздуха, который напрямую влияет на уровень производительности агрегата.

Также важно значение степени утепления обогреваемого здания. На последнем этапе расчета все вводные параметры превращаются в коэффициенты, которые умножаются на показатель общей площади помещения. Исходя из расчетов, выходит, что дом, жилая площадь которого равна 100 кв. м нуждается в 5-киловаттном тепловом насосе.
к меню

Реальный опыт эксплуатации теплового насоса «воздух-вода»

Постоянный рост цен на энергоносители заставляет собственников загородной недвижимости задуматься, как сократить затраты на отопление. Один из вариантов — построить утеплённый дом с минимальными теплопотерями. Второй шаг — смонтировать низкотемпературную систему отопления. Третье — нагреть теплоноситель тепловым насосом класса «воздух-вода». На первый взгляд кажется, что это — неоправданно дорогое решение, а воздушный тепловой насос будет неэффективно работать зимой. Проверим, так ли это, на примере пользователей FORUMHOUSE, которые установили в доме тепловые насосы.

Тепловой насос «воздух-вода» — реальные факты

Этот вид теплового оборудования вызывает массу споров. Пользователи делятся на два лагеря. Одни считают, что, для отопления дома, ничего лучше не придумано. Другие полагают что, из-за дороговизны тепловых насосов (ТН) и суровых климатических условий во многих регионах РФ, первоначальные вложения не отобьются. Выгоднее положить деньги в банк, а, на полученные проценты, отапливать дом электричеством. Как всегда, истина посередине. Забегая вперёд скажем, что, в статье речь пойдёт только о тепловых насосах «воздух-вода». Сначала немного теории.

Тепловой насос — это «машина», которая забирает тепло от низкопотенциального источника и переносит его в дом.

Источники тепла для теплового насоса:

  • воздух;
  • вода;
  • земля.

Принципиальная схема работы теплового насоса.

Важный момент: Тепловой насос не производит тепло. Он перекачивает тепло из внешней среды к потребителю, но, чтобы тепловой насос функционировал, требуется электричество. Эффективность работы теплового насоса выражается в соотношении перекаченной тепловой энергии к потреблённой из электрической сети. Эта величина называется коэффициент трансформации теплоты COP (coefficient of performance). Если в технических характеристиках теплового насоса заявлено, что COP = 3, то, это означает, что ТН перекачает в три раза больше тепла, чем «возьмёт» электричества.

Кажется, что вот оно, — решение всех проблем — условно говоря, потратив за один час 1 кВт электричества мы, за это время, получим 3 киловатт-часа тепла для системы отопления. В действительности, т.к. речь идёт о воздушных тепловых насосах с внешним блоком, установленным снаружи дома, коэффициент трансформации за отопительный сезон будет варьироваться в зависимости от температуры на улице. В сильные морозы (-25 — -30 °C и ниже) СОР воздушника падает до единицы.

Это останавливает загородных жителей от установки тепловых насосов «воздух-вода» — оборудования, в котором перекаченное тепло используется для нагрева жидкого теплоносителя. Люди считают, что для наших условий — не южных регионов страны, лучше всего подходят геотермальные тепловые насосы с закопанным в землю грунтовым теплообменником — системой труб, уложенных горизонтально или вертикально.

Верно ли это?

kmvtgnПомощник модератора FORUMHOUSE

Я часто сталкиваюсь с мифом, что тепловой насос «воздух-вода» неэффективен в морозы, а вот геотермальный ТН — самый то. Сравните коэффициент трансформации теплоты оборудования весной. Геотермальный контур после зимы истощен. Хорошо если там температура около 0 градусов. А вот воздух уже достаточно прогрет. Потребность в тепле уменьшается, но не пропадает летом, т.к. горячее водоснабжение нужно круглый год. Геотермальные ТН отлично подходят для регионов с суровой зимой и длительным отопительным периодом. Для Южного федерального округа и Московской области ТН «воздух-вода» показывает сравнимый с геотермальником среднегодовой СОР.

Температура -20 — -25°C и ниже в Подмосковье бывает не часто и держится всего несколько дней. В среднем, для зимы в МО, характерны -7 — -12 °C и частые оттепели с повышением температуры до -3 — 0 градусов. Поэтому, большую часть отопительного сезона, воздушный ТН будет работать с COP близким к трём единицам.

Можно ли дешево отопить загородный дом зимой тепловым насосом «воздух-вода»

Bavares36Пользователь FORUMHOUSE

Я инженер. С 2003 года профессионально занимаюсь промышленными холодильниками и климатическими системами и поэтому в теме ТН. В феврале 2017 года я купил дом без внутренней отделки в пригороде Воронежа. Встал вопрос, как отопить коттедж. Была возможность за 400 тыс. руб. завести на участок магистральный газ. Но я выбрал тепловой насос «воздух-вода». На покупку потратил 8 тыс. евро и ничуть не жалею об этом.

Прежде, чем рассказать об эксплуатационных затратах Bavares36 и выгоде использования теплового насоса, опишем, а это важно знать, конструктив дома:

  • Отапливаемая площадь двухэтажной «коробки» 130 кв. м.
  • «Пирог» стен — панели из арболита толщиной 3.5 см, монолитный сердечник цемент + опилки — 25 см, несъёмная опалубка — пенопласт толщиной 9 см, отделка — декоративная штукатурка 0.5 см. Итого: общая толщина стены – 38 см.
  • Перекрытие второго этажа деревянное.
  • Крыша утеплена пенопластом толщиной 14 см.
  • В доме, на первом и втором этаже, установлены большие окна в пол.

Инженерка дома:

  1. Отопление.
  • На первом этаже дома смонтировано 8 контуров низкотемпературной системы отопления — тёплый пол (6 контуров) и теплые стены (2 контура).
  • На втором этаже 6 отопительных контуров. Два контура теплых стен. Теплый пол в ванной и три контура в комнатах.
  1. Система ГВС.
  • В доме два санузла. Водопотребители — ванная, душ + мойка на кухне.
  • В системе ГВС стоит циркуляционный насос.
  • Дополнительно в доме, в санузлах, установлены полотенцесушители.

Для теплоснабжения дома используется тепловой насос «воздух-вода». Оборудование смонтировано и запущено 5 октября 2017 года. Важный нюанс! У ТН «воздух-вода» основная цена приходится на внутренний блок, т.к. в нём находятся: ТЭНы для нагрева воды для ГВС и для дополнительного нагрева теплоносителя в сильные морозы, теплоаккумулятор и прочее оборудование.

Переходим к цифрам. За шесть месяцев отопительного сезона Bavares36 потребил, по данным выделенного на ТН электросчётчика, электроэнергии:

  • октябрь — 1000 кВт*ч;
  • ноябрь -1000 кВт*ч;
  • декабрь — 1000 кВт*ч;
  • январь — 1700 кВт*ч;
  • февраль — 1900 кВт*ч;
  • март — 1900 кВт*ч.

Итого, общее потребление, с октября по март, составило 8500 кВт*ч. Тариф на электроэнергию — 2.52 руб. за 1 кВт*ч. Теперь считаем сколько заплатил пользователь за отопительный сезон включая ГВС: 8500х2.25= 21420 рублей.

Bavares36Пользователь FORUMHOUSE

За теплый период (с апреля по сентябрь включительно) счетчик теплового насоса «намотал» порядка 2500 киловатт-часов. Т.е. — 6300 руб. Итого, за календарный год, затраты на отопление и горячее водоснабжение — 27720 рублей. Я считаю, что тепловой насос «воздух-вода» отлично подходит для моих климатических условий. ТЭНы подключались периодически, при большом потреблении воды и при морозах -25 градусов Цельсия. А это всего две недели за зиму.

Для полноты картины приведём наблюдения пользователей портала, также эксплуатирующих тепловые насосы «воздух-вода».

VovanadmПользователь FORUMHOUSE

У меня дом площадью 250 кв. м построенный из газобетона. Толщина газосиликатных блоков – 300 мм. Стены снаружи утеплены каменной ватой толщиной 10 см и оштукатурены. На первом этаже смонтированы теплые полы. Установленная температура +23 °C. На втором этаже радиаторы. Температуру выставил +24 °C.

Сначала пользователь отапливал дом электрокотлом мощностью 24 кВт. Потом, коттеджей в поселке стало больше, и начались проблемы с подачей электричества. Vovanadm поставил твердотопливный котел мощностью 30 кВт. Но ему быстро надоело быть кочегаром. В итоге пользователь установил тепловой насос «воздух-вода». Почему? Не нужно копать или бурить землю на участке под грунтовый теплообменник. ТН потребляет 2.35 кВт в час. СОР в отопительный сезон 3. Это дешевле, чем отапливать дом электричеством. Далее пользователь хочет перейти на дневной-ночной тариф. Ниже прилагаются фото со смонтированной системой и потреблёнными киловатт-часами с конца сентября по конец октября.

И еще фото инженерки.

antxaПользователь FORUMHOUSE

У меня дом под Минском. Площадь коттеджа 230 кв. м. Стены сложены из керамзитобетонных блоков. Утепление 10 см пенопласта. Снаружи декоративная штукатурка. Вентиляции пока нет, т.к. дом еще доделывается. Стеклопакеты двухкамерные с i-стеклом. Теплый пол на первом и втором этаже. Поставил тепловой насос «воздух-вода» со счетчиком тепловой энергии. Привожу свои наблюдения.

Дальнейшие наблюдения показали, что, с 12.01.2018 по 29.01.2018 (17 суток), ТН «воздух-вода» выработал 2281 киловатт-часов тепловой энергии, затратив на это 701 кВт*ч электроэнергии. СОР за этот период составил 3.25. Для наглядности, прилагаем график температуры воздуха в Минске за январь 2018 года. В районе дома пользователя обычно холоднее на 1-2 градуса.

Температура воздуха опускалась до -16 °C.

С 29.01.18 по 24.02.18 (26 суток) ТН «воздух-вода» выработал 2934 киловатт-часов тепловой энергии, затратив на это 826 кВт*ч электроэнергии.
СОР за этот период составил 3.55. Погода в Минске в феврале 2018 года.

Температура воздуха опускалась до -20 °C.

Всего, с начала отопительного сезона (130 суток), тепловым насосом выработано 12930 киловатт-часов тепловой энергии, на что затрачено 3155 кВт*ч электроэнергии.

Все вышеперечисленные дома были хорошо утеплены.

Выводы

Своим примером пользователи FORUMHOUSE сломали стереотипы о неэффективности эксплуатации тепловых насосов класса «воздух-вода» при отрицательных температурах. Важно. Тепловой насос «воздух-вода» оптимально работает в связке с водяным теплым полом — системе, для которой не требуется греть теплоноситель до высоких температур. Если к ТН подключить радиаторы отопления, то придется увеличить их площадь в 3-4 раза, чтобы перевести на низкотемпературный режим, без уменьшения эффективности работы. При сильных морозах ТН «воздух-вода» подстраховывают электрические ТЭНы.

Тепловые насосы — выход при недостатке выделенной электрической мощности.

На случай аварии или отключения электричества, чтобы не остаться без тепла зимой, предусмотрите резервный независимый теплогенератор, например, газовый конвектор или печь-камин. Окупаемость ТН рассчитывайте в долгосрочной перспективе, с учётом неуклонного роста цен на энергоносители, электроэнергию и дороговизну подключения магистрального газа. Не забывайте про удобство эксплуатации тепловых насосов и всей системы в целом.

Советуем изучить темы: Опыт эксплуатации воздушного теплового насоса в Воронеже и Воздушные тепловые насосы – статистика.

Прочитайте статьи:

  • Выгодно ли строить энергоэффективный дом? Изучаем проблему энергоэффективного строительства в России на реальном опыте, с расчетами специалистов и советами пользователей портала.
  • Дешевое отопление загородного дома электричеством. В материале — реальный опыт пользователя портала, который тратил на отопление коттеджа зимой 1500 руб. в месяц, нагревая воду в теплоаккумуляторе для теплого пола по ночному тарифу электрическими ТЭНами.
  • Как рассчитать и смонтировать водяной теплый пол. Участники портала делятся опытом эксплуатации, самостоятельного расчёта и нюансами монтажа низкотемпературной системы отопления.
  • Резервное отопление загородного дома газовыми баллонами. Плюсы, минусы и особенности обогрева частного коттеджа конвектором, который работает на сжиженном газе из баллонов.
  • Самодельный теплоаккумулятор: преимущества, конструктив, схема врезки в систему отопления. Пользователь портала делится опытом изготовления и эксплуатации теплового аккумулятора из металлической цистерны для системы отопления на базе твердотопливного котла.

В видео — технологии пассивного домостроения. Инженерные коммуникации: тепловой насос, вентиляция с рекуперацией тепла, солнечные коллекторы.

Подписывайтесь на наш Telegram каналЭксклюзивные посты каждую неделю

Воздушный тепловой насос для отопления дома: принцип работы, преимущества и недостатки

Отопления дома – это довольно щепетильный вопрос и к его решению необходимо подходить с умом. В настоящее время существует огромное количество способов обогреть дом в холодное время года. Одним из таких, является использование теплового насоса для отопления. Мы уже рассказывали о таком оборудование в общей обзорной статье. Кто её не читал, то ознакомиться с ней, можно по вот этой Сегодня я хочу рассказать о том, что такое воздушный тепловой насос отопления, поведать о принципе его работы, рассмотреть преимущества и недостатки, а также поделюсь советами правильного выбора данной техники.

Что такое воздушный тепловой насос

Воздушный тепловой насос (тепловой насос «воздух-воздух»)– это комплексная установка, которая способна обогреть помещение за счет того, что извлекает тепло из окружающей среды. Устройство может выступать как основным агрегатом, так и дополнением к уже имеющейся системе отопления. Данный вид техники достаточно распространен в США, где комплекс из нескольких воздушных насосов обогревают целый многоквартирный дом. Существуют различные модели, которые отличаются своей мощностью, производительностью и функциональностью. В стандартную комплектацию входят следующие элементы:

  • испаритель – нагревает хладагент и переводит его в газообразное состояние;
  • компрессор – осуществляет циркуляцию хладагента в системе и поддерживает стабильное давление;
  • вентиляторы – осуществляют забор воздуха;
  • конденсатор – позволяет хладагенту вернуться из газообразного состояния в жидкое;
  • вентиль – отвечает за регулировку температуры;
  • хладагент – основной компонент и наполнитель установки. Он отбирает теплый воздух с улицы и направляет его в помещение.
  • блок управления – контролирует стабильную работу установки, отвечает за внутренние процессы и предупреждает о неисправностях.

Однако в зависимости от модели и производителя, данный перечень может быть расширен. В настоящее время рынок представлен огромным выбором воздушных тепловых насосов. Поэтому каждый сможет подобрать подходящую модель. Стандартное устройство способно обеспечить помещение 4,5 КВт тепла, израсходовав при этом 1 КВт электроэнергии. Монтаж осуществляется достаточно просто. Для этого не нужно рыть котлованы или колодцы, нет необходимости проводить сложные коммуникации и, самое главное, под воздушный тепловой насос не требуется отдельная комната.

Принцип работы

Хочу сказать, что внутренний контур насоса имеет два сегмента, а именно компрессионное устройство и вентиль. Благодаря этому, создаются зоны с различным давлением, а установка проводит забор тепла снаружи и поставляет его внутрь помещения.

Цикл работы

  1. С помощью вентилятора, холодный воздух поступает в отдельную камеру, где находится испаритель.
  2. В ней же находится хладагент, который в результате нагрева переходит в газообразное состояние.
  3. В таком виде, он поступает в компрессор, где хладагент под давлением нагревается еще больше.
  4. Далее он поступает в конденсатор, где происходит забор полученной энергии. Само вещество снова переходит в жидкое состояние.
  5. Полученное в результате данного процесса тепло, с помощью насоса подается в помещение.
  6. Хладагент же снова попадает в камеру с испарителем.

Хочу сказать, что данный принцип работы достаточно похож на функцию обогрева кондиционером. Однако это не совсем так. Во-первых, воздушный тепловой насос способен значительно быстрее нагреть помещение. А во-вторых, кондиционер не может работать при температуре -5 на улице, а насосная установка будет прекрасно функционировать и при -25.

Преимущества

  1. Относительно небольшая стоимость. Цена воздушных тепловых насосов может достаточно сильно варьироваться, в зависимости от комплектации, функциональности, мощности и производителя. На российском рынке представлены бытовые модели от 90 тысяч до 300 тысяч рублей. Производственные установки, способные обогреть целые предприятия и многоэтажные дома, будут стоить на порядок больше.
  2. Высокий КПД. Как я уже писал выше, воздушный тепловой насос способен повысить температуру в помещении достаточно быстро. Это происходит благодаря тому, что нагревается сам воздух внутри комнаты, а не предметы, находящиеся в ней. Наибольший эффект от работы устройства можно заметить при -10 до +10.
  3. Возможно применение в любой климатической зоне. Воздушный тепловой насос – это универсальное устройство и его использование будет актуально как на южном берегу Крыма, так и в северных регионах страны. В обоих случаях установка будет выполнять функцию обогрева.
  4. Универсальность. Кроме возможности отопления дома, воздушный насос способен и охладить помещение. Таким образом, отпадает необходимость приобретения кондиционера.
  5. Безопасность. При работе воздушного теплового насоса не используются какие-либо горючие или взрывоопасные материалы. Поэтому вероятность взрыва или воспламенения отсутствует.
  6. Экологичность. В отличие от твердотопливных котлов и других установок, которые выделяют вредные вещества во время процесса горения, воздушный тепловой насос является абсолютно экологически безопасным устройством.
  7. Простота эксплуатации. Весь процесс обогрева помещения полностью автоматизирован, а любые изменения отслеживает и контролирует автоматика. Справиться с управлением установкой сможет даже ребенок.
  8. Легкая установка. Монтаж воздушного теплового насоса не требует какого-либо изменения в интерьере помещения. Вам не нужно отводить для установки отдельную комнату или проводить капитальные ремонтные работы. В своем большинстве устройство имеет относительно небольшие габариты, а место его установки определяете вы сами.
  9. Низкое энергопотребление. Одним из преимуществ, теплового насоса «воздух-воздух», является относительное небольшое потребление электричества. Если сравнивать с другими электрическими обогревателями, то используя данную установку, получится сэкономить на электроэнергии, чуть ли не в два раза.
  10. Бесшумная работа. Исправный воздушный тепловой насос практически не издает каких-либо посторонних звуков или шумов. Если это не так, то скорее всего с установка вышла из строя.

Недостатки

  • Различные показатели эффективности при разных температурах. Воздушный тепловой насос при низких температурах не способен быстро нагреть помещение.
  • Если отдельное помещение достаточно большое, то одна внутренняя установка не способна справиться с отоплением.
  • При понижении температуры окружающей среды увеличивается количество потребляемой электроэнергии. В связи с этим, не всегда можно точно сказать, насколько «прожорлив» тепловой насос.
  • Если не устанавливать фильтрующие элементы, то вместе с теплым воздухом, в помещение поступает пыль с улицы.

Как выбрать

Перед тем, как купить воздушный тепловой насос, нужно понимать, нужен ли он вам вообще. Если вы все-таки решили приобрести подобную установку, то стоит знать, какие параметры нужно учитывать при выборе и быть осведомленным об основных правилах покупки климатического оборудования.

  • Назначение теплового насоса «воздух-воздух» — это основной параметр, который должен учитываться при покупке.
  • Четко определитесь, какую площадь необходимо обогреть, установка должна справляться с требуемой задачей, иначе о тепле в доме можно забыть.
  • Учитывайте общие климатические показатели региона и сопоставьте их с характеристиками выбранной модели.
  • Нельзя забывать об уровне теплоизоляции и коэффициенте потери тепла.
  • Предполагаемый уровень нагрузки на установку. Нельзя чтобы воздушный топливный насос работал без перерыва, пытаясь повысить температуру до требуемой. Это приведет к скорому выходу его из строя.
  • Хочу сказать, что не стоит приобретать модели, которые не соответствуют требованиям вашего жилья. Такой тепловой насос не обеспечит вашей семье должного комфорта и уюта.
  • Ну и, конечно, самый банальный совет. При покупке теплового насоса обращайте внимание на производителя. Лучшими считаются европейски и японские модели, китайские прослужат на порядок меньше. Однако и стоимость их будет ниже. Учитывайте отзывы покупателей и не забывайте о гарантийном обслуживании.

Если вы еще не знакомы со статьей моего коллеги о промерзании водопровода и основных способах его предотвращения, то вам сюда.

Использование воздушного теплового насоса в климатических условиях России

Сегодня тепловую энергию для отопления жилья реально получить из окружающей среды — воздуха, земли, воды. Ещё 40 лет назад подобное было возможно только в теории. 20 лет спустя появились первые объекты с тепловыми насосами, но применение их для систем отопления стоило неимоверно дорого. Зато теперь десятки компаний-­производителей предлагают решения по обустройству систем отопления индивидуальных домов на базе теплового насоса.

Воздушный тепловой насос Viessmann

Принято считать, что в странах с холодным климатом, к которым относится Россия, целесообразнее устанавливать геотермальные тепловые насосы, использующие грунт в качестве источника низкопотенциальной теплоты. Однако у наших соседей-­скандинавов, для которых характерен умеренно­-холодный климат, всё большую популярность приобретают воздушные тепловые насосы (ВТН), использующие теплоту наружного воздуха. Системы отопления на базе таких устройств не требуют значительных первоначальных затрат в отличие от тепловых насосов с грунтовыми теплообменниками, поскольку не нуждаются в подземном контуре, обустройство которого требует ещё и инженерно-­геологических изысканий, и согласования их результатов с официальными инстанциями. Что касается энергетической эффективности систем с тепловыми насосами, то наилучший показатель (СОР — coefficient of performance) имеют тепловые насосы типа «вода­-вода», но в этом случае требуется доступ к реке, озеру или мощным водоносным слоям. И даже если источник воды находится рядом с вашим загородным домом, не стоит забывать, что все водные ресурсы в нашей стране принадлежат государству, и вам придётся согласовывать использование этих природных ресурсов, что в некоторых случаях не всегда возможно. Для ВТН характерна невысокая цена монтажа, они оптимально подходят для реализации низкотемпературных систем отопления, к которым относится система «тёплый пол», а также могут в тёплый период года охлаждать жилище.

Единственный вопрос, требующий прояснения, — насколько приспособлено такое оборудование к климатическим условиям нашей страны.

Некоторым тепловой насос покажется слишком дорогим удовольствием. Но если рассматривать теоретическую сторону вопроса и сравнивать стоимость киловатта тепловой энергии между генераторами в принципе, то в борьбе за экономию победит газовый котёл. Однако, если учесть все нюансы процесса оформления проектной документации на систему отопления на базе котла, работающего на магистральном газе, получения разрешений и согласования работ по подводу газовой трубы на смежных территориях, а также удовлетворить требования к помещению котельной: организации дымохода, вентиляции и т. п., то устройство системы отопления на базе газового котла окажется отнюдь не дешёвым вариантом. Особенно, если на пути прокладки ответвления от магистрального трубопровода до вашего строения находится автомобильная или, что ещё хуже, железная дорога. Обогревать дом электрическими приборами, например электрическим водогрейным котлом или конвекторами, также весьма накладно с точки зрения эксплуатации. При этом постоянный рост тарифов на электроэнергию заставляет искать более экономичные решения.

Использование теплогенератора на жидком топливе тоже имеет свои отрицательные стороны. Помимо места, необходимого для размещения самого котла, потребуется место для ёмкости с топливом. При этом запах солярки будет постоянно витать в воздухе. А обустройство недешёвого дымохода, устойчивого к дизельному конденсату, постоянный контроль котла с дорогостоящим ТО (нагар на топке надо чистить, а горелку настраивать), да и сама стоимость дизельного топлива в итоге обеспечит данному варианту сомнительную эффективность и экономию средств.

Воздушный тепловой насос Nibe

КАК РАБОТАЕТ ВОЗДУШНЫЙ ТЕПЛОВОЙ НАСОС?

Каждый, кто пользуется кондиционером в автомобиле, в офисе или квартире, в межсезонье может включить его «на тепло». Вручную или автоматически. Но откуда же берётся теплота?

Тепловой насос использует низкопотенциальную тепловую энергию из окружающей среды, а также электрическую энергию для работы компрессора, нагревая при этом рабочее тело (хладагент), который, в свою очередь, нагревает воду в системе отопления и ГВС. В целом работа теплового насоса похожа на работу домашнего холодильника, только наоборот. Этот процесс называется парокомпрессионным циклом холодильной машины, который содержит следующие физические процессы.

В начале первой фазы цикла рабочее тело (хладагент) холодильной машины, в данном случае теплового насоса, находится в жидком состоянии при низком давлении. Температура его при этом ниже температуры источника теплоты — наружного воздуха.

1. Жидкий хладагент проходит через теплообменник­испаритель, в котором за счёт теплоты, подводимой к нему от наружного воздуха, происходит его фазовое превращение в перегретый пар. Иными словами, он испаряется подобно воде в кипящем чайнике.

2. Затем этот перегретый пар хладагента попадает в компрессор, где вследствие работы его механических частей, приводимых в движение электричеством, происходит увеличение давления и температуры. В результате из компрессора выходит газообразный горячий газ высокого давления.

3. Горячий газообразный хладагент проходит через пластинчатый теплообменник «фреон­вода». Там теплота от газа переходит к теплоносителю (воде), которая циркулирует в первичном контуре, нагревая водяной бак, находящийся внутри помещения. За счёт теплоты, отданной газом теплоносителю, происходит снижение температуры горячего газа и его фазовое превращение обратно в жидкость.

4. Затем эта жидкость, которая ещё имеет высокое давление, попадает в расширительное устройство, где давление хладагента снижается. Жидкий хладагент при низком давлении под воздействием теплоты наружного воздуха начинает выкипать, и далее процесс повторяется.

Получается, что в зависимости от сезона теплообменники, или, как их ещё называют, испаритель и конденсатор, меняются местами. Конечно, происходит это не физически. Для направления потока теплоносителя используют управляемый автоматикой четырёхходовой клапан. Воздушный тепловой насос — это холодильная машина, работающая в режиме «на тепло».

Сравнительная таблица различных генераторов тепла для дома 160 м² с теплопотерями 80 Вт /м²(COP ВТН указано среднегодовое. Работа ночь/день – 50/50)

Газ магистр. Газ сжиж. Диз. топливо Электри-чество ВТН
Необходимая
мощность
прибора, кВт
12,8 12,8 12,8 12,8 12,8
КПД или COP 0,85 0,85 0,8 0,9 3,5
Потребляемая
мощность, кВт
15,1 15,1 16 14,2 4,3
Время работы за отопительный
сезон, ч
2500 2500 2500 2500 2500
Годовое
потребление,
кВт*ч
37 647 37 647 40 000 35 556 10 667
Теплотворная способность 8 8 9,5
Стоимость газа,
руб./м³
4,2
Стоимость
СПГ/диз. топлива, руб./л
18 33,5
Стоимость 1 кВт*ч тепловой энергии,
руб.
0,525 2,25 3,53
Тариф на электроэнергию,
руб./кВт*ч
4 4
Тариф на электроэнергию,
ночной,
руб./кВт*ч
2 2
Эксплуатац.
затраты в год, руб.
19 765 84 706 141 053 106 667 32 000
Инфляция
годовая, %
15 15 15 8 8
Эксплуатац.
затраты за 10 лет, руб.
552 826 2369256 3945296 2985233 895570

ЧТО ПРЕДЛАГАЮТ ПРОИЗВОДИТЕЛИ?

Использование таких свойств веществ, как поглощение и выделение теплоты при испарении и конденсации рабочего тела холодильной машины, применяется уже более 100 лет. И с каждым годом эффективность работы теплового насоса, определяемая коэффициентом преобразования энергии (сoefficient of рerformance, COP), который является отношением полученной тепловой энергии к затраченной электрической, становится всё выше. Значения COP меняются в зависимости от режима работы оборудования. Воздушный тепловой насос на 1 кВт затраченной электрической энергии может выдать до 5 кВт тепловой. Разумеется, при росте населения и дефиците энергоносителей вероятность получения дешёвой тепловой энергии интересна как потребителям, так и производителям, предлагающим свое
оборудование на мировом и российском рынках.

График COP (коэффициент преобразования энергии, сoefficient of рerformance)

Каждый производитель климатической техники предлагает свой воздушный тепловой насос. Как правило, это небольшие по производительности устройства, способные обогревать или охлаждать помещения площадью от 30 до 200 м2. По сути напоминают знакомый всем кондиционер: один силовой агрегат на улице и некоторое число внутренних блоков, количество и тип которых (канальный, кассетный, настенный) можно выбрать в зависимости от архитектуры и назначения помещения. Управление работой такой системы осуществляется индивидуально с каждого внутреннего блока так же, как и традиционной сплит­системой.

Европейские компании, специализирующиеся на выпуске промышленной и бытовой отопительной техники, производят и воздушные тепловые насосы, ориентированные в первую очередь на рынок Европы. В номенклатуре производимых ими изделий имеются возможности комбинации тепловых насосов с другими источниками теплоты (котлами на ископаемых источниках энергии, солнечными коллекторами и т. п.).

Российское производство основано на использовании элементов тепловых насосов различных мировых производителей и является одним из направлений деятельности российских инженерно­торговых компаний, занимающихся холодильной тематикой. Воздушные тепловые насосы у нас производятся небольшими партиями и под конкретную задачу. Отдельной темой «российского рынка» можно выделить самодельные воздушные тепловые насосы. Ловкость рук и мощный багаж знаний, заложенный много лет назад, позволяют рассчитать, собрать и использовать талантливыми людьми действительно интересные установки. Но хитрость заключается в том, что они напоминают инструкцию «как нарисовать сову»: рисуете овал и ещё овал. Хоп! Сова готова! Дёшево и сердито.

Система отопления с воздушным тепловым насосом «воздух-­воздух» (рис. 1)

ЧТО С ЧЕМ?

Рассказывая о воздушных тепловых насосах, нельзя не уточнить, что это не готовое законченное решение, а набор решений­модулей, собираемых в зависимости от поставленной задачи. Рассмотрим несколько наиболее популярных.

Самый простой вариант — система «воздух-­воздух» (рис. 1). Наружный блок + разветвитель + внутренние блоки, один или несколько, по количеству помещений. Хладагент — фреон R410a. Индивидуальное управление температурой по помещениям. Режимы работы — отопление (воздушное)/охлаждение/снижение влажности воздуха.

Система отопления с воздушным тепловым насосом, теплым полом и радиаторами (рис. 2)

Популярное решение для индивидуального дома (рис. 2). Наружный блок + гидравлический модуль с теплообменником «фреон | вода» + радиаторная система отопления + контур тёплого пола, собранный на гидравлических группах быстрого монтажа. Теплоноситель в первичном контуре — вода (система отопления). Управление температурой в помещениях — единое, через автоматику в гидравлическом модуле. Режимы работы — отопление/пассивное охлаждение.

Система отопления с воздушным тепловым насосом, бойлером и теплым полом (рис. 3)

Европейское решение для небольших домов (рис. 3). Наружный блок + гидравлический модуль + бойлер ГВС объёмом 100–150 литров + контур тёплого пола. Циркуляционные насосы СО и контура ГВС встроены в гидромодуль. Теплоноситель в первичном контуре — вода (система отопления и ГВС). Управление температурой в помещениях — единое, через автоматику в гидравлическом модуле. Режим работы — отопление/пассивное охлаждение.

Система отопления с воздушным тепловым насосом и газовым котлом (рис. 4)

При необходимости охлаждение можно сделать активным и добавить другие генераторы теплоты. На рис. 4 — пример принципиальной схемы с ВТН и газовым котлом, подключённым через буферную ёмкость, + ГВС + радиаторы + тёплый пол. Теплоноситель в первичном контуре — вода (система отопления и ГВС). Управление температурой в контурах — единое, при условии генераторов от одного производителя. Если производители разные, то управление возможно реализовать с помощью программируемого контроллера.

ОДИН ИЛИ В КОМПАНИИ?

При создании современной системы отопления рекомендуется предусмотреть несколько источников тепла. В Европе это закон, гласящий, что даже если у обывателя есть газ, ему необходимо устанавливать несколько генераторов тепла, получающих энергию из различных источников. Вот тут­-то стоит вернуться к разнице в конструкции воздушных тепловых насосов типа «воздух­воздух» и «воздух­вода». Первые, за редким исключением, представляют собой один наружный блок, в котором расположен компрессор, испаритель/конденсатор и автоматика, плюс один или несколько внутренних блоков. Между внутренними и наружным блоком в такой системе циркулирует фреон. Данная система является простейшей с точки зрения монтажа и может использоваться в качестве отдельной системы и для обогрева, и для охлаждения дома.

У системы «воздух­вода», помимо наружного блока, имеется гидравлический модуль, в котором расположены автоматика, теплообменник фреон/вода, а также циркуляционные насосы контуров СО и ГВС. Гидромодуль допускается подключать к радиаторной системе отопления, системе отопления тёплым полом или к буферной ёмкости, куда могут сбрасывать теплоту и другие тепловые генераторы. В этом случае для согласованной работы все генераторы теплоты, насосы, сервоприводы трёхходовых вентилей обычно подключаются к автоматике одного производителя. Очевидно, что система сложнее, но при этом — гораздо функциональнее.

Наружный блок воздушного теплового насоса Mitsubishi

СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ

Часто встречается информация, что ВТН работает только с низкотемпературной системой отопления, под которой подразумевается тёплый пол. Но это не совсем так. ВТН может работать и с радиаторами, главное — правильно подобрать их по теплоотдаче.

ГВС

Максимальная температура в накопительном водонагревателе, запитанном только от ВТН, может достигать 60 °C. Объём стандартного водонагревателя составляет 100–150 литров (может и больше, всё зависит от расхода воды на объекте). Опционально, для получения большего количества смешанной воды, можно нагреть воду и до более высокой температуры, для чего используется встраиваемый ТЭН или теплота от другого теплогенератора, например солнечного коллектора. Производители предлагают готовые комплекты, когда гидроблок установлен сверху на ёмкостный водонагреватель объёмом 100–150 литров и оснащён, помимо циркуляционного насоса системы отопления, циркуляционным насосом, подключённым к трубчатому теплообменнику бойлера.

Охлаждение

Что касается систем «воздух­воздух», то в этом случае процесс понятный — автоматика переключает клапан, и из внутреннего блока идёт не тёплый, а холодный воздушный поток. А вот с системами «воздух­вода» могут быт варианты.

Активное охлаждение. В качестве устройств для отбора тепла применяются вентиляторные доводчики (фанкойлы) — устройства, похожие на внутренние блоки кондиционера, только вместо фреона по всторенному теплообменнику циркулирует вода. При этом, если система имеет накопительный водонагреватель, то теплота, отбираемая из помещения, сбрасывается в него, а не на улицу.

Пассивное охлаждение. В качестве устройств для отбора теплоты используются стандартные радиаторы и поверхность тёплого пола. Температура настраивается таким образом, чтобы она была максимально близка к температуре в помещении. Отбор теплоты из воздуха помещения и его охлаждение, хоть и небольшое, но будет.

Воздушный тепловой насос Stiebel Eltron

Когда ниже 0 °C

Так как в компрессоре находится масло, то основной проблемой, с которой раньше сталкивались производители, был запуск оборудования при отрицательных температурах. Но с каждым годом совершенствуется конструкция и растёт эффективность компрессоров. Сейчас, с применением двухроторных и спиральных компрессоров, имеющих электропривод постоянного тока, проблемы пуска решены. Появилась возможность плавно запустить систему даже при отрицательных температурах наружного воздуха, не подвергая перегрузкам привод и механизм компрессора.

Но надо понимать, что чем ниже температура на улице, тем тяжелее отобрать теплоту от наружного воздуха. И многое здесь зависит от свойств хладагента. В рекламе некоторых моделей воздушных тепловых насосов заявляется, что устройство может работать при температуре до –25 °C с коэффициентом эффективности 1,6–1,7. Но это в рекламе. А в жизни, для того чтобы пережить низкие температуры, производители в гидравлическом модуле устанавливают нагревательный элемент, управляемый системой автоматики. Правда, в отличие от котла, где нагревательный элемент работает постоянно, в ВТН дополнительный электрический нагрев включается только при отрицательных температурах (моноэнергетический режим работы).

УПРАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ

Погодозависимое

Для эффективного расходования электроэнергии производители по умолчанию включают возможность управлять тепловым генератором с поправкой на погоду. Пользователь задаёт температуру в помещении, далее автоматика сама, отстраиваясь по датчикам, контролирует температуру теплоносителя в системе отопления. Это не только экономия электроэнергии, но и повышенный комфорт, поскольку температура в помещении подвержена минимальным колебаниям и не зависит от колебаний температуры наружного воздуха.

Программирование графика работы

При непостоянном проживании в доме эта функция просто необходима. Причём реализована она обычно с защитой — в случае сбоя электропитания память контроллера сохраняет выбранные настройки. Установка программ не сложнее, чем в смартфоне. Контроллер обычно имеет функцию самообучения и способен корректировать время начала работы системы на нагрев/охлаждение в том случае, если система не успела достичь заданной температуры ко времени, указанном пользователем. Запрограммировать график включения/отключения системы необходимо фактически один раз, но эта несложная функция позволяет снизить расходы на отопление примерно на 10 процентов.

Дистанционное управление через Интернет

Сейчас всё управляется через Интернет — сигнализация, освещение, водоподготовка, и такие продвинутые «зелёные» устройства, как ВТН, не могут не иметь возможностей для дистанционного доступа. Есть вариант управления через GSM­модуль, когда в него вставляется sim­карта и тепловой насос общается с потребителем при помощи sms. Но более продвинутый вариант управления — через Интернет, конечно, если он есть на объекте. Модуль, оснащённый Wi­Fi­приемником/передатчиком, подключается к тепловому насосу или устанавливается в него (у каждого производителя свои варианты). И далее пользователь с компьютера, планшета или смартфона через домашний роутер связывается с порталом производителя. Скачав нужное приложение, он может управлять своей системой отопления. В случае аварий, ошибок, отключения питания автоматика отправляет соответствующий сигнал. У некоторых производителей пользование порталом платное. Но у всех русифицированный интерфейс.

УСТАНОВКА В КАСКАД

Хорошо, если для отопления жилища достаточно производительности одного теплового насоса. Но дома бывают разные, и тепловая мощность им требуется разная. Производители предлагают возможность установки и управления несколькими воздушными тепловыми насосами в каскаде. Конструктивно это несколько наружных блоков, подключаемых постепенно (в зависимости от увеличения теплопотерь здания) и подключённых к единой системе отопления.

ДОМ ДЛЯ ВТН

Проектирование. Установку воздушного теплового насоса правильнее начать с подготовки теплового расчёта объекта и проекта системы отопления. Конечно, это стоит отдельных денег, но исправление ошибок, совершённых при монтаже системы без проекта, обойдётся значительно дороже. И тут мелочей не бывает. Обычно фирмы, предоставляющие услуги по проектированию, предлагают заполнить опросный лист и предоставить план дома, по которому и делают расчёт. Лучше настоять на визите проектировщика и монтажника непосредственно на объект. Если объект пока только на бумаге, то желательно обговорить возможность внесения изменений в проект системы отопления по ходу строительства.

Монтаж и сервисное обслуживание. При выборе строительно­монтажной организации не стоит особо доверять её красочной рекламе. Почитайте отзывы, съездите на реализованные объекты. Вот тут Интернет вам в помощь. Обратите внимание, что у серьёзной организации обязательно должна быть своя служба сервиса.

Теплоизоляция. Дом с воздушным тепловым насосом — это энергоэффективный дом. То есть теплопотери в нём должны стремиться к минимуму. Если потребитель не строил дом сам с начала и до конца и не знает, что и как у него сделано, то ещё перед началом проектирования необходимо провести экспертизу строения, а иначе идея энергоэффективного решения «разобьётся» о неучтённые теплопотери через крышу, пол и окна.

Вентиляция. Предусматривая такой источник теплоты для системы отопления, как тепловой насос, нельзя не сказать о необходимости обустройства энергоэффективной вентиляции. Многие считают, что обычный кондиционер в режиме охлаждения обеспечивает ещё и приток свежего воздуха в помещение. Но это не так. В стандартном проекте обычно предусмотрена естественная или механическая вентиляция кухни и ванных комнат, а пользователь зачастую для проветривания открывает окна. Понятно, что в этом случае ни о каком энергоэффективном доме речи не идёт. Другое дело — установка принудительной приточно­вытяжной вентиляции с использованием рекуперации, когда входящий свежий воздух обогревается или охлаждается потоком воздуха, удаляемого из помещений. Применение такой установки уменьшит расходы на отопление на 7–8 %, и при этом в доме всегда будет свежий воздух.

Электрическое подключение. Для подключения воздушного теплового насоса требуется электричество. И чем больше у оборудования тепловая мощность, тем больше электрической мощности потребуется выделить для работы. Информация о том, сколько требует та или иная установка, приведена в инструкциях производителей оборудования. Но предварительно можно рассчитать и самому. Например, для дома 160 м2 с тепловыми потерями 80 Вт/м2 необходимо генерировать 12,8 кВт теплоты. Тепловая мощность подходящего насоса максимум 14 кВт. Потребляемая мощность составит четвёртую часть от тепловой. Воздушные тепловые насосы выпускаются в варианте как однофазного, так и трёхфазного подключения, то есть 220 и 380 В соответственно. Заземление обязательно.

Теплоноситель в СО. Если воздушный тепловой насос работает по схеме «фреон/вода», то вместо воды, как и в другом отопительном оборудовании, можно применять незамерзающий теплоноситель. Каждый производитель рекомендует свой. Однако необходимо соблюсти следующие условия: антифриз должен быть нетоксичным, поскольку применяется для отопления жилища, качественным и давать пользователю возможность проведения периодичного контроля его свойств.

Место установки наружного блока. В отличие от бытовых сплит­систем, в ВТН длина трубопроводов от наружного блока до гидромодуля может достигать 75 метров, поэтому выбор его расположения не так ограничен. Важно не забывать, что шум работающего блока не должен мешать не только владельцам дома, но и соседям. И, несмотря на то, что наружный блок устойчив к стихийным явлениям, его не должно засыпать снегом, листвой, хвоей или заливать водой. И если всё сделать «по уму» силами квалифицированных специалистов, то воздушный тепловой насос станет достаточно экономичным и безопасным решением для отопления вашего дома, надёжным и простым в обслуживании и эксплуатации.

Ликбез опубликован в объединённом выпуске “Весна 2017”
журналов “Инструменты” + “Всё для стройки и ремонта” + “GardenTools”
серии “Потребитель”