Подбираем тепловой насос воздух-вода – как сделать расчет и подобрать марку

Альтернативные источники энергии, способные заменить традиционный газ, твердое топливо, уже давно используются в государствах ЕС и Америки. В этих странах широкое применение получили так называемые «тепловые насосы», извлекающие энергию из земли, воздуха и воды. У каждой модели есть свои отличительные особенности, влияющие на рабочие параметры.

Тепловой насос воздух-вода, пользуется популярностью, благодаря простому подключению и эксплуатации, а также высокой экономичности и надежности.

Как работает тепловой насос системы воздух-вода

Устройство ТН воздух-вода мало чем отличается от обычного кондиционера или холодильника, только при условии работы обратного процесса или цикла Карно. Этот же принцип используется в климатической технике нового поколения. Кондиционеры, работающие на охлаждение, способны протапливать помещение, до тех пор, пока температура не понизится до -5°С.

Технические характеристики теплонасосов воздух-вода существенно улучшены, по сравнению с обычной климатической техникой. Обогрев помещения возможен до тех пор, пока температура не опустится до -15°С -25°С, а в некоторых моделях и до -32°С, включительно.

Если не вдаваться в технические подробности, принцип работы теплового насоса воздух-вода заключается в следующем:

Низкотемпературные тепловые насосы воздух – вода состоят из контура, по которому циркулирует фреон, испарителя, конденсатора и компрессора.

В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. При этом, поглощается тепло из окружающей среды.

Газ направляется в компрессор, где создается высокое давление, при котором фреон разогревается до температуры 120-125°С и впрыскивается в конденсатор.

Газ в конденсаторе преобразовывается в жидкость, которая отдает тепло.

Данный принцип действия используется во всех тепловых насосах, разница заключается только в различных источниках, для получения тепловой энергии: земля, вода, воздух и т.д.

Тепловой энергии, получаемой в процессе разогрева фреона, хватит, чтобы нагреть теплоноситель до 65°С. Этой температуры более чем достаточно, для удовлетворения потребностей в горячем водоснабжении и отопления дома, радиаторной системой и теплыми полами.

Данный принцип работы использует низко потенциальную тепловую энергию, что ограничивает эксплуатацию устройства, внешними факторами. Оптимальная температура для теплонасоса воздух-вода, не ниже -10°С (в некоторых моделях 15-20°С). Когда значение падает ниже нормы, работоспособность оборудования резко снижается. Чтобы справиться с данной проблемой, был разработан принцип работы теплового насоса воздух-вода совместно с другими источниками тепла. Как это происходит на практике?

При падении температуры окружающей среды, насос начинает работать с постоянно увеличивающейся нагрузкой.

Когда показатели доходят до критичных отметок, включается резервный источник тепла: котел, работающий от электричества, жидкого и твердого топлива или газа, обеспечивающий повышение КПД.

Как только, температуры окружающей среды достаточно для полной производительности, котел отключается.

Контроль над включением-отключением отопительного оборудования осуществляется вручную или при помощи автоматики. Опыт эксплуатации показывает, что оптимально будет выполнить подключение в качестве резерва электрокотла.

Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления.
Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.

Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.

Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.

Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ.

Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

Подсчитывают общую отапливаемую площадь.

Умножают полученную сумму на 0,7.

Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.

Для отопления дома в 100 м², нужен тепловой насос мощности 7 кВт, 200 м² – 14 кВт и т.д.

Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.

Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.

Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.

Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.

Стоимость установки ТН воздух-вода

Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

Рекомендации и правила монтажа ТН воздух-вода

Теплонасосы воздух-вода устанавливаются в любом месте придомовой территории. Существуют общие правила относительно монтажа:

Расстояние до жилого дома от 2 до 20 м.

Минимальное расстояние до котельной, с которой агрегат соединяется несколькими трубами и электрическими кабелями.

В котельной располагают накопительную емкость, устанавливают циркуляционное оборудование.

Создается незначительный уровень шума при работе. Тем не менее, если планируется установить моноблок для внутреннего монтажа, для него стоит выделить отдельное звукоизолированное помещение.

Наружный блок выглядит как корпус кондиционера. Внизу расположены ножки для установки, а также настенные крепления.

В системе большинства моделей предусмотрена функция предотвращение замерзания. Поэтому, наружный блок не нуждается в утеплении.

На сколько выгоден тепловой насос системы воздух-вода

Выгода использования тепловых насосов отопления воздух-вода, стала особенно очевидной, после появления СОР. Под этим термином скрывается коэффициент, сравнивающий необходимые затраты на электроэнергию, при отоплении тепловым насосом типа воздух-вода. На практике это означает следующее:

Для работы ТН требуется электричество. Напряжение нужно компрессору, нагоняющему давление в систему. СОР указывает, какое количество тепла было получено, благодаря потреблению электроэнергии в сутки.

Если СОР равен 3, значит, насос вырабатывает 3 кВт тепловой энергии на каждый кВт затраченного электричества.

Все, казалось бы, просто, если бы, не одно, но! Существует температурная зависимость насоса воздух-вода. При снижении температуры, теплоотдача существенно падает. Эффективность работы зимой снижается. Именно по этой причине, отзывы реальных владельцев о тепловых насосах системы воздух-вода с средней полосы России вразрез отличаются от тех же комментариев жителей северных широт.

Все недостатки эксплуатации теплонасосов воздух-вода, в основном сводятся именно к зависимости от внешних температурных факторов. Но это можно учесть при выборе модели, обращая внимание на параметр, указывающий нижний предел температуры для сохранения ТН работоспособности.

Перед решением о покупке, стоит прочитать несколько отзывов, показывающих преимущества и недостатки тепловых насосов, а также возможности и сферу применения оборудования.

Тепловой насос для отопления дома как выбрать?

Назначение бытового теплового насоса

Тепловые насосы создавался не для замены традиционных котлов, а для сокращения и оптимизации эксплуатационных расходов и снижения стоимости получаемого тепла. Величина такой экономии может быть значительной.

Коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую (СОР) для современного воздушного теплового насоса составляет 4-5. Это значит, что каждый кВт тепла будет стоить в 4-5 раз дешевле, чем при отоплении привычным электрическим котлом.

В инструкции к тепловому насосу любого производителя подробно рассказано, что тепловой насос должен работать в паре с традиционным отопительным котлом для покрытия пиковых нагрузок и повышения температуры нагрева. Приведены рекомендации по повышению эффективности работы теплового насоса, чтобы экономический эффект его применения был максимальным, а срок окупаемости коротким. Приводятся типовые схемы подключения тепловых насосов как в новые, так и в уже существующие системы отопления с обычными котлами.

Однако, домовладельцы часто пренебрегают этими рекомендациями, а также строительными нормами и правилами, особенно в части резервирования котлов системы отопления на случай аварий или ремонтных работ.

Для отопления дома можно использовать любые тепловые насосы, представленные на рынке. Однако, лучшими считаются те, которые имеют наивысшие показатели сезонной эффективности SCOP, проще в установке и настройке, надежнее в работе и, которые окупаются быстрее. Лидерами по этим показателям являются тепловые насосы воздушного типа.

В зависимости от способа передачи тепла потребителю — это могут быть привычные нам сплит-системы «воздух-воздух» (кондиционеры с расширенным рабочим диапазон температур) или более сложные системы «воздух-вода» для водяной системы отопления.

Более 98% всех тепловых насосов производимых в настоящее время в мире, приходится именно на воздушные системы.

Как выбрать тепловой насос для отопления дома

Учитывая особенности законодательства в части «зеленой энергии», среднюю концентрацию квалифицированных подрядчиков в нашей стране, а также баснословную стоимость их услуг, рассматривать геотермальный тепловой насос, в качестве способа оптимизации расходов на отопление дома — это решение не для слабонервных.

Конечно, как и в любом правиле и здесь есть свои исключения, когда «геотермалка» будет выгоднее «воздушника», но все они укладываются в статистическую погрешность 3 % и говорить о них в этой статье мы не будем.

Самое распространенное заблуждение о тепловом насосе — это миф о том, что его следует использовать, как прямую замену традиционного отопительного котла.

Главный фактор выбора теплового насоса для отопления дома — наличие или отсутствие в доме низкотемпературной системы отопления с рабочими температурами не выше 40-45 градусов (теплый пол, фанкойлы, радиаторы с увеличенной площадью), но не тип теплового насоса, не его стоимость и даже не его эффективность!

Если в доме установлена или планируется к установке обычная радиаторная (высокотемпературная) система отопления с рабочими температурами 50 градусов и выше, тогда тепловой насос — это одно из худших решений для экономии на отоплении дома. Потратьте эти деньги на модернизацию системы отопления, утепление дома и сокращение теплопотерь через вентиляцию, такая экономия будет ощутимей.

Типы тепловых насосов для отопления дома:

• воздух-воздух
• воздух-вода
• вода-вода
• геотермальные

Виды тепловых насосов для отопления дома:

• моноблок
• сплит-система

Если система отопления дома оптимизирована для теплового насоса, проведены необходимые мероприятия по сокращению теплопотерь дома, тогда можно дополнительно сократить расходы на отопление в 3-5 раз правильно подобранным тепловым насосом.

Когда вы определились с типом и видом теплового насоса для отопления дома, следует обратить внимание на режимы его работы, основные и дополнительные функции.

Основные режимы работы теплового насоса для отопления дома:

• отопление
• горячая вода
• охлаждение

Большинство моделей тепловых насосов способны работать в нескольких режимах, таких как: нагрев и горячая вода, нагрев и охлаждение, охлаждение и горячая вода или все три режима — нагрев, горячая вода и охлаждение.

Важно: Бытовой тепловой насос может работать одновременно только в одном режиме, переключаясь по команде контроллера на другой режим и обратно.

Дополнительные режимы работы теплового насоса для отопления дома:

• автоматическое поддержание температуры
• работа по расписанию
• температурная компенсация (зависимость температуры нагрева от температуры на улице)

Другие функции и особенности теплового насоса для отопления дома:

• размораживание (оттаивание)
• поддержание циркуляции теплоносителя через водяной теплообменник (для предотвращения его замерзания)
• самодиагностика неисправностей
• авторестарт (при сбоях, ошибках, отключении и восстановлении питания)
• теплый пуск (подогрев компрессора)
• функция запоминания настроек
• инверторное управление мощностью компрессора

Все эти функции и особенности необходимо учитывать при выборе теплового насоса. Однако самой главной и важной характеристикой теплового насоса является его тепловая мощность. В зависимости от назначения теплового насоса и его функций требуемая тепловая мощность может варьировать значительно.

Распространенное в России заблуждение о тепловых насосах для отопления дома — это утверждение о том, что воздушные тепловые насосы эффективны только для теплого климата. На самом деле, ситуация диаметрально противоположная.

Поскольку тепловой насос — это способ сокращения расходов на отопление дома, то и величина экономии тем выше, чем длиннее и холоднее отопительный сезон. Один о тот же тепловой насос в Москве или Питере окупится в 2-3 раза быстрее, чем в Крыму при отоплении одинаковых домов.

Для домовладельцев главным показателем эффективности любого теплового насоса для отопления дома, должен является не его табличный коэффициент эффективность COP, а величина реальной экономии на отоплении дома.

Факт: Менее 1 % владельцев тепловых насосов интересуют действительные (эксплуатационные) значения эффективности COP или SCOP.

Об этом говорит и наша многолетняя статистика продаж, установки и обслуживания подобных систем. Менее 1 % владельцев тепловых насосов устанавливают тепло и электро счетчики для теплового насоса, чтобы иметь возможность реального измерения коэффициента эффективности.

Заявленная эффективность современных тепловых насосов для отопления дома разных производителей, всех типов и видов, отличается не более чем на 10-30%, а вот их стоимость может отличаться в 10 (. ) и более раз.

Будущему владельце необходимо самостоятельно решить, что для него важнее — абстрактный коэффициент эффективности СОР (КОП) или фактическая экономия. Если вам важнее абстрактный коэффициент — просто выбирайте по показателю СОР. Если важна экономия — ориентируйтесь на стоимость теплового насоса, срок его окупаемости и стоимость обслуживания в течении всего периода службы.