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 воздух-вода своими руками – часть 1

Почему тепловой насос вместо газа: подготовка, сборка

При необходимости альтернативой голубому топливу может стать не только твердотопливный котел с теплоаккумулятором, но и тепловой насос. Хотите сэкономить на газификации? FORUMHOUSE предлагает историю от пользователя с ником batt87, который отапливает дом самодельным тепловым насосом, вместо того, чтобы провести газ.

Почему, несмотря на газификацию СНТ, не получается подключиться

Живу в СНТ в пригороде Краснодара 3-ий год, газа нет, электричество по обычному тарифу 5,38 руб. день и 2,89 руб. ночь. Сначала расскажу про газ.

У нас в СНТ уже есть проект по газификации нашего и соседних СНТ и тех. условия на подключение к существующей ГРП (газораспределительная подстанция) в 2 км от нас. Стоимость проекта на сегодняшний день 1 млн. руб., мы его делали лет 5 назад, вместе с соседними СНТ, в итоге вышло по 3000 руб. с человека, т. е. из 2000 участков, что фигурируют в проекте, сдали деньги на проект 300 человек.

Сейчас нам приблизительно посчитали газовики сколько будет стоить монтаж трубопровода и установка ГРП у нас в СНТ, в итоге вышло около 8 млн. руб., если создать группу из тех же 300 чел., а у нас, напомню, в проект на газификацию 2000 участков, получится с каждого 8 млн/300 чел=27 т. р., округлим до 30 т. р. После установки ГРП, нам нужно будет «кидать» трубы по улицам и выводить краны на каждый участок, это вторая часть газификации, тут уже, скорее всего желающих поучаствовать увеличится, и на каждый 1 км. улицы думаю найдем по 50 желающих вывести ГАЗовый вентиль на свой участок. По деньгам будет чуть дешевле: 6 млн. на 2 км., получается 6 млн/100 чел=60 т. р. Уже 60+30=90 т. р., округлим до 100 т. р. В принципе, отличная цена, чтобы завести газ на свой участок.

Но вот последняя часть ГАЗификации с заводом трубы в дом, а это около 30 м трубы, убивает все инициативы. Т. к. 100 т. р. ГОРГАЗ просто забирает как взятку под видом всякой не нужной чепухи, без которой ГАЗовый вентиль в Вашем доме не откроют. Например, требуют установку счетчика за 10 т. р., вместо 2,5 т. р., согласование проекта стоит 10 т. р., хотя должно быть 0 руб. Работы по монтажу 30 метров трубы предлагают выполнить «проверенными» ребятами, у которых цена на материал и работы завышена минимум в 2 раза. Когда работа+материал должны стоить 50-60 т. р., вам считают 100-120 т. р.

Когда уже все готово и проплачено, приходят 3 разных человека от ГОРГАЗа для ввода вашего куска трубы (30 метров) в эксплуатацию (трубу проверить, котел проверить, краны проверить, проект проверить и т. д.), и это еще стоит 30 т. р. Хотя монтаж делали их «проверенные» ребята и все акты и испытания обязательны при сдаче подрядчиком своих работ, в итоге переплата 10+60+30=100 т. р.

Уже набежало 100 (труба)+80 (в дом)+100 (взятки)=280 т. р., это много, и вряд ли с такими цифрами мы наберем из 2000 чел и 200 чел. Поэтому я понял, что ГАЗа нам лет 5-10 не видать.

Параметры дома

Дом 7х12 м., двухэтажный, из бутового кирпича, пирог стены: полкирпича/воздух 3-4 см./полтора кирпича/штукатурка+краска. Полы – плитка.

Отопление теплыми полами, без батарей, на каждый этаж по 8 контуров теплого пола. Полы, напомню, плитка, под теплым полом экструдированный пенополистирол.

Отопление электрокотлом ЭВАН 9 кВт 220 В и сплит: две системы на первом этаже, фирмы LESSAR на 9K BTU и 12K BTU не инвертор.

Веду статистику в EXCEL по затратам на эксплуатацию дома, люблю все считать, проверять и держать под контролем.

Разработка концепции, комплектующие, чертежи

Давно хотел попробовать собрать теплообменник фреон-вода вместо внутреннего блока сплита.

Почему сплит, потому что сплиты сейчас настолько дешево стоят, что рабочий Б/У внешний блок 48000 BTU можно найти за 10000 руб., это подталкивает на эксперименты.

Летом 2019 начал поиски «донора» для теплового насоса, искал минимум 24000 BTU рабочий внешний блок, но летом цены на сплиты немного дороже и выбора не так много, как в межсезонье. В итоге нашел новый сплит из Леруа, Monlan 12К BTU с пробитым внутренним блоком за 8000 руб. (новый стоит 13000 руб.)

Корпус внутреннего теплообменника решил делать из металлического газового баллона 50 л., купил его так же в Леруа за 2500 руб., летом баллоны дешевле на 500 руб., зимой он же стоит 2999 руб.

Нашел магазин в Краснодаре с оборудованием для холодильной техники и купил там соответствующую моему сплиту медную трубу 3/8” 15 метров (2500 руб.) и 1/4” 15 метров (1500 руб.) и всяких уголков и редукций для пайки на эти трубы (они не дорогие, по 20-30 руб. каждая). Там же купил электрод с серебром для пайки медных труб (200 руб.) и самый дешевый электрод (50 руб.) для пайки для тренировки, паять медные трубы ни разу не пробовал. Фитинги для баллона брал в Леруа из обычной стали, они все около 50 руб. стоят.

Сборка системы с тепловым насосом

• Убаллона фортункой срезал горлышко с краном, чтоб отверстие было 160 мм., сам баллон в диаметре 28-30 см.

• Сделал отверстия под сварку сгонов 1” 4 шт., для подключения в существующую систему отопления (типа гидрострелки получилось, поищите в поиске, что это такое, для чего и как работает).

• Сделал отверстия под сварку сгонов 1/2” 3 шт., снизу баллона, 1 по центру в самой нижней части, для слива шлака, и 2 отверстия для вывода медной трубы.

• Друг сварщик приварил сверху фланец стальной с внутренним диаметром 160мм и из куска стали толщиной в 10 мм, резаком вырезал крышку.

• Также друг приварил все сгоны.

• В крышке были просверлены отверстия под болты 8 шт, соосно с отверстиями на фланце.

• Внутри баллона все побрызгал ортофосфорной кислотой и где достал рукой, почистил металлической щеткой, после окрасил, грунт-краской по металлу от ржавчины, все места внутри баллона и все сгоны внутри, также прокрасил.

• Скрутил из медной трубки 3/8” змеевик вокруг обычной канализационной трубы 110 мм., трубы 3/8 ушло 10 м.

• Скрутил из медной трубки 1/4” змеевик вокруг той же канализационной трубы 110 мм., трубы 1/4 ушло 5 м.

• Припаял редукцию медную с 3/8 на 1/4, и припаял два медным змеевика, получилась одна пружина из медной трубки, высотой прям под крышку баллона (на схеме сверху нарисовано, как змеевик сделан). На будущее, пайку лучше делать потом, снаружи баллона, а змеевик делать полностью из трубы 3/8”, так точно не будет протечек фреона внутри баллона и ремонтировать будет намного легче.

• К баллону приварил металлические профили, купленные в Леруа, чтобы его повесить на стену.

Потом листая странички в интернете, наткнулся на нашу Краснодарскую фирму «Теплотехника», которая продавала с ОГРОМНОЙ скидкой тепловой насос воздух/вода на инверторном компрессоре, мощностью 5 кВт по теплу, я забронировал его в интернете и оплатил (50 т. р.), с небольшими трудностями по бухгалтерии мне его отдали.

В итоге: у меня 1 тепловой насос заводского исполнения и 1 тепловой насос я делаю сам. Котельная у меня очень маленькая, так что все плотненько, но поместилось .