Применение тепловых насосов помогает на 65–90 % сократить расход энергоресурсов, благодаря чему оборудование этого типа повсеместно задействуют при строительстве пассивных домов — сооружений, тепловые потери которых не превышают 10–40 кВт • ч/м². Достаточный ассортимент продукции позволяет подобрать оборудование необходимой мощности в соответствии с размерами жилища, потребностью в отоплении и среднесуточным расходом горячей воды, будь то небольшой домик или огромный особняк. При необходимости несколько насосов можно объединять в группы, тем самым увеличивая общую выходную мощность. Максимальная мощность одной группы составляет около 580 кВт, и её достаточно для энергообеспечения многоэтажного коттеджа.
Благодаря особенностям конструкции тепловые насосы можно совмещать и комбинировать с разным отопительным оборудованием: котлами, солнечными коллекторами, бойлерами косвенного нагрева, станциями приготовления горячей воды. Для каждой конкретной ситуации предусматривают своё техническое решение.
Производством этого отопительного оборудования занимаются европейские компании Bosch, Dimplex, Gorenje, Heliotherm, Nibe, Ochsner, Vaillant, Viessmann, японские компании Daikin, Hitachi, Mitsubishi Electric, китайский производитель GREE Electric Appliances, а также отчечественная компания «АИК».
Устройство
По типу конструкции тепловые насосы напоминают обычный холодильник. Они состоят из конденсатора и компрессорно-испарительного блока, между которыми в замкнутом контуре циркулирует фреон, а также переключателя потока и блока управления.
Но если прибор для хранения продуктов охлаждает воздух в камере, отводя излишки тепла наружу, то отопительная техника отбирает энергию из окружающей среды, передавая её дальше на нужды дома и приусадебной территории.
Сегодня в частных домах часто устанавливают тепловые насосы, использующие энергию воздуха. Они эффективно работают круглый год: в холодный период препятствуют выхолаживанию жилья, снабжая его теплом, а в жару — дарят прохладу. При этом горячее водоснабжение обеспечивается независимо от сезона и погодных условий.
Геотермальные насосы
В грунтовых и гидротермальных тепловых насосах преобразование тепла происходит следующим образом. На участке рядом с домом в почве или в водоёме располагают рабочий контур, по которому движется специальная незамерзающая жидкость (смесь гликоля и воды). Собранная энергия поступает в испарительный блок теплового насоса.
Через теплообменник незамерзающая жидкость нагревает фреон, который переходит в парообразное состояние.
При выборе тепловой техники внимание следует уделять коэффициенту полезного действия — отношению выработанной мощности к потреблённой электроэнергии. У разного типа насосов он разный.
Компрессор сжимает хладагент, увеличивая его температуру.
Далее горячие пары фреона попадают в конденсаторный блок, где путём теплообмена отдают свою энергию системе отопления. Хладагент переходит в жидкое состояние.
Для оптимизации работы и увеличения эффективности тепловые насосы оснащают датчиками температуры наружного воздуха, встроенными погодозависимыми регуляторами системы отопления и горячего водоснабжения. Эти устройства самостоятельно подсчитывают количество полученного из окружающей среды тепла, отображая необходимую информацию на контрольной панели.
«Воздух–вода»
Тепловые насосы типа «воздух-вода» используют энергию уличного воздуха для отопления и кондиционирования жилища, а также подготовки горячей воды. При их установке нет необходимости бурить скважину или укладывать горизонтальный коллектор. Отопительная техника типа «воздух–вода» позволяет сэкономить до 65 % энергоресурсов (СОР обычных установок не ниже 3,1, у инверторных моделей не ниже 3,3). Она сохраняет свою работоспособность в широком диапазоне температур от –25…– 10 °С до +20…+43 °С в зависимости от характеристик модели. Например, тепловой насос F2300 (Nibe) эффективен при температурах –25…+43 °С, модель geoTherm VWL 61/3 S (Vaillant) — при –20…+20 °С. Некоторые установки оснащены встроенными электрическими ТЭНами, обеспечивающими жилище теплом при сильных заморозках.
Компания GREE Electric Appliances предлагает насосы серии Versati II.
Модельный ряд представлен девятью позициями в диапазоне мощностей на обогрев от 6,1 до 16 кВт. Это позволяет подобрать оборудование необходимой производительности в соответствии с размераи жилища, потебностью в отоплении и среднесуточным расхо дом горячей воды — будь то квартира в многоэтажной высотке, небольшой загородный домик или огромный особняк. При необходимости несколько насосов можно объединять, тем самым увеличивая общую производительность системы. Кроме этого тепловые насосы «воздух-вода» серии Versati II можно интегрировать в существующую систему обогрева. Для интегрирования в систему радиаторного обогрева (а также при комбинации с газовыми и твердотопливными котлами) используют специальную буферную ёмкость. Это связано с разными рабочими температурами и расходом теплоносителя для традиционых систем отопления и тепловых насосов «воздух-вода».
Использование тепловых насосов в приватном строительстве регламентирует действующий в нашей стране нормативный документ ДСТУ Б В.2.5-44: 2010 «Проектирование систем отопления зданий с тепловыми насосами»
Система способна работать в аварийном режиме отопления и подготовки горячей воды, который вводится в случае неисправности наружного блока: обогрев помещения и подготовка горячей воды осуществляется за счёт электрического нагревателя, встроенного во внутренний блок.
Тепловые насосы серии Versati II оптимально подходят для эксплуатации в нашей климатической зоне. Они гарантировано обеспечат вас горячей водой для системы ГВС, и если столбик термометра опуститься до -20 °С, и в летнюю жару при температуре до 45 °С. При этом температура подготовленной воды в системе ГВС — цот 40 °C до 80 °С. Накопительный водяной бак оснащён встроенным электронагревателем для обогрева и дезинфекции воды (ТЭН).
В режиме отопления насосы Versati II эффективно функционируют при наружной температуре от –20 °C до 35 °С, обеспечивая нагрев воды до 55 °С (фанкойлы, радиаторы) или 45 °С (тёплый пол). Режим охлаждения доступен пользователям при температуре за окном 10… 48 °С, температура теплоносителя в контуре — на уровне 7… 25 °C (фанкойл) и 18…25 °C (система «холодный потолок»).
Способность вырабатывать тепло даже при отрицательных температурах окружающей среды обусловлена использованием специального хладагента, переходящего в газообразное состояние при температуре гораздо ниже нуля. Многие компании применяют озонобезопасный фреон R410A.
Число стартов компрессора в год зависит от длительности его работы в течение этого периода. Среднее количество часов составляет 3 тыс.– 4,5 тыс. Чем ниже этот показатель, тем чаще стартует компрессор. Нормальное число стартов варьируется в пределах от 4 тыс. до 16 тыс. в год
Особенности конструкции и принцип работы тепловых установок «воздух-вода» аналогичен традиционным геотермальным насосам за небольшим исключением. В системах типа «воздух–вода» нет первичного контура, встроенный осевой вентилятор нагнетает уличный воздух непосредственно на испаритель теплового насоса. Устанавливаются они как обычные кондиционеры.
Поиграем в коробочки
По типу конструкции выделяют моноблочные установки, предназначенные для внутреннего или наружного монтажа, и сплит-системы. Основная масса моноблоков работает только на отопление. Более продвинутые модели оснащены функцией кондиционирования (моноблок F2040, Nibe). Мощность моноблочной техники — в пределах от 6 до 17 кВт. Эти устройства есть и у Daikin (Altherma EBHQ), Hitachi (Yutaki M).
Сплит-система — это тепловой насос, состоящий из внутреннего основного и внешнего вспомогательного блоков. В помещении располагают компрессорно-конденсационный узел в одном корпусе с теплообменником и контрольной панелью управления, на улице устанавливают испаритель (иногда компрессор располагают в блоке на улице). Внутренний блок может быть напольным или настенным. Напольные модели идут со встроенными бойлерами косвенного нагрева объёмом 50–270 л.
Они обеспечивают водой семью из
трёх–четырёх человек. Настенные модели рассчитаны на обогрев жилья. Их
комплектуют бойлером на 160–500 л.
Некоторые модели тепловых насосов типа «воздух–вода» разных производителей
| Производитель | Модель | Теплопроизводительность, кВт |
Максимальная температура подаваемой воды, °С |
Коэффициент преобразования (COP) |
Рабочий диапазон температур наружного воздуха, °С |
Встроенный электрический ТЭН, кВт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vaillant | geoTherm M VWL 61/3 S |
5,7 | +62 | до 3,9 | –20…+35 | 6 |
| GREE | GRS-CQ10Pd Nab-K |
9–10 | +40…+80 | 3,1–4 | –20…+45 | 3+3 |
| Nibe | Split (ACVM 270 + AMS 10-8) |
3–7 | +65 | 2,2–3,34 | –20…+43 | 9 |
| Gorenje | Aerogor HP 9 AW | 8 | +55 | 3,7 | –20…+35 | |
| Ochsner | ELW 8 | 7,5 | +65 | 3,2–3,7 | –25…+40 | 8 |
| Buderus | Logatherm WPL 7 AR E |
2,75–7 | +62 | 2,8–4,8 | –20…+45 | … |
