У сучасному світі ефективні інженерні системи стрімко набувають популярності. Це зумовлено як великим функціоналом, так і високим рівнем енергоефективності. Однією з таких систем є тепловий насос.

Енергоефективність теплонасосу характеризується двома показниками:

Чим вищі дані показники, тим ефективніша система.

У цій статті ви дізнаєтесь на що впливають ці показники, можливості теплонасосів різних типів та багато іншого.

Основні типи теплових насосів

Теплові насоси «повітря-повітря

Тепловий насос повітря-повітря зовні схожий на класичний кондиціонер, також має один внутрішній і зовнішній блок. Дані блоки пов'язані між собою мідною магістраллю, якою рухається холодоагент. Основна функція зовнішнього блоку в режимі опалення – нагріти фреон (холодоагент), використовуючи низькопотенційне тепло зовнішнього повітря. Влітку зовнішній блок охолоджує фреон.

Внутрішній блок призначений для охолодження/нагріву повітря всередині приміщення.

Як внутрішній блок можуть використовуватися різні типи приладів:

Тепловий насос повітря-повітря переважно використовується для південних країн.

Цей агрегат не рекомендується використовувати як основний пристрій для опалення, оскільки для України характерні низькі значення температури в опалювальний сезон, і теплонасос повітря-повітря втрачає свою ефективність.

Тепловий насос типу «повітря-вода»

Тепловий насос повітря-вода – це універсальна система, яка одночасно може виконувати 3 завдання:

Крім цього, агрегат є енергоефективним обладнанням, оскільки використовує невичерпне джерело енергії – повітря.

Теплонасос даного типу використовує енергію повітря, щоб нагріти теплоносій у системі, яким є вода. Далі теплоносій транспортується до наступних елементів.

Це можуть бути:

Тепловий насос повітря-вода – пристрій, який при грамотному проєктуванні та монтажі створює комфортні умови для людини протягом круглого року. Більш детально про те, як вибрати тепловий насос, та на які аспекти слід звернути увагу, ми поговоримо у наступних розділах.

Система типу «вода-вода»

Тепловий насос вода-вода як джерело енергії використовує ґрунтові води. Обов'язковим чинником реалізації цього рішення є наявність водоймища неподалік будинку. При монтажі буряться свердловини, щоб відібрати низькопотенційне тепло ґрунтових вод. Варто зазначити, що для проведення такого виду робіт необхідно отримати дозвіл від спеціальних служб. Також, ефективність та довговічність системи залежатимуть від якості ґрунтових вод. Теплонасос даного типу, так само як і попередній варіант, може реалізовувати три функції:

Теплонасос «грунт-вода»

Теплонасос грунт-вода — це обладнання, яке може виконати функції нагрівання води, опалення та охолодження. При цьому використовується низькопотенційна енергія землі. Оскільки, температура ґрунту практично незмінна (в середньому +12°С), опалення із землі стабільно підтримує комфортний мікроклімат у будинку.

Геотермальний тепловий насос використовується для будинків, площа яких перевищує 200 м².

Реалізація даної системи опалення більш витратна порівняно з повітряним теплонасосом, оскільки необхідні додаткові земляні роботи (буріння свердловин, занурення зонда та інше).

Фактори, що впливають на вибір теплового насосу

Призначення системи

Теплові насоси – це універсальні пристрої для створення енергоефективної та діючої інженерної системи. Таким чином, всі теплові насоси (крім повітря-повітря) виконують наступний ряд функцій:

Місце встановлення

У котельні встановлюються основні компоненти системи: котел, буферна ємність, бак ГВП, насосні групи, гребінки, автоматика та ін.

Необхідна потужність теплового насоса

Ми неодноразово згадували, що тепловий насос — це енергоефективне обладнання. Однак, перед тим, як підібрати тепловий насос, необхідно обговорити основні вимоги для якісної реалізації.

Для опалення використовується система теплої підлоги та додаткові опалювальні прилади. Нам відомо, що при використанні теплового насоса система опалення працює в низькотемпературному режимі. При цьому, температура підлоги становить від +24°С до +26°С. Але, у разі морозів, при низькотемпературному режимі системи, тепла підлога може бути малоефективною. Так, є варіант підняти температуру (не вище 45°С) теплоносія, проте поверхня підлоги стане занадто гарячою і з'явиться відчутний дискомфорт для стопи людини.

Сама по собі тепла підлога малоефективна, тому фахівці Альтер Ейр рекомендують встановлювати додаткові агрегати:

Якщо ваш будинок відповідає стандартам енергоефективності, можна приступати до теплотехнічного розрахунку, який передбачає аналіз характеристик конструктиву будівлі (матеріал, коефіцієнт теплопровідності, рівень сонцезахисту склопакета (G-фактор)).

У результаті ми дізнаємося кількість тепловтрат будівлі і можна переходити до наступного етапу — підбору потужності теплового насоса.

Система опалення

Щоб встановити тепловий насос, необхідно виходити з того, яка система опалення існує на даний момент.

У будь-якому випадку є два варіанти:

Якщо це новий будинок, то можна встановити тепловий насос, але при цьому потрібно врахувати:

Після всіх інженерних обчислень підбирається тип теплового насоса та необхідні елементи системи.

Якщо зараз немає фінансової можливості встановити тепловий насос "під ключ", компанія Альтер Ейр пропонує комбінований варіант опалення на перший час. У такому разі, на етапі будівництва необхідно передбачити можливе встановлення опалення будинку тепловим насосом в майбутньому — забезпечити необхідну теплоізоляцію конструкцій, низькотемпературний режим, встановити теплу підлогу. Як тимчасове джерело тепла можна використовувати або газовий, або електричний котел, а надалі перейти на теплонасос.

Якщо це старий будинок із системою опалення, виникає питання, як із існуючої системи перейти на тепловий насос?

У більшості випадків перейти на тепловий насос неможливо, а вірніше нерезонно, оскільки СОР буде низьким. Наприклад, якщо встановлений газовий котел, це означає, що радіатори, які розраховані на високі температури (до +80°С). Також, і з електрокотлом: якщо система розрахована тільки на радіатори, СОР теплового котла буде низьким. Так, при встановленні теплонасосу знизяться витрати на експлуатацію, але рівень енергоефективності буде недостатнім. Таким чином, замість можливого показника СОР 3,5 він буде лише 1,8. Окупність такої системи буде дуже довгою.

Тому, якщо існуюча система опалення не розрахована на низькотемпературний режим, відсутня система теплої підлоги, то встановлення теплонасоса не буде ефективним.

Бюджет на купівлю та монтаж обладнання

Вартість реалізації інженерної системи залежить від площі будівлі та обладнання, тому досить складно визначити середній бюджет.

Якщо розглянути реалізацію котельні під тепловий насос повітря-вода потужністю 10 кВт це 8000-12000 €.

Варто звернути увагу, що в цю вартість не входять фанкойли, система теплої підлоги та інше.

Установка геотермального насоса коштуватиме на 6000 € дорожче, оскільки необхідний монтаж свердловин для відбору тепла із землі.

У середньому окупність теплонасоса повітря-вода складає 7-8 років, у порівнянні з геотермальним.

Геотермального – до 10 років у порівнянні з газовим або електричним котлом.

Параметри обладнання, які потрібно врахувати

Джерело тепла

Джерела тепла різняться залежно від типу теплового насоса.

Наприклад:

Споживання енергії

Перед тим, як вибрати тепловий насос, необхідно дізнатися, яка кількість електроенергії споживає і скільки теплової енергії виробляє пристрій.

Кількість споживаної енергії залежить від енергоефективності будинку.

Коефіцієнт перетворення теплоти

Основним показником енергоефективності у режимі опалення є СОР – коефіцієнт продуктивності тепла. СОР залежить від якості реалізації проєкту. Для високого показника СОР необхідно виконати умови, які ми розглядали раніше, а саме:

Теплові насоси повітря-вода, споживаючи 1 кВт енергії, здатні виробити 3 кВт теплової енергії (СОР=3), а геотермальні 5 кВт (СОР=5).

Для характеристики ефективності теплонасоса в режимі охолодження використовується EER коефіцієнт продуктивності холоду.

Для теплового насоса повітря-вода VAILLANT потужністю 10 кВт характерні:

COP — 2.8, EER — 2.6.

Для теплонасосу ґрунт-вода VAILLANT потужністю 10 кВт характерні:

COP — 5, EER — 4,8.

Тип компресора

Здебільшого використовується інверторний компресор.

Принцип роботи:

При першому включенні пристрій працює на повну потужність, щоб досягти необхідних параметрів всередині приміщення. Далі, знижуються обороти компресора, але теплонасос не вимикається. При коливаннях температури агрегат самостійно регулює потужність, підвищуючи або знижуючи її.

Комплектація та обладнання

Основні елементи теплонасосу:

Режими роботи

Нагадаємо, що тепловий насос має 3 режими роботи:

Температура теплоносія

Для теплового насоса необхідний низькотемпературний режим роботи (+45°С), а температура теплої підлоги повинна бути 24-26°С.

Рівень шуму

Для теплонасосу повітря-вода шум може походити від зовнішнього блоку, розташованого на вулиці. Високі показники шуму характерні для зими, коли пристрій працює на високій потужності. Таким чином, 59 дБ – це максимальний критерій шуму.

Геотермальні теплонасоси не видають шуму, оскільки зовнішній блок знаходиться під землею, більша частина системи захована під землею.

Тип холодоагенту

Можуть використовуватися такі типи холодоагенту:

R-410A — холодоагент, що не шкодить навколишньому середовищу.

R-32 — досконаліший тип холодоагенту, який також безпечний для озонового шару Землі.

Розмір системи

Розмір системи враховується при розміщенні та монтажі. Залежно від габаритів обладнання підбирається максимально зручне місце розташування.

Який тепловий насос краще вибрати в Україні

Найкращим чином для клімату України підходять теплонасоси типу повітря-вода та ґрунт-вода.

Повітряний тепловий насос підбирається на площу до 200 м² (підходить для квартири та будинку).

Геотермальний використовується лише для будинків площею від 200 м².

Як правильно вибрати тепловий насос?

Ефективність теплових насосів типу повітря-вода залежить від температури повітря, яка є стабільним показником протягом року. Теплонасос даного типу працює ефективно доти, поки температура повітря не опускатиметься нижче -7°С.

Для України характерні холодні зими, тому для якісної та стабільної підтримки температури необхідно встановити додаткове джерело тепла. Це може бути електричний чи газовий котел.

Геотермальні насоси здебільшого самостійно забезпечують комфортні умови для людини. Через те, що температура землі протягом круглого року стабільна (+12°С), дані пристрої здатні працювати до -22°С.

Коли установка теплового насоса не виправдана

Установка теплонасосу не виправдана в тому випадку, коли в будинку чи квартирі відсутні:

Видеоогляди