Як вибрати тепловий насос

Тепловий насос (ТН) – теплова машина для опалення / охолодження приміщення або нагрівання води. Принцип роботи – перенесення теплової енергії від повітря, води або грунту до опалювальної системи / водонагрівача (ГВП).

В ролі теплоносія виступає рідина, що циркулює по трубах ТН і передає тепло до радіаторів, конвекторів, фанкойлів, баків для ГВП та інших опалювальних приладів.

Переваги ТН:

• економія коштів на опаленні та ГВП;
• екологічність;
• незалежність від тепло-газо комунікацій;
• компактні розміри;
• значний моторесурс (20 років до капітального ремонту);
• безпека використання;
• багатофункціональність (опалення та охолодження).

Недоліки ТН:

• висока ціна техніки, на окупність якої впливає інтенсивність експлуатації;
• складність і дорожнеча монтажу.

Важливо: якщо в електромережі часто трапляються перепади напруги або перебої з електрикою, то тепловий насос встановлювати не рекомендується. Також не варто купувати обладнання в будівлі площею до 100-120 м². В цьому випадку витрати економічно недоцільні (чим більше площа будівлі, тим дешевше виходить теплова енергія і менший термін окупності насоса).

В силу принципів дії ТН не нагріває теплоносій вище 70 ° С. Тому такий пристрій ефективно лише в добре утепленому приміщенні. При цьому краще підключати агрегат до низькотемпературних опалювальних систем, наприклад, теплої підлоги або теплих стін (температура теплоносія не перевищує 35 ° С).

Використовувати радіатори при такому температурному графіку (45/35) складніше через підвищені габарити. Чим менша температура теплоносія, тим більша довжина батареї, щоб видати необхідну теплову потужність. Встановити такі радіатори не завжди можливо.

Тепловий насос

Тип системи

Повітря-вода (повітряний, аеротермальний) – отримує енергію з повітря. Переваги: простота монтажу, не потрібна земельна ділянка, можливість установлення на висоті. Недоліки: порівняно низька ефективність і моторесурс, велика залежність від температурних умов.

Повітряний насос використовується в якості додаткового джерела тепла (тепловий насос + тепла підлога, тепловий насос + котел). Вибір на користь цього обладнання робиться і в разі, якщо не можна встановити грунтовий насос, або ціна буріння наближається до вартості ТН.

Грунт-вода (ґрунтовий, геотермальний) – черпає енергію з грунту. Переваги: висока ефективність, незалежність від температури повітря, довговічність. Недоліки: велика ціна, складність і дорожнеча монтажу (насос закопується в землю), неможливість установки на верхніх поверхах споруд. Геотермальний насос використовується як основне джерело тепла.

Грунтовий насос представлений двома різновидами:

• вертикальний – укладається на порівняно невеликій ділянці, але вимагає великих витрат через високу глибину буріння (40-200 м);
• горизонтальний – дешевше в монтажі за рахунок малої глибини буріння (1.5 м), але займає набагато більше місця.

Ділянка з горизонтальним ТН не придатна для сільськогосподарських і ландшафтних робіт. Вертикальна теплова машина не зіпсує ландшафтний дизайн і тому оптимальна для впорядкованої ділянки. Подібний варіант використовується і на важкому грунті.

Важливо: вертикальний ТН вигідно відрізняється від горизонтальної моделі повною несприйнятністю до погодних умов. В результаті температура теплоносія на виході з геотермальних свердловин залишається постійною незалежно від температури навколишнього середовища.

Вода-вода (водяний, гідротермальний) – бере енергію з грунтових вод або водойми. За характеристиками нагадує насос «грунт-вода», але менш надійний через додаткове обладнання, наприклад, насосу або фільтрів.

Повітря / грунт-вода – універсальний насос, що черпає енергію з повітря або води. Переваги: простий монтаж, комфортна експлуатація. Недолік – висока ціна.

Вид

Внутрішній блок (гідромодуль, гідроблок) – частина теплового насоса, яка монтується всередині приміщення. Таким пристроєм забезпечуються всі геотермальні ТН. Зовнішній блок деяких аеротермальних моделей фактично є внутрішнім, оскільки розрахований на установку в приміщенні.

Зовнішній блок – частина аеротермального теплового насоса, яка встановлюється поза приміщенням. Зовнішній блок забирає тепло з повітря.

Призначення

Опалення – основна функція теплових насосів. При цьому не кожна модель здатна дати необхідну теплову потужність для повноцінного опалення.

Охолодження – передбачено в більшості повітряних моделей. А ось багато деяких грунтових пристроїв не здатні працювати на охолодження без додаткової техніки, яка не входить до комплекту. Вертикальні ТН забезпечують краще охолодження, ніж горизонтальні теплові машини.

Гаряче водопостачання (ГВП) – реалізовано за рахунок вбудованого водонагрівача або можливості приєднання до зовнішнього бойлера. Подібні насоси відносяться до повітряного типу та зустрічаються рідко.

Опалення та ГВП – поєднання двох режимів. Універсальний варіант.

Теплова потужність

Цей показник характеризує ефективність теплового насоса. Чим потужніше ТН, тим більше тепла він здатний витягти з навколишнього середовища і передати в систему опалення або нагрівання води. В той же час зростає ціна і енергоспоживання теплової машини. Для оцінки потужності використовуються два параметри – максимальна і при температурі 0 ° С.

Максимальна теплова потужність – номінальна величина, яка вказується в розрахунку на ідеальні умови, перш за все, високу температуру повітря. Практика показує, що фактична потужність теплової машини завжди нижче даного показника.

При 0 ° С – основний показник потужності, що дозволяє більш точно оцінити фактичну потужність теплового насоса.

При виборі теплового насоса по потужності враховується площа опалювального приміщення, споживання гарячої води (залежить від кількості мешкаючих людей), норма тепловтрат та інші параметри. Обчислення необхідної потужності виконується фахівцями за формулами.

Також вказується максимальна потужність охолодження (для ТН з такою функцією). На цю характеристику впливає площа приміщення, теплоізоляції та інші фактори. Потужність охолодження розраховується за спеціальними формулами.

Важливо: одна і та ж теплова машина не в змозі однаково добре опалювати і охолоджувати приміщення, оскільки теплова потужність пристрою вище потужності охолодження. Рекомендується вибирати модель, яка опалює всю площу приміщення, а охолоджує – тільки її частину (не обов'язково остуджувати повітря в коридорах або технічних приміщеннях).

Споживана (електрична) потужність

Цей параметр описує потужність, яка споживається теплової машиною в процесі експлуатації. Потужність впливає на ефективність машини і витрату електрики. Даний показник враховують при підключенні пристроя до мережі.

Важливо: якщо тепловий насос оснащений ТЕНом, то споживана потужність вказується тільки для самого апарату. В цьому випадку реальна величина буде набагато більше.

Коефіцієнт перетворення теплоти

Коефіцієнт перетворення теплоти (COP, КПТ) – цифра, що виражає співвідношення між тепловою і споживаної потужністю ТН. За цим параметром оцінюється продуктивність теплової машини.

КПТ показує, скільки теплової енергії переміщує пристрій, витрачаючи 1 кВт електроенергії. Чим більше COP, тим ефективніше працює тепловий насос. Сучасні моделі виробляють 4-5 кВт і більше тепла на 1 кВт електрики (COP – 4-5).

Важливо: на COP впливає температура навколишнього середовища і температура теплоносія при виході з ТН (температура подавання). Зі збільшенням різниці між ними зменшується коефіцієнт перетворення. Тому для більш точної характеристики теплової машини виробники вказують КПТ для конкретних температур.

Не плутайте КПТ і ККД (коефіцієнт корисної дії). На відміну від COP, ККД завжди менше 1.

Живлення

220 В – підключається до однофазної (побутової) мережі. Таке живлення найчастіше використовується в моделях споживаною потужністю до 3.5 кВт.

380 В – підключається до трифазної мережі, яку зазвичай застосовують в промисловості. Для побутових потреб подібна лінія прокладається окремо. На практиці трифазне живлення економічніше однофазного (при одній і тій же потужності постійно працює ТН).

220 В + 380 В – комбінований варіант, що дозволяє живити теплову машину від однофазної або трифазної мережі.

Тип компресора

Компресор – основний компонент ТН, який відповідає за рух теплоносія по контурах агрегату і транспортування теплової енергії з навколишнього середовища в приміщення.

Типи компресорів, які застосовуються в теплових насосах.

• Інверторний – малошумний, довговічний, споживає порівняно малу кількість електроенергії. Більшість повітряних ТН оснащено такими компресорами.
• Спіральний – відрізняється низьким рівнем шуму і великим моторесурсом, але обійдеться значно дорожче попереднього варіанту. Спіральні компресори застосовуються в грунтових ТН і моделях «повітря-вода» середньої потужності.
• Гвинтовий – характеризується підвищеною ефективністю і надійністю, але сильно шумить. Ці компресори зустрічаються тільки в потужних агрегатах з високим енергоспоживанням.

Комплектація і оснащення

Водонагрівач – дозволяє нагрівати і подавати воду в систему ГВП. Існує два способи застосування водонагрівача в парі з ТН:

• вбудований водонагрівач – дає можливість користуватися непрямим нагріванням і ТЕНом;
• можливість приєднання до зовнішнього водонагрівача – використовує тільки принцип непрямого нагріву, що знижує його ефективність. Правда, ТН із зовнішнім водонагрівачем компактніше аналога з вбудованим нагрівачем води. Також користувач може вибирати місце монтажу водонагрівача.

ТЕН – збільшує теплову потужність ТН, що корисно при дуже низьких температурах. Мінус – велика витрата електроенергії.

Wi-Fi-модуль – призначений для дистанційного керування ТН за допомогою мобільного пристрою, наприклад, планшета або смартфона.

Підключення до системи «розумний дім» – дозволяє контролювати стан системи опалення, регулювати температуру теплоносія і повітря в приміщенні.

Також в ТН передбачається РК-дисплей (спрощує роботу з пристроєм).

Режими роботи

Автоматичний – ТН самостійно контролює і підтримує температуру в приміщенні на завданому рівні. Пристрій автоматично регулює температуру теплоносія виходячи з температури навколишнього середовища (погодозалежний режим). Також теплова машина може самостійно керувати радіаторами і теплими підлогами.

Енергозберігаючий – зменшення температури нагрівання і витрати електроенергії при відсутності людей в приміщенні. Для реалізації такого режиму тепловий насос оснащується спеціальними датчиками.

Бівалентний – робота ТН в парі з іншим джерелом теплової енергії, наприклад, котлом. Теплова машина працює до певного значення температури (точки бівалентності), після якого вмикається інший теплогенератор. Якщо ж температура повітря підвищиться, то дане джерело тепла вимкнеться. В порівнянні з моновалентним режимом (використання одного ТН) такий режим ефективніше, але дорожче.

Важливо: бівалентний режим дозволяє придбати пристрій з меншою тепловою потужністю. Фахівці рекомендують вибирати техніку, яка покриває 80% потреби в тепловій енергії на опалення і ГВП. Решта 20% забезпечить додаткове джерело енергії.

Термічна дезінфекція – знищення мікроорганізмів шляхом підвищення температури води до 70 °С.

Захист від замерзання – розморожує зовнішній блок ТН. Дає можливість використовувати теплову машину в умовах низької температури навколишнього середовища. Найчастіше така опція зустрічається в моделях «повітря-вода».

Температура води

Цей показник означає максимальну температуру нагрівання води тепловим насосом. Залежно від моделі температура води коливається в межах 55-80 °С.

Для побутових потреб достатньо ТН з температурою подавання 55 °С, що забезпечує температуру ГВП на рівні 48 °С. Якщо температура подавання становить 65 °С, то температура ГВП підвищується до 58 °С. Додатковий нагрів здійснюється ТЕНом або іншим теплогенератором (бівалентний режим).

Максимальний рівень шуму

Цей показник корисний для оцінки гучності роботи ТН. Вимірюється в децибелах (дБ). Чим тихіше працює теплова машина, тим комфортніше її експлуатація (в тому числі для сусідів). Більш потужні пристрої шумлять сильніше, ніж їх малопотужні «побратими». Залежно від моделі цей параметр коливається в межах 39-62 дБ.

Холодоагент

У ТН дуже рідко застосовується фреон марки R22, який відрізняється низькою ціною і робочим тиском, а також однорідним складом (полегшує дозаправляння системи при витоках). Недолік – небезпека для озонового шару.

Менш токсичний холодоагент марки R134A при аналогічній однорідності більш вибагливий до умов експлуатації, зокрема, вимагає використання поліефірних олій.

Холодоагенти марок R407C і R410A – найбезпечніші для навколишнього середовища. Але через високий робочий тиск такі фреони застосовуються в дорогий техніці, та й самі обходяться недешево. R410A вигідно відрізняється від R407C однорідністю складу. А ось R407C при витоці замінюється повністю.

Розмір

Розміри і вага внутрішнього і зовнішнього блоку враховуються при монтажі ТН. Від цих характеристик в значній мірі залежить місце установлення теплової машини. Оптимальне рішення вибирається фахівцями виходячи із особливостей приміщення та інших чинників.