Воздушные тепловые насосы. Применение и эксплуатация.

 В последние годы в России для отопления и горячего водоснабжения становятся популярны-  тепловые насосы (ТН). Это обусловлено тем, что стоимость энергоносителей дорожает и требуется  эффективная альтернатива. Такой альтернативой  становятся - тепловые насосы, которые относятся к возобновляемым, альтернативным источникам энергии. Основной базис тепловых насосов- геотермальные тепловые насосы и воздушные тепловые насосы. В этой статье мы расскажем  о воздушных тепловых насосов,  их применении  и эксплуатации в России.

Воздушный тепловой насос использует энергию наружного воздуха, преобразовывая низкопотенциальное тепло в высокопотенциальное, с помощью компрессорного модуля и физических свойств используемых хладагентов, передает  это тепло через теплообменник- жидкости, циркулирующей в отопительной системе. Стоимость монтажа воздушного теплового насоса ниже в сравнении с геотермальной системой, т.к. нет дополнительных затрат на наружный контур: укладка труб горизонтального коллектора или бурение скважин (если коллектор вертикальный), стоимость, которых достигает половины стоимости теплового насоса, а также стоимость труб, зондов, распределительных колодцев и незамерзающей жидкости.

 Климат нашей страны очень разнообразен, поэтому решение об установке воздушного теплового насоса, как основного источника тепла или применении его с другими теплогенераторами, должен принимать специалист.

 Зимой во время суровых морозов эффективность воздушных тепловых насосов значительно ниже , чем у геотермальных.  Если посмотреть на SPF (коэффициент, показывающий отношение полученной за сезон или заданный период времени теплоты к потребленной электроэнергии за указанный период), то мы увидим, что современные модели воздушных тепловых насосов не намного хуже, а в южных регионах и лучше чем у геотермальных тепловых насосов. В среднем, в зависимости от климатических условий зимы, на 1 кВт затраченной электроэнергии воздушный тепловой насос производит 3,5-5,0 кВт тепла для отопления и приготовления горячей воды, а геотермальный - 4-5,4 кВт.

Производители оборудования за последние годы добились, значительного прогресса, их устройства могут вырабатывать тепло при внешней температуре -20°С(Nibe F2040), а некоторые премиальные марки успешно функционируют до -25°С (Nibe F2120, Nibe F2300 ) или даже до -28°С. На 2015-й год несколько производителей анонсировали выход нового поколения  воздушных тепловых насосов, способных эффективно работать до температуры -32 °C.

Воздушные тепловые насосы имеют свою нишу применения. Количество и качество установленного в мире и в России, теплонасосного оборудования с каждым годом только повышается.  При этом мы наблюдается  обострение конкуренции, которое сдерживает рост розничных цен.

Когда стоит устанавливать воздушный тепловой насос.

 Применение воздушного теплового насоса для отопления частного дома, общественного здания, предприятия и приготовления горячей воды с экономической точки зрения оправдано в следующих ситуациях. Например, если рядом не проходит сеть магистрального газа или не удается получить техническое условие на «врезку» в магистральную газовую сеть. Тогда на выбор у Вас есть четыре решения. Первое — это монтаж котлов на твердом топливе  (пеллетный), которые обеспечивают низкие расходы на отопление дома, но не очень удобны в эксплуатации. Второе — это установка котлов, работающих на сжиженном газе или дизельном топливе. Использование сжиженного газа и дизельного топлива довольно дорого из-за высокой стоимости энергоносителей, и к тому же необходимо думать о их доставке и безопасности. Третье- электрический котел, компактный и дешевый вариант, при установке, но дорогой при эксплуатации.

Достаточно привлекателен с экономической точки зрения четвертый вариант- установка воздушного теплового насоса. Это оборудование требует больше первоначальных затрат, но в тоже время имеет ряд преимуществ: производство тепла в 3-4 раза дешевле первых трех вариантов, минимальное техническое обслуживание, экологичность, безопасность и срок эксплуатации до 20 лет. Еще одним неоспоримым преимуществом воздушного теплового насоса является наличие функции охлаждения, особенно это актуально в южных регионах нашей страны.

Уровень теплопотерь зданий современного энергосберегающего дома составляет 40-60 Вт на 1 м². Еще несколько лет назад для дома площадью 200 м² необходима была установка котла мощностью не менее 24 кВт, т.к. теплопотери зданий составляли 100-150 Вт на м². Сегодня достаточно 8-12 кВт. В таком доме, можно поставить тепловой насос воздух/вода мощностью 14-16 кВт- для южных регионов России, а в средней полосе рекомендуется установка бивалентной системы, т.е. ставить к воздушному тепловому насосу дополнительный источник тепла- электрический, пеллетный или дизельный котел. Зимой, когда наружная температура опускается ниже -25 °C, автоматика ВТН отключает наружный модуль, из-за низкой эффективности воздушного теплового насоса и подключает дополнительный менее экономичный источник тепла, при этом годовые затраты будут минимальны, т.к. обычно в центральном регионе температура ниже-25 °C бывает не больше двух недель.

При проектировании системы отопления, рекомендуется использовать напольное и настенное отопление (водяные теплые полы, стены). Это решение позволяет добиться высокой энергетической эффективности и оптимального распределения тепла, также создает благоприятный микроклимат в помещении.

Применение геотермальных тепловых насосов не всегда возможно. Например, это может быть связано с небольшой площадью участка, и не возможностью укладки труб коллектора или с отсутствием разрешения на бурение скважин, неподходящей геологией участка для варианта с вертикальными скважинами. Или когда идея установки теплового насоса появляется на этапе, когда вокруг дома уже поработал ландшафтный дизайнер, и серьезное вмешательство сопряжено с дополнительными расходами. Тогда выбор воздушного насоса является лучшим решением.

При модернизации существующих систем отопления домов, в которых установлены теплогенерирующие источники на сжиженном газе и дизельном топливе- установка воздушного теплового насоса позволяет снизить себестоимость выработки тепловой энергии на 50-75 %. Тепловой Насос можно легко объединить с существующей котельной через буферный(аккумулирующий) бак, такой способ называется бивалентным.

Место установки воздушного теплового насоса.

Место установки воздушного теплового насоса- обычно северная сторона здания для частных домов или крыша- для промышленных и общественных зданий.

Моноблочный воздушный тепловой насос внутреннего монтажа.

При таком способе установки- ВТН устанавливается внутри дома, а до котельной, в которой установлен тепловой насос, прокладываются два воздуховода. По одному каналу для теплового насоса  подается наружный воздух, по второму удаляется  после получения от него тепла. Преимуществом этого решения является простая установка и отсутствие на на улице блока теплового насоса. Единственное, что мы видим снаружи, это решетки воздухозабора и выброса воздуха.

Во время работы насос потребляет большой объем воздуха, это связано с появлением шума самого устройства и воздуховодных каналов. В связи с этим стоит уделить особое внимание на правильный подбор сечения воздушных каналов. Кроме того, они должны быть хорошо шумо- и тепло- изолированы. В противном случае зимой, будет происходить охлаждение помещения и появление наледи или конденсата.

Совет — рекомендуется, чтобы отверстие выброса не было слишком низко к земле, потому что зимой это может привести к обледенению снаружи.

Также из-за шума, работающего теплового насоса, не следует ставить его в помещении рядом со спальней. Место забора и выброса воздуха, следует устанавливать вдали от окон спальни.

Во время работы, воздушный тепловой насос может производить некоторое количество конденсата. Для этого,  требуется установить дренажную трубу.

Наружная установка моноблочного воздушного теплового насоса.

Моноблок ТН, кроме бойлера ГВС и теплоаккумулирующего бака, монтируется с наружи, в здание входят две трубы небольшого диаметра - они соединяют  тепловой насос с системой отопления и ГВС.

Совет —  моноблок ВТН нужно устанавливать на северной стороне и подальше от спальни. Во время работы в зимнее время, тепловой насос производит большое количество конденсата, который образует наледь, поэтому рекомендуется предусмотреть дренаж с подогревом или установка на кронштейнах.

Установка сплит-системы.

Сплит-система воздушного теплового насоса состоит из внешнего блока (с виду напоминающий кондиционер), который получает энергию из окружающей среды, и внутреннего модуля, который устанавливается внутри дома и отвечает за передачу тепла к системе отопления. Обе части соединены между собой трубопроводом, по которому циркулирует хладагент (как и в домашнем холодильнике). Такого типа тепловые насосы не беспокоят потребителя во время работы, как правило, часть насоса, «ответственная» за шум находится снаружи. Также в этом варианте вода от системы отопления не проходит через улицу. Так что нет риска замораживания и разрушения во время перебоев электропитания.

Совет — при монтаже наружного модуля, необходимо руководствоваться теми же принципами, что и при монтаже моноблочного теплового насоса. Кроме того, производители тепловых насосов указывают в руководстве по установке, допустимые длины труб между внешним и внутренним модулем- рекомендуемая длинна которых не более 30 м.