Обзор различных типов тепловых насосов и их областей использования.

Тепловой отопительный насос для дома – это крайне эффективное и сравнительно новое решение для экономии расходов на отоплении жилища. В сравнении с электрическим котлом, отопление посредством теплового насоса может снизить затраты на данную статью коммунальных расходов примерно в 3-5 раз. Однако, таких показателей удастся достичь только в том случае, когда вся система будет смонтирована правильно, а используемое оборудование будет грамотно подобрано.

Содержание

• 1 Бытовой теплонасос и его назначение
  • 1.1 Особенности выбора теплонасоса для дома
  • 1.2 Общие принципы работы теплонасоса
• 2 Существующие виды и типы тепловых насосов
  • 2.1 Возможные режимы работы теплонасоса для жилого дома
• 3 Теплонасос и его эффективность
• 4 Теловой насос собственными руками
• 5 Рейтинг лучших тепловых насосов на 2023 год
  • 5.1 Геотермальные
    • 5.1.1 2-ое место: Силанис ТНВ-ГТ 15 кВт
    • 5.1.2 1-ое место: DХ Lian HW12
  • 5.2 На водяном отоплении
    • 5.2.1 2-ое место: Meeting MDS20D
    • 5.2.2 1-ое место: HISEER GS07
  • 5.3 Инверторные
    • 5.3.1 2-ое место: Danheat до 5,3 кВт
    • 5.3.2 1-ое место: Danheat до 13 кВт
  • 5.4 Для бассейнов
    • 5.4.1 2-ое место: Azuro BP 50WSC
    • 5.4.2 1-ое место: Zodiac Z200 M5 (WH000013)
• 6 Вместо эпилога

Бытовой теплонасос и его назначение

Первоначально данное оборудование создавалось вовсе не в качестве альтернативы классическим котлам, а предназначалось лишь для некоторого снижения эксплуатационных расходов. Для современного воздушного теплонасоса коэффициент преобразования электроэнергии в тепловую (сокр. «СОР») будет составлять примерно 4-5 единиц, а это означает, что каждый киловатт тепловой энергии обойдется дешевле в 4-5 раз, нежели при использовании стандартного электрокотла.

Как правило, в инструкции по эксплуатации к теплонасосу от любого производителя указано, что оборудование должно работать в паре с классическим котлом отопления, чтобы в отдельных случаях быть готовым покрыть пиковые нагрузки и повысить температуру прогрева. Одновременно, приводятся формулы и расчеты, используя которые возможно получить максимальный эффект (в том числе и экономический) от работы насосного аппарата, а также существенно сократить срок его окупаемости. В такие инструкции также включаются типовые схемы интеграции насосных систем в уже установленные отопительные системы со стандартными котлами. К сожалению, владельцы помещений зачастую пренебрегают данными рекомендациями, не следуют действующим СНиПам (особенно в части резервирования котлов на период аварийно-ремонтных работ), что приводит к быстрому износу всей системы и не позволяет добиться нужной экономии.

В то же время, представленный на сегодняшнем рынке модельный ряд оборудования рассматриваемого сегмента позволяет использовать любые их образцы для отопления дома. Лучшими считаются те варианты, которые обладают наивысшими показателями сезонной эффективности, интуитивно просты в настройке и окупаются за меньший срок. По данным показателям лидерство уверенно удерживают воздушные теплонасосы.

Особенности выбора теплонасоса для дома

Учитывая «крайности» российского законодательства в области применения «зеленой энергии», средний уровень профессионализма среди компаний, оказывающих услуги по монтажу таких систем, а также саму стоимость подобных работ, то рассматривать геотермальный отопительный насос в качестве единственного решения – удовольствие очень дорогое. Во многом это связано необходимостью производить масштабные земляные работы. Таким образом, большинство россиян предпочитают устанавливать воздушные тепловые насосы. Главное, не замыкаться на утверждении, что подобная система станет полной заменой существующей (на электрокотле).

ВАЖНО! Основным фактором выбора насоса должен стать факт наличия/отсутствия в жилище системы отопления низкотемпературного типа с рабочими пределами температур в 40-45 градусов Цельсия (фанкойлы, теплый пол, радиаторы увеличенной площади), но не вид нового насоса, не его цена и даже не его прогнозируемая эффективность!

Общие принципы работы теплонасоса

Тепловой насос осуществляет перенос тепла одной среды в другую посредством использования трех контуров тепла, которые связаны между собою. В качестве первичной среды используют воздух атмосферы, внешний грунт или воду. Для второй среды используют любой теплоноситель, нагревающий радиаторы или теплый пол. В качестве третичной среды используется воздух, имеющийся в помещении.

Существующие виды и типы тепловых насосов

В зависимости от способа передачи энергии они могут подразделяться на:

• Компрессионные – простые, высокоэффективные и самые популярные модели. Основными элементами в их конструкции являются испаритель, расширитель, конденсатор и компрессор. В них применяется цикл сжатия-расширения теплоносителя с последующим выделением тепла;
• Абсорбционные (впитывающие) – это оборудование уже принадлежит к новому поколению и в нем в роли рабочего тела выступает химическая пара абсорбент-хладон. За счет такого симбиоза повышается общая производительность системы.

В зависимости от источника тепла теплонасосы могут быть:

• Геотермальные – энергия тепла извлекается из земли или воды;
• Воздушные – теплоэнергия получается из атмосферы;
• Вторичные источники – в роли теплоисточника используется уже отработанный воздух, канализационные стоки, вода.

В зависимости от порядка передачи тепла, данное оборудование может подразделяться на следующие системы:

• «Воздух-воздух» — при этом способе тепло забирается у определенных воздушных масс, одновременно понижая их температуру, и передается в помещение;
• «Вода-вода» — в данном случае используется тепло окологрунтовых вод для нужд отопления помещений и нагревания системы ГВС;
• «Вода-воздух» — используются скважины или зонды для нагрева воды, а для воздуха – воздушная система отопления;
• «Воздух-вода» — здесь используется атмосферное тепло для прогрева водяного отопления;
• «Грунт-вода» — трубопровод прокладывается под землей, и вода, циркулирующая по нему, получает тепло от земли;
• «Лед-вода» — для нагревания применяется энергия, получаемая при образовании льда. Например, процесс замораживания 100-200 литров воды способен обеспечить обогрев дома средней площади в течение часа.

Самое широкое распространение получили образцы, в которых первичной средой выступают земля или воздух, ибо пригодные водоемы могут не находиться в достаточной близости от отопительной системы. Второй средой по популярности является водная — по среде, выступающей в качестве теплового источника, проводится трубопровод-контур и по нему двигается теплоноситель. В ходе продвижения по контуру, теплоноситель нагревается до такой же температуры, что и окружающая среда. После чего он попадает на теплообменник испарителя, где и прогревает до кипения жидкий газ фреон, который находится во вторичном контуре. Фреон уходит в компрессор, где осуществляется его сжатие, вследствие чего и происходит его сильный разогрев до температуры в 50 – 75 градусов по Цельсию. Потом газ поступает в конденсатор, где отдает нагретое тепло другой среде – воздуху или жидкости-теплоносителю.

Возможные режимы работы теплонасоса для жилого дома

К стандартным режимам можно отнести:

• Отопление помещений;
• Нагревание и подачу горячей воды;
• Охлаждение помещений.

Большинство современных насосов способны работать сразу в нескольких режимах – нагрев помещений и горячей воды с последующей ее подачей, нагрев воды и охлаждение помещений, охлаждение одних и одновременный нагрев других помещений. Однако, подобные образцы стоят очень дорого и относятся к категории профессионального оборудования, поэтому их чаще размещают в аквапарках, банных комплексах, спа-салонах и т. п. Обычный бытовой теплонасос чаще всего работает только в одном режиме сразу, но может быстро между ними переключаться.

К дополнительным режимам функционирования тепловых насосов можно отнести:

• Автоматические поддержание температуры (как для воды, так и для воздуха в помещениях) ;
• Возможность работы по заданному расписанию событий (например, прогрев помещений в определенное время) ;
• Работа в режиме температурной компенсации (в зависимости от уличной температуры поддерживается нужная температура внутри помещений).

Также стоит упомянуть о других функциях, которые не имеют столь частого применения:

• Режим оттаивания (постепенное «размораживание» помещений, если в них долгое время была пониженная температура) ;
• Поддержание циркуляции теплоносителя посредством теплообменника (т. е. поддержание минимальной плюсовой температуры в контуре, дабы предотвратить его полное замерзание) ;
• Автоматический поиск неисправностей в системе;
• Автоматический перезапуск системы (в случае сбоя, обнаружения ошибок, отключения/восстановления электропитания) ;
• «теплый запуск» (разогрев компрессора) ;
• Возможность запоминания последних настроек;
• Регулировка мощности компрессора инверторным способом.

Оптимальная мощность теплонасоса для домашнего отопления должна составлять примерно 120-200% от расчетных потерь тепла домом (т. е. от нужной определенной мощности). Хоть указанные параметры и являются настоятельно рекомендуемыми и обеспечат до 95% потребности в теплоэнергии для всего дома за полный отопительный сезон, но их достижение сильно повлияет на стоимость всей системы в целом. Таким образом, достигнуть цифру даже в 120% теплопотерь бывает очень сложно.

Стоит отметить, что если ориентироваться на коэффициент преобразования электрической энергии для отопления в климатических условиях средней полосы России, то он должен равняться 3 единицам СОР. Не нужно забывать, что устройство теплового насоса – это прежде всего способ экономии, однако, для каждого региона нашей большой страны он будет разным. Например, воздушный тепловой насос с одними и теми же техническими хаpaктеристиками гораздо быстрее (а именно в 2-3 раза) окупится за отопительные сезоны в Московской или Ленинградской области, чем на полуострове Крым.

Теплонасос и его эффективность

Коэффициент мощности насоса означает отношение обогревательной мощности к потрeбляемой, проще говоря – сколько киловатт тепловой мощности приходится на выходе на каждый потрeбленный киловатт электроэнергии. К примеру, у обычно электрического обогревателя данный коэффициент равен около единицы. А для кондиционеров и тепловых насосов он начинается от 3,0 и может достигать 5,0, и даже больше. На данный показатель также оказывает влияние и теплопроводный контур.

Например, воздушный контур обойдется намного дешевле, однако, его использование в бытовых условиях может доставлять некоторый дискомфорт. Это происходит потому, что вентилятор, гоняющий воздух, будет разносить по помещениям и собственный шум, а также в зимний период прогревание воздуха занимает более длительное время. Таким образом, если жилое помещение находится в регионе, где зимой присутствуют сильные заморозки, то имеет смысл устанавливать бивалентную систему отопления (в ней будет использоваться сразу же два источника тепла). Такая система будет самостоятельно контролировать эффективность нагрева, например, если температура достигла определенного уровня и выше ее поднять посредством первого источника не получается, то автоматически подключается дополнительный источник тепла.

А вот на земляном контуре таких проблем, как правило, не возникает, ибо температура земли ниже уровня промерзания не падает менее 0 градусов по Цельсию. На глубине от 3-4 и до 40-50 метров она находится на уровне среднегодовой температуры воздуха, хаpaктерной для данной местности. А на глубине еще ниже, она даже начинает повышаться. Да и работает грунтовой теплообменник совершено бесшумно.

В то же время, пpaктика показывает, что отопительный грунтовой комплекс может окупиться примерно лет за 20. И это только учитывая текущие цены на электроэнергию. Соответственно, в будущем цены на электричество будут продолжать расти, а срок окупаемости сокращаться. При этом, стоит помнить, что обычно производители заявляют минимальный срок службы теплового насоса в 20 лет, а на деле он может работать и все 100. Поэтому, его приобретение действительно может быть экономически оправдано.

Теловой насос собственными руками

Несмотря на все плюсы оснащения жилища тепловым насосом, стоимость всей системы далеко немаленькая и может достигать нескольких тысяч американских долларов. Однако, всю систему можно создать своими руками. Чаще всего для этого будет достаточно компрессора, нескольких пластинчатых теплообменников, осушительного фильтра, ТРВ и нескольких других компонентов. В качестве хладогента можно использовать сжиженный газ фреон R22. Всех данных комплектующих вполне хватит для создания системы, которая обеспечит теплом трехуровневый дом на 300 квадратных метров.

Для начала на участке вокруг дома необходимо проложить два контура ПНД-трубы по 450 метров и один контур на 600 метров. Конец 600-метрового контура нужно опустить в ближайший проточный водоем. Дополнительно к системе нужно смонтировать вентиляцию, которая будет подогревать теплоноситель до рекуператора. В летнее же время вентиляции будет использоваться для охлаждения помещений. Примерно, вся указанная система «накрутит» за три года на 300 квадратах жилой площади около 39 000 киловат. Экономия на лицо.

Рейтинг лучших тепловых насосов на 2023 год

Геотермальные

2-ое место: Силанис ТНВ-ГТ 15 кВт

Недорогая модель геотермального оборудования, прекрасно подходящая для бытового использования. В наличии имеется внутренняя память на 8Гб и управление удаленным способом с помощью приложения на Андроид. Модель имеет функцию «плавного запуска» и может контролировать температуру теплоносителя в 12 точках системы.

тепловой насос Силанис ТНВ-ГТ 15 кВт Достоинства:

• Актуальная цена;
• Мощная электронная начинка;
• Вариативность управления.

Недостатки:

• Не обнаружено (для своей категории)

1-ое место: DХ Lian HW12

В данном насосе применены инновационные технологии DX – они позволяют осуществить прямое кипение теплоносителя в системе, за счет чего повысится отапливаемая площадь, а в контуре не будет накапливаться излишний конденсат. В конструкции применен двухроторный компрессор с синхронным приводом.

тепловой насос DХ Lian HW12 Достоинства:

• Для прокладки контура требуется лишь 2-4 квадратных метра земли;
• В корпусе установлено УЗО;
• Применяется уникальная система самодиагностики.

Недостатки:

• Высокая цена.

На водяном отоплении

2-ое место: Meeting MDS20D

Несколько маломощный, но все же надежный насос для бытового применения. Способен прогревать помещения до 100 квадратных метров. Отличительной его особенностью является то, что он способен функционировать даже при пониженных температурах (от + 5 по Цельсию). Конструкция оснащена роторным компрессором с тремя режимами работы.

тепловой насос Meeting MDS20D Достоинства:

• Бюджетная цена;
• Небольшие габариты и вес;
• Наличие дополнительных режимов.

Недостатки:

• Малая мощность.

1-ое место: HISEER GS07

Неплохая модель насоса, отлично подойдет для отопления дачных домиков средних размеров до 100 квадратных метров. В наличии имеется весь минимально необходимый опцион: трехступенчатый режим работы, функция поддержания заданной температуры, погодозависимая автоматика. Достойная модель по актуальной цене.

тепловой насос HISEER GS07 Достоинства:

• Отличное соотношение цена/качество;
• Обладает режимом погодной компенсации;
• Уровень шума минимизирован.

Недостатки:

• Отсутствие пульта дистанционного управления в комплекте.

Инверторные

2-ое место: Danheat до 5,3 кВт

Еще одна бытовая модель, хаpaктеризующаяся крайней простотой в установке. Относится к категории бюджетных образцов. Технические хаpaктеристики позволяют применить ее к любым, даже самым маленьким помещениям, однако ожидать от данного насоса сверхвысоких мощностей не стоит. Аппарат вполне может сгодится для вахтовых целей.

тепловой насос Danheat до 5,3 кВт Достоинства:

• Крайне малые габариты и вес;
• Надежные комплектующие;
• Бюджетная цена.

Недостатки:

• Малая функциональность;
• Пониженная мощность.

1-ое место: Danheat до 13 кВт

Специально оптимизированный для российского климата агрегат. Работает по системе «воздух — вода». Отличается небольшой потрeбляемой мощностью при достаточно высоком выходном эффекте. В качестве охладителя применяется новый состава фреона Р410А. Коэффициент эффективности СОР равняется 3,3 единицам.

тепловой насос Danheat до 13 кВт Достоинства:

• Оптимальное соотношение цена/качество;
• Повышенная выходная мощность;
• Небольшое энергопотрeбление.

Недостатки:

• Не выявлено (для своего сегмента).

Для бассейнов

2-ое место: Azuro BP 50WSC

Компактный теплонасос для бассейна, легок в установке и не нуждается в особом технико-профилактическом обслуживании. Может использоваться для нагрева воды как в монолитном (бетонном) бассейне, так и в сборном или каркасном. Прекрасно функционирует в период с апреля по октябрь в средней полосе России. Установлен ротационный тип компрессора.

тепловой насос Azuro BP 50WSC Достоинства:

• Простая установка;
• Ротационный компрессор;
• Многофункциональность.

Недостатки:

• Не рекомендуется запускать при температуре окружающей среды выше +35 по Цельсию.

1-ое место: Zodiac Z200 M5 (WH000013)

Моноблочная, а поэтому и сравнительно дорогая модель от французского производителя. Позиционируется как качественное, но в то же время простое и экономичное оборудование. Может использоваться как для обогрева частных, так и общественных бассейнов любой конструкции. При достаточной мощности не требует повышенного энергопитания.

тепловой насос Zodiac Z200 M5 (WH000013) Достоинства:

• Многофункциональность;
• Повышенная мощность;
• Простота в установке и обслуживании.

Недостатки:

• Не выявлено.

Вместо эпилога

В настоящее время рынок рассматриваемых агрегатов достаточно широк и выделить конкретного лидера на нем трудно. Но тенденции таковы, что для обогрева бассейнов покупатель предпочитает западного производителя, для обогрева небольших площадей – отлично походят азиатские модели, а для домашнего использования (обогрев больших площадей частных домов) вполне сгодятся и российские образцы. В свою очередь, большинство фирм-поставщиков предлагают в «довесок» к покупке непосредственно оборудования еще и свои услуги по шеф-монтажу. Предоставляются они в основном со значительной скидкой, поэтому воспользоваться ими не грех. Приобретать тепловые насосы можно и в розничных сетях и на интернет-площадках.

х