Універсальність - це завжди перевага. Зручно, коли один прилад забезпечує опалення, кондиціонування та підігрів води для побутових потреб. Це все робить тепловий насос. А починатися все має з розрахунку теплового навантаження та тепловтрат будівлі. Далі - проектування, підбір оптимального обладнання і якісний монтаж.
Тепловий насос не виробляє, а лише поглинає і передає тепло (чи холод) з навколишнього середовища в ваш будинок. Джерелом тепла для теплового насоса може виступати повітря, грунтові свердловини або підземні води.
Чим менша різниця температур між джерелом тепла та температурою нагрівальних елементів в будинку, тим вища продуктивність теплового насоса. Її відображають всі виробники у вигляді показника СОР (Coefficient of Performance - коефіцієнт перетворення) за однакових умов, щоб уникнути викривлення інформації і введення в оману споживачів.
Наприклад, на маркуванні теплового насоса “грунт-вода” Dimplex SI 8TU ви бачите, що при В0/W35 СОР = 4.81, де:
В – температура теплоносія, що надходить з грунтових свердловин (від англ. “brinе” - розсіл)
W – температура води на виході з теплового насосу (саме вона циркулює в системі опалення будинку)
Значить, при температурі розсолу з грунтових свердловин 0⁰С і температурі подачі води в систему опалення на рівні 35⁰С, коефіцієнт продуктивності СОР становитиме 4,81. Тобто, на 1 кіловат спожитої компресором теплового насоса електричної енергії, він буде видавати 4,81 кВт теплової енергії.
З самого початку розроблення концепції кліматизації будинку, необхідно визначитися, чого ви очікуєте від системи з тепловим насосом - тільки опалення чи також охолодження влтіку. Поверхневе охолодження може бути спроектовано і змонтовано двома способами: відповідно до навантаження на опалення (просте охолодження) або відповідно до навантаження на охолодження (повне охолодження). У першому випадку ви отримаєте помітне зниження температури в приміщенні порівняно із зовнішньою температурою повітря в літній сезон. Підхід повного охолодження використовується, якщо важливо постійно підтримувати конкретну температуру в приміщенні, що не завжди можна забезпечити шляхом простого охолодження, зокрема в дуже спекотні дні.
Активне та пасивне охолодження
Шляхом зворотного опаленню процесу в тепловому насосі, він здатний активно генерувати холод для кондиціонування приміщень. Для роботи в режимі кондиціонування, контур системи опалення перемикається на охолодження за допомогою внутрішнього чотириходового реверсивного клапана. При цьому тепловий насос продовжує працювати на приготування гарячої води та підігрівати воду для плавального басейну, якщо це передбачено. Активувати функцію охолодження можна:
- Обравши вручну на контролері теплового насоса, як один з режимів роботи
- Перехід відбудеться в автоматичному режимі, в залежності від зовнішньої температури (якщо така опція доступна і налаштована)
В якості запобіжних заходів діють певні обмеження, при виникненні яких генерація холоду припиняється:
- Температура подачі падає нижче значення 7°С
- Досягнення точки роси в уразливих місцях системи охолодження
- Зовнішня температура нижче 3°С (небезпека заморозків)
- Зовнішня температура нижче робочої межі для охолодження за допомогою реверсивних теплових насосів повітря-вода
Системи поверхневого охолодження можуть використовуватися як активно, так і пасивно. Але це залежить від типу теплового насоса. Пасивне охолодження можливе виключно для систем на базі геотермального теплового насоса - через грунтові зонди або систему колодязів підземних вод. Для цього мають бути виконані спеціальні вимоги з гідравлічної інтеграції, щоб забезпечити паралельну роботу охолодження та приготування гарячої води.
Пасивне охолодження: як це працює
Влітку ґрунт і ґрунтові води на значній глибині значно холодніші прівняно з температурою навколишнього середовища. Пластинчастий теплообмінник, встановлений у контурі ґрунтових вод або розсолу, передає холод до контуру опалення/охолодження. Компресор теплового насоса не активний, тому він доступний для приготування гарячої води.
- Реверсивний тепловий насос Dimplex SI TUR+
- Буферний бак
- Подвійний розподільчий колектор з циркуляційним насосом (модуль DDV)
- Насосна група з незмішувальним контуром
- Розподільчий колектор
- Насосна група зі змішувальним контуром
- Модуль пасивного охолодження
- Бак-накопичувач гарячої води
- Насосна група для встановлення циркуляційного насоса гарячої води на задній панелі водонагрівача
- Комплектуючі джерела тепла
- 4-ходовий клапан для реверсивних теплових насосів, що забезпечує протитік через тепловий насос у режимі опалення та охолодження
Вода, що циркулює в системі опускається на глибину свердловин 80-100 м і охолоджується до їх температури (близько 11°С). Потім охолоджена вода піднімається в поверхневі системи будинку, забирає тепло з приміщень і переносить його в грунти. При цьому, працює виключно циркуляційний насос джерела тепла, який забезпечує перекачування води через систему. Наприклад, циркуляційний насос Wilo TOP-S 25/7 DM виробництва Німеччини, який використовується в таких системах, має потужність від 60 до 195 Вт в залежності від частоти обертання. Давайте порахуємо, в скільки обійдеться пасивне охолодження.
В середньому, такий циркуляційний насос споживає 0,1 кВт∙год електроенергії. Тобто, для пасивного охолодження будинку потрібно 0,1 кВт∙год х 24 год х 30 днів = 72 кВт∙год на місяць за умови цілодобової роботи. Це практично безкоштовне кондиціонування будинку. А ще безшумне, без потоків холодного повітря та протягів, які можуть спричиняти переохолодження. Аналогів настільки енергоефективного кондиціонування при заданому рівні комфорту просто не існує.
Відведене з будинку тепло створює запас, який буде спожито на опалення взимку, або може бути використане для підігріву води в сезонному басейні. Тобто, ви отримуєте комфортну температуру води в басейні і це нічого для вас не коштує.
Якщо розрахунки показують, що потужності пасивного охолодження не буде вистачати, варто передбачити режим активного холоду. В такому випадку підключається компресор теплового насоса, додатково знижуючи температуру води в системі.
Теплові насоси типу повітря-вода можуть забезпечувати виключно активне охолодження. Відповідно експлуатаційні витрати будуть вищими, зважаючи на кількість годин роботи компресора повітряного теплового насоса, його коефіцієнта перетворення та зовнішньої температури повітря - чим вона вища, тим меншою буде ефективність.
Відношення холодопродуктивності при найбільшому навантаженні до кількості енергії, яка при цьому споживається, відображає коефіцієнт EER. Для порівняння: EЕR кондиціонера складає близько 4, теплового насоса в режимі активного охолодження - 6, в режимі пасивного охолодження - близько 20.
Контроль температури в приміщеннях
Системи опалення зазвичай оснащені автоматичним механізмом для покімнатного регулювання температури. Кімнатні термостати вимірюють поточну температуру в режимі опалення. Якщо поточна температура нижче заданої, термостати активують пристрій управління і вмикають обігрів. Для роботи в режимі охолодження, кімнатні термостати повинні бути або деактивовані, або замінені на універсальні пристрої - такі що підходять як для обігріву, так і для охолодження.
Кімнатний термостат реагує зворотно на режим охолодження. Якщо задана температура перевищує поточну, активується пристрій управління і вмикається генерація холоду.
Фактична ефективність вашої системи значною мірою залежить від її елементів. Максимально високого показника продуктивності можна досягти завдяки низькотемпературним системам поверхневого опалення й охолодження: “Тепла підлога”, “Тепла/Холодна стіна” та “Холодна стеля”. Принцип у них той самий: під стяжкою в підлозі або штукатуркою в стінах (стелі) намотані труби. Цими трубами циркулює теплоносій (вода). В залежності від температури теплоносія, взимку він обігріває приміщення, а влітку - охолоджує. Через велику площу намотаних труб, комфортна температура в приміщенні досягається меншою температурою теплоносія, ніж потрібно, наприклад, при опаленні радіаторами чи охолодженні кондиціонерами.
Розрахунки теплонадходжень і тепловтрат виконуються для кожної кімнати. Крім того, береться до уваги дизайн-проект. Якщо передбачено, що під стіною буде встановлено шафу, то вона буде перешкоджати обігріву/охолодженню через систему теплих стін. Якщо вільної площі буде недостатньо для підтримання бажаної температури, потрібно наперед передбачити альтернативні елементи - наприклад, фанкойли.
ОСОБЛИВОСТІ ВСТАНОВЛЕННЯ ТЕПЛОВОГО НАСОСА В ІСНУЮЧИХ БУДІВЛЯХ
Для нового будівництва можна відразу спроектувати й змонтувати продуману систему з максимальною продуктивністю теплового насоса. При проведенні модернізації існуючої системи опалення з радіаторами, неможливо досягнути такої ж ефективності, як з системами поверхневого опалення/охолодження. Щоб спростити встановлення систем поверхневого опалення при модернізації житлових будинків, виробники пропонують спеціальні тонкошарові теплі підлоги або панелі для стінових чи стельових поверхонь з невеликою висотою монтажу.
Опалення через систему “тепла стіна” може мати вищу температуру порівняно з теплою підлогою. Такі системи використовуються, якщо при модернізції системи опалення не хочеться знімати цінне підлогове покриття або площі теплої підлоги недостатньо для досягнення бажаної температури в приміщенні.
ОХОЛОДЖЕННЯ ТЕПЛОВИМ НАСОСОМ І ТОЧКА РОСИ
При використанні систем поверхневого охолодження будь-якого типу, важливо уникати падіння температури нижче точки роси. Утворення конденсату може спричинити структурні пошкодження поверхонь, виникнення плісняви чи появу грибка.
Щоб уникнути цього всього, температура подачі в режимі охолодження повинна завжди підтримуватися вище значення точки роси. Тому потрібно проводити моніторинг точки роси або ввести обмеження мінімальної температури подачі (наприклад, не нижче 18°С). Налаштувати це можна на розподільчій гребінці контуру опалення/охолодження за допомогою інтегрованого в систему індивідуального покімнатного керування температурою або через контролер теплового насоса. І це вагомий аргумент звертатися до перевіреної проектно-монтажної компанії: аби бути впевненим, що вам підберуть тепловий насос необхідної потужності та функціональності, правильно спроектують та налаштують систему поверхневого охолодження.
Не всі теплові насоси здатні охолоджувати. Не всі теплові насоси, які мають опцію охолодження, роблять це однаково ефективно. І для найефективнішого теплового насоса має значення, як саме змонтована система в будинку.
