3 способа улучшить работу теплового насоса при модернизации отопления

Устанавливая тепловой насос для отопления при модернизации отопительной системы, в первую очередь, становится вопрос оправдания вложенных средств. При этом эффективность теплового насоса является определяющим показателем окупаемости.

Подробнее об эффективности теплового насоса читайте в статье: Эффективность теплового насоса

Обычно в каталогах производителей указываются достаточно высокие показатели производительности. Это дает повод ожидать от теплового насоса хорошей экономии средств на отопление и соответственно приемлемый срок окупаемости установки.

На практике же дела могут обстоять иначе. Иногда приходится слышать, что тепловой насос вовсе неэффективен и работает не лучше электрокотла. Чтобы окончательно развеять сомнения в этой статье мы разберемся, что необходимо учесть перед установкой теплового насоса для достижения оптимальной производительности и экономии энергоресурсов.

В качестве примера рассмотрим тепловой насос типа воздух-вода, поскольку он чаще всего применяется для модернизации уже существующей системы отопления.

Прежде всего температурный режим

Паспортная мощность, указанная производителем, соответствует определенным температурным точкам согласно ЕN 14511. Чаще всего для теплового насоса воздух-вода мощность указывается при режиме  А7/W35. Т.е. замеры проводят при температуре окружающего воздуха +7 °С (Air) и температуре в подачу отопительного контура +35 °С (Water).

В свою очередь, нормативная мощность отопительной системы, соответствует самому холодному периоду отопительного сезона при температуре воздуха  -22°С (для г. Киев). Как правило, при такой температуре в систему отопления на радиаторах подается теплоноситель с темперуой 75-80 °С. Чтобы удовлетворить эти условия прийдется покупать достаточно мощный тепловой насос, что будет совсем нерентабельно.

Однако для снижения затрат, производители рекомендуют подбирать мощность тепловогонасоса для отопления на среднюю температуру отопительного сезона. А чтобы не замерзнуть система отопления должна быть доукомплектована дублирующим нагревателем. Это может быть электрический, твердотопливный котёл и т.д. А в случае если тепловой насос устанавливается для экономии газа, рекомендуется оставить газовый котёл. Этот режим работы называться бивалентным режимом.

Подробнее о режимах работы и выборе мощности теплового насоса: solarsoul.net/rezhimy-raboty-i-moshhnost-teplovogo-nasosa

Этот принцип проектирования теплонасосных систем возможен благодаря тому, что в среднем температура воздуха ниже -10 °С встречается менее 7% всего периода отопительного сезона, а средняя температура воздуха +1,1°С. Поэтому бивалентный режим лучше всего подходит для тепловых насосов воздух-вода.

С температурным графиком для пиковой нагрузки средняя рабочая температура отопления будет равна 53 °С. Не смотря на это, работа теплового насоса при таких параметрах не будет такой эффективной.

Температурный график системы отопления 80/60 °С

Для достижения лучшей производительности, рекомендуется снизить значение температурного графика отопительной системы и приблизить его к паспортным данным теплового насоса. Другими словами, необходимо создать комфортные условия работы для теплового насоса.

Ниже мы рассмотрим некоторые способы, позволяющие добиться эффективной работы теплового насоса воздух-вода для отопления с минимальными затратами.

1. Термомодернизация

Термомодернизация это наиболее доступный и эффективный способ энергосбережения. Только утеплив здания можно добиться сокращения теплопотерь на 40-50%. Кроме снижения потребления основного энергоресурса, это позволит уменьшить температурный график системы отопления.

Отопительная нагрузка снизилась с 20 кВт до 13 кВт при утеплении стен и кровли дома.

Рассмотрим пример на отдельно взятой комнате с пиковой нормативной нагрузкой 2,4 кВт до термомодернизации. Для такой комнаты был подобран радиатор 22 типа шириной — 1600 мм и высотой 500 мм.

После термомодернизации тот же радиатор способен отопить комнату с температурным графиком 60/45 °С

Термомодернизация позволила снизить значение температурного графика без замены отопительных приборов с режима 80/60 °С до значения 60/45 °С.

Зависимость температуры подачи в систему отопления от наружной температуры воздуха

Как видно из графика температурных кривых, сильные морозы встречаются крайне редко. Поэтому рекомендуется подбирать мощность теплового насоса 70-80% от нормативной отопительной мощности. Такой  режим соответствует бивалентому режиму работы где пиковые нагрузки будут компенсированы существующим котлом.

Таким образом, тепловой насос мощностью 11 кВт при режиме A7/W35 будет иметь значение сезонной эффективности SCOP 2,2. При этом он способен покрыть до 97% традиционного энергоресурса. Соответственно удастся извлечь 14350 кВтч энергии из окружающей среды.

Сезонный коэффициент преобразования теплового насоса воздух-вода с температурным графиком отопления 60/45 °С

Если же тепловой насос будет установлен без модернизации — коэффициент SCOP будет равен 1,7 при экономии в 89%. Расчеты произведены для климатической зоны г. Киева.

Сезонный коэффициент преобразования теплового насоса воздух-вода с высокотемпературным графиком отопления 80/60 °С

2. Замена отопительных приборов

Если дом уже имеет достаточную теплоизоляцию или утеплить дом не представляется возможным, при этом радиаторное отопление рассчитано на все те же высокие 75 °С , то без замены отопительных приборов не обойтись. Однако, не обязательно все рушить и монтировать теплые полы. В большинстве случаев можно обойтись либо увеличением размеров радиатора, либо заменой радиатора на фанкойл.

Вариант замены радиатора на фанкойл

Фанкойлы при малых размерах имеют большую теплопроизводительность. Поэтому габариты отопительного прибора могут даже уменьшится. Единственный недостаток это возникновение шума при работе фанкойла.

Сезонный коэффициент преобразования теплового насоса воздух-вода с температурным графиком отопления 50/40 °С

3. Аксессуары к радиаторам

Так же улучшить работу теплового насоса с минимальными затратами возможно при помощи специальных низко шумных вентиляторов.

Производители заявляют, что такой девайс способен снизить температуру подачи в среднем на 10 °С, при этом шум выделяемый вентиляторами сопоставим с шумом от компьютера.

Согласно европейской сертификации энергоэффективности работа теплового насоса для отопления в сочетании с радиаторами имеющими температурный график выше 80/60 °С имеет наихудшую маркировку G. В наших климатических условиях сложно добиться класса выше B даже с системой теплых полов.

Класс энергоэффективности теплового насоса согласно европейской классификации

Очевидно, что только комплексное решение позволит получить максимальную выгоду от применения теплового насоса. Конечно, полная реконструкция системы отопления  не всегда будет оправдана,  и не всегда возможно в уже жилом доме установить систему теплых полов. Однако применяя некоторые вышеперечисленные методы, возможно снизить температурный график, что позволит достичь приемлемой эффективности с минимальными затратами.