3 способи покращити роботу теплового насоса при модернізації опалення

Встановлюючи тепловий насос для опалення під час модернізації опалювальної системи, насамперед стає питання виправдання вкладених коштів. При цьому ефективність теплового насоса є визначальним показником окупності.

Зазвичай у каталогах виробників зазначаються досить високі показники продуктивності. Це дає привід очікувати від теплового насоса хорошої економії коштів на опалення і відповідно прийнятний термін окупності установки.

Насправді ж справи на практиці можуть бути інакше. Іноді доводиться чути, що тепловий насос зовсім неефективний і працює не краще за електрокотел. Щоб остаточно розвіяти сумніви у цій статті, ми розберемося, що необхідно врахувати перед встановленням теплового насоса для досягнення оптимальної продуктивності та економії енергоресурсів.

Як приклад розглянемо тепловий насос типу повітря-вода, оскільки він найчастіше застосовується для модернізації існуючої системи опалення.

Насамперед температурний режим

Паспортна потужність, зазначена виробником, відповідає певним температурним точкам згідно ЕN 14511. Найчастіше для теплового насоса повітря-вода потужність вказується при режимі А7/W35. Тобто. виміри проводять при температурі навколишнього повітря +7 ° С (Air) та температурі в подачу опалювального контуру +35 ° С (Water).

У свою чергу, нормативна потужність опалювальної системи відповідає найхолоднішому періоду опалювального сезону при температурі повітря -22°С (для м. Київ). За такої температури в систему опалення на радіаторах подається теплоносій з температурою 75-80 °С. Щоб задовольнити ці умови, доведеться купувати досить потужний тепловий насос, що буде зовсім нерентабельно.

Однак для оптмізації витрат виробники рекомендують підбирати потужність теплового насоса для опалення на середню температуру опалювального сезону. А щоб не замерзнути, система опалення повинна бути доукомплектована дублюючим нагрівачем. Це може бути електричний, твердопаливний котел і т.д. А якщо тепловий насос встановлюється для економії газу, рекомендується залишити газовий котел. Цей режим роботи називається бівалентним.

Цей принцип проектування теплонасосних систем актуальний завдяки тому, що в середньому температура повітря нижче -10 °С зустрічається менше ніж 7% всього періоду опалювального сезону, а середня температура повітря +1,1 °С. Оскільки зовнішня температура безпосередньо впливає на ККД повітряного теплового насоса, бівалентний режим найкраще підходить в цьому випадку.

З температурним графіком для пікового навантаження середня робоча температура опалення дорівнюватиме 53 °С. Незважаючи на це, експлуатація теплового насоса за таких параметрів не буде ефективною.

Температурний графік системи опалення 80/60 °С

Для досягнення кращої продуктивності рекомендується знизити значення температурного графіка опалювальної системи та наблизити його до паспортних даних теплового насоса. Іншими словами, необхідно створити комфортні умови для теплового насоса.

Нижче ми розглянемо деякі способи, що дозволяють досягти ефективної роботи теплового насоса повітря-вода для опалення з мінімальними витратами.

Термомодернізація

Термомодернізація це найбільш доступний та ефективний спосіб енергозбереження. Тільки утепливши будівлю можна досягти скорочення тепловтрат на 40-50%. Окрім зниження споживання основного енергоресурсу це дозволить зменшити температурний графік існуючої системи опалення.

Опалювальне навантаження знизилося з 20 кВт до 13 кВт при утепленні стін та покрівлі будинку

Розглянемо приклад на окремо взятій кімнаті з піковим нормативним навантаженням 2,4 кВт до термомодернізації. Для такої кімнати був підібраний радіатор 22 типу завширшки – 1600 мм і висотою 500 мм.

Після термомодернізації той же радіатор здатний опалити кімнату з температурним графіком 60/45 °С.

Термомодернізація дозволила зменшити значення температурного графіка без заміни опалювальних приладів з режиму 80/60 °С до значення 60/45 °С.

Залежність температури подачі системи опалення від зовнішньої температури повітря

Як видно з графіка температурних кривих, сильні морози трапляються вкрай рідко. Тому рекомендується вибирати потужність теплового насоса 70-80% від нормативної опалювальної потужності. Такий режим відповідає бівалентному режиму роботи де пікові навантаження будуть компенсовані існуючим котлом.

Таким чином, тепловий насос потужністю 11 кВт за режиму A7/W35 матиме значення сезонної ефективності SCOP 2,2. При цьому він може покрити до 97% потреб в опаленні. Відповідно вдасться витягти 14350 кВтг енергії із навколишнього середовища.

Сезонний коефіцієнт перетворення теплового насоса повітря-вода з температурним графіком опалення 60/45 °С

Якщо ж тепловий насос буде встановлений без модернізації – коефіцієнт SCOP дорівнюватиме 1,7 при економії в 89%. Розрахунки зроблено для кліматичної зони м. Києва.

Сезонний коефіцієнт перетворення теплового насоса повітря з високотемпературним графіком опалення 80/60 °С

Заміна опалювальних приладів

Якщо будинок вже має достатню теплоізоляцію або утеплити будинок неможливо, при цьому радіаторне опалення розраховане на ті самі високі 75 °С, то без заміни опалювальних приладів не обійтися. Однак, не обов’язково все руйнувати та монтувати теплі підлоги. Найчастіше можна обійтися або збільшенням розмірів радіатора, або заміною радіатора на фанкойл.

Варіант заміни радіатора на фанкойл

Фанкойли за малих розмірів мають велику теплопродуктивність. Тому габарити опалювального приладу можуть навіть зменшитись. Єдиний недолік – це виникнення шуму при роботі фанкойлу.

Сезонний коефіцієнт перетворення теплового насоса повітря-вода із температурним графіком опалення 50/40 °С

Наведені значення не враховують енергії, яку тепловий насос витрачає для режиму розморожування зовнішнього блоку і споживання електроенергії фанкойлами. Тому реальна ефективність теплонасосної системи може бути нижчою. Ці розрахунки дають загальні розуміння про реальну картину, яку можна досягнути під час модернізації існуючої системи. Жодної 4-х кратної економії в даному випадку на жаль досягти не вийде. Однак доцільність модернізації все ж таки є при комплексному підході.

3. Аксесуари до радіаторів

Також покращити роботу теплового насоса з мінімальними витратами можливо за допомогою спеціальних низько шумних вентиляторів.

Виробники заявляють, що такий девайс здатний знизити температуру подачі в середньому на 10 ° С, при цьому шум, що виділяється вентиляторами, можна порівняти з шумом від комп’ютера.

Відповідно до європейської сертифікації енергоефективності робота теплового насоса для опалення в поєднанні з радіаторами, що мають температурний графік вище 80/60 °С, має найгірше маркування G. У наших кліматичних умовах складно досягти класу вище B навіть із системою теплої підлоги.

Клас енергоефективності теплового насоса згідно з європейською класифікацією

Звичайно, повна реконструкція системи опалення не завжди буде виправдана, і не завжди можливо в уже житловому будинку встановити систему теплої підлоги. Однак застосовуючи деякі перераховані вище методи, можливо знизити температурний графік, що дозволить досягти прийнятної ефективності з мінімальними витратами.