Який тепловий насос кращий?

Вибір теплового насоса: ключові аспекти розгляду

У період технологічного прогресу, значну увагу приділяється поліпшенню інженерних рішень, особливо у сфері опалення. Теплові насоси є одним з таких рішень, що виділяється ефективністю використання енергії.

Тепловий насос - це пристрій, що перетворює низькотемпературну енергію з навколишнього середовища на тепло для опалення. Розрізняють декілька основних типів теплових насосів:

1. Аеротермальні системи, що включають варіанти "повітря-повітря" та "повітря-вода".
2. Гідротермальні системи, що працюють за принципом "вода-вода".
3. Геотермальні установки, засновані на використанні тепла ґрунту ("ґрунт-вода").

Аеротермальні теплові насоси

Система "повітря-повітря" схожа на традиційні кондиціонери і складається з внутрішнього і зовнішнього блоків, з'єднаних мідною магістраллю для циркуляції холодоагенту. Взимку зовнішній блок нагріває холодоагент, витягаючи тепло з повітря, а влітку охолоджує його. Внутрішній блок відповідає за регулювання температури в приміщенні і може бути виконаний у різних формах: настінний, підлоговий, канальний, касетний та стельовий.

Ці пристрої найкраще підходять для використання у регіонах із теплим кліматом. В умовах низьких температур, характерних для України, ефективність аеротермальних теплових насосів знижується, тому їх не рекомендується використовувати як єдине джерело опалення. Найкраще використовувати такий насос у парі з резервним джерелом тепла у вигляді електро, газового або твердопаливного котла для використання в холодні дні пікових.

Теплові насоси "повітря-вода"

У світі сучасних опалювальних рішень теплові насоси "повітря-вода" вирізняються своєю багатофункціональністю. Вони здатні вирішувати три основні завдання:

1. Забезпечення гарячого водопостачання.
2. Опалення приміщень.
3. Охолодження повітря.

Такі агрегати вирізняються високою енергоефективністю, оскільки вони використовують повітря — доступне та відновлюване джерело енергії.

Принцип роботи теплового насоса полягає в перетворенні енергії повітря на тепло для нагріву води, яка потім розподіляється по різних системах в будинку. 

Можливі варіанти використання включають:

• Систему "тепла підлога" для рівномірного опалення.
• Фанкойли, що забезпечують опалення в холодну пору та охолодження влітку.
• Внутрішньопідлогові конвектори, що ідеально підходять для приміщень з панорамними вікнами, працюють як на опалення, так і на охолодження.
• Бойлер для гарячого водопостачання.

Теплові насоси типу "повітря-вода" створюють комфортні умови в житлових та робочих приміщеннях цілий рік.

Теплові насоси "грунт-вода"

В арсеналі сучасних опалювальних систем особливу увагу займають теплові насоси типу "грунт-вода". Вони ефективно використовують температуру ґрунтових вод, що робить їх ідеальним рішенням для місць з доступною водоймою.

Установка такої системи передбачає буріння свердловин для доступу до ґрунтових вод, що потребує спеціальних дозволів від контролюючих органів. Ключовим фактором успішності є якість використовуваних ґрунтових вод, оскільки воно безпосередньо впливає на довговічність та ефективність системи.

Ці насоси виконують три основні функції:

• Подача гарячої води (ГВП).
• Опалення приміщень.
• Охолодження.

Теплові насоси "грунт-вода" особливо підходять для великих будинків площею понад 200 м2. Завдяки постійній температурі ґрунту близько +12°С, вони забезпечують стабільне та комфортне теплопостачання.

Порівняно з аеротермальними теплонасосами, геотермальні системи вимагають великих початкових інвестицій через необхідність проведення земляних робіт, таких як буріння свердловин та встановлення зондів.

Ключові аспекти підбирання теплового насоса

При виборі теплового насоса (ТН) для вашого будинку важливо враховувати ряд факторів, що визначають його ефективність і відповідність вашим потребам:

1. Теплоізоляція об'єкта: Рівень утеплення будівлі впливає на тепловтрати, що критично для вибору ТН.
2. Вимоги до опалення та охолодження: Розміри площі, що обслуговується, визначають необхідну потужність обладнання.
3. Кліматичні характеристики регіону: Середньорічна температура та особливості погоди впливають на вибір моделі ТН та її ефективність.
4. Геологія та ґрунтові умови: Важливі при встановленні геотермальних насосів.
5. Простір для встановлення: Необхідність проведення земляних робіт потребує достатнього простору на ділянці.
6. Частота використання: Від цього залежить вибір моделі та її енергоефективність.

Теплові насоси розрізняються за функціоналом і підходять не для всіх завдань:

• Не всі моделі ТН здатні забезпечити необхідну потужність для повноцінного опалення.
• Кондиціювання: Повітряні ТН найчастіше мають цю функцію, тоді як для ґрунтових моделей потрібні додаткові пристрої.
• Гаряче водопостачання (ГВП): Можна реалізувати через вбудований водонагрівач або підключення до зовнішнього бойлера.
• Універсальні моделі: Поєднують у собі опалення та ГВП.

Режими роботи ТН:

• Автоматичний режим: Забезпечує самостійну підтримку комфортних температур та керування системами опалення.
• Енергозберігаючий режим: Мінімізує споживання електроенергії, що можливе з використанням спеціальних датчиків.
• Бівалентний режим Комбінує роботу теплового насоса з іншими джерелами тепла.

Оптимізація енергоефективності під час використання теплових насосів

Теплові насоси є високоефективним рішенням для сучасного будинку, але їхня ефективність залежить від ряду факторів:

1. Теплоізоляція будівлі: Щоб мінімізувати тепловтрати, необхідно забезпечити високий рівень теплоізоляції зовнішніх стін та даху.
2. Ефективність віконних систем: Високоякісні склопакети відіграють ключову роль у утриманні тепла всередині приміщення.
3. Система вентиляції з рекуперацією тепла: Це дозволяє утримувати тепло всередині приміщення, запобігаючи його втратим при провітрюванні.
4. Низькотемпературні системи опалення: Теплові насоси найбільш ефективні при використанні з системами "тепла підлога", що працюють при температурі до 45°С.
5. Багатофункціональність: Теплові насоси можуть забезпечувати опалення, охолодження та гаряче водопостачання (ГВП).

Теплові насоси оптимально працюють за помірних температур. В умовах сильних морозів системи "тепла підлога" можуть вимагати додаткового джерела тепла. Важливо стежити, щоб поверхня підлоги не надто гаряча, щоб уникнути дискомфорту.

Інтеграція теплового насоса в опалювальну систему

Поєднання теплового насоса з іншими джерелами опалення може забезпечити баланс між енергоефективністю та комфортом в екстремальних погодних умовах.

При плануванні встановлення теплового насоса (ТН) в енергоефективному будинку ключовим кроком є теплотехнічний аналіз. Цей аналіз включає оцінку будівельних матеріалів, теплопровідності стін та ефективності сонцезахисту вікон. На основі цих даних визначається загальний рівень тепловтрат будинку.

Визначення необхідної потужності теплового насосу

Розрахунок потужності ТН починається з оцінки тепловтрат. Для стандартно утепленого будинку використовують коефіцієнт 0,05 кВт/м², помножений на загальну площу житла. До цього значення додається розрахункова потужність для гарячого водопостачання (ГВП), виходячи з норми 0,25 кВт на особу.

Підсумкова потужність теплового насоса розраховується за такою формулою:

Ртн = (Роб) × (Тв – Тб) / (Тв – Тн), де

• РТН - шукана потужність ТН.
• Роб – сумарна потреба у потужності.
• Тв – температура усередині приміщення.
• Тб - бівалентна точка (температура переходу на додаткове джерело тепла).
• Тн – зовнішня температура.

Точні теплові розрахунки мають вирішальне значення ефективної роботи системи опалення з урахуванням теплового насоса.

Рішення для домашнього опалення

Вибір теплового насоса потребує уваги до типу будівлі. Для новобудов варіанти опалення можуть включати теплові насоси, але враховуються фактори як розмір будинку та його енергоефективність. Великі будинки можуть потребувати геотермальних насосів для ефективного опалення. Важливо також оцінити можливості інвестицій у систему.

Перехід на тепловий насос у старих будинках часто нераціональний. Прикладом є системи з газовими котлами і радіаторами, призначеними для високих температур. У таких випадках СОР (коефіцієнт продуктивності) теплового насоса буде низьким. Це означає, що, незважаючи на зниження експлуатаційних витрат, загальна енергоефективність системи виявиться недостатньою. Системи, не призначені для роботи з тепловими насосами, наприклад без теплих підлог, не забезпечать очікуваної ефективності.

Рекомендації щодо вибору теплових насосів для умов України

У контексті кліматичних умов України при виборі теплових насосів особливу увагу варто приділити двом типам: повітряно-водяним та геотермальним.

Повітряно-водяні теплові насоси ідеально підходять для об'єктів із площею до 200 м², включаючи квартири та приватні будинки. Однак, слід враховувати, що їхня ефективність варіюється в залежності від зовнішньої температури. Ці насоси залишаються ефективними, поки температура не опуститься нижче -7°С. У холодні зимові місяці в Україні може знадобитися додаткове джерело опалення, як-от електричний або газовий котел.

Геотермальні теплові насоси рекомендуються для будинків площею понад 200 м2. Ці насоси забезпечують стабільне та ефективне опалення завдяки постійній температурі землі (+12°С) протягом усього року. Геотермальні насоси здатні функціонувати навіть за температури повітря до -22°С, забезпечуючи комфортні умови без необхідності додаткових джерел тепла.