Тепло для вашего дома

Загородный дом требует большого количества низкотемпературного тепла: это и вода, используемая для санитарных нужд, и теплый воздух для обогрева комнат. А разве плохо иметь теплые полы, причем не только в доме, но и в гараже или на площадке перед ним. Не помешает и обогрев карнизов: он исключит образование сосулек, которые, как известно, норовят упасть в самый неподходящий момент.

Но обязательно ли для этих целей сжигать топливо? Учитывая постоянный рост его стоимости, есть смысл обратить внимание на альтернативные системы отопления дома, такие, как тепловые насосы.

Что качает тепловой насос?

Вспомним второе начало термодинамики гласит: «Теплота самопроизвольно переходит от тел более нагретых к телам менее нагретым». А можно ли заставить тепло двигаться в обратном направлении? Да, но в этом случае нужно пойти на дополнительные затраты энергии, иначе говоря, совершить работу.

Тепловыми насосами как раз и называют системы, которые переносят тепло в обратном направлении, от менее нагретых тел (уличный воздух или грунт) к более нагретым (внутреннее пространство дома). Тепловой насос представляет собой парокомпрессионную холодильную установку, в которой, как в бытовом холодильнике или кондиционере, циркулирует хладагент. Работа компрессора в этой установке идет на перемещение тепла с улицы в дом: испаряясь в расположенном на улице теплообменнике хладагент набирает энергию, а, конденсируясь в теплообменнике внутри дома, отдает тепло воздуху или воде. Причем, затрачивая всего 1 кВт электрической мощности на привод компрессора, можно получить теплопроизводительность около 5 кВт (дополнительные 4 кВт «отбираются» от наружного воздуха или грунта).

Принцип работы теплового насоса

А если на улице жарко? Тогда тепловой насос несложно заставить работать в обратном направлении, используя его для охлаждения воздуха в помещении летом, как обычный кондиционер. Большинство тепловых насосов могут работать в режиме как отопления, так и охлаждения воздуха.

Отбирать тепло от уличного воздуха или грунта? Специалисты считают, что аэротермальные тепловые насосы предпочтительнее геотермальных, так как требуют меньших начальных капитальных вложений. Нет необходимости в полях теплосъема и в скважинах, а значит, не нужны дорогостоящие земляные работы и бурение скважин. Не нужны и многометровые трубы грунтовых теплообменников.

В Европе уже установлены миллионы систем с тепловым насосом, и рынок систем продолжает быстро расти благодаря возрастающему пониманию их явных преимуществ. Последние исследования показывают, что только за последние пять лет продажи систем с тепловым насосом удвоились. Чрезвычайно успешное применение в условиях холодного климата Скандинавии отражает растущую популярность таких систем отопления.

Тепловой насос: плюсы налицо

Системы отопления, основанные на применении теплового насоса, характеризуются экономичностью и отличаются экологической чистотой, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу. Среди достоинств теплового насоса указывают снижение капитальных затрат за счет отсутствия газовых коммуникаций, увеличение безопасности жилища благодаря отсутствию взрывоопасного газа, возможность одновременного решения с помощью одной установки задач отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования.

Во многих странах мира теплового насоса достаточно во все времена года. Климат России более суров, и зимой ему может потребоваться подмога. Для этого в домах устанавливают так называемые бивалентные системы отопления. Если моновалентные системы имеют один источник тепла, который полностью покрывает годичную потребность в отоплении, то бивалентные системы имеют в своем составе два источника тепла для расширения диапазона рабочих температур.

Например, тепловой насос справляется с работой до температуры наружного воздуха – 25 °С, а при дальнейшем понижении температуры в дополнение к нему подключается газовый или жидкотопливный котел для компенсации снижения производительности теплового насоса.

Наступает теплый ZUBADAN

Компанией Mitsubishi Electric разработаны системы серии ZUBADAN Inverter (на японском языке это слово означает «супер обогрев»). Тот факт, что производительность тепловых насосов, использующих для обогрева помещений низкопотенциальное тепло наружного воздуха, уменьшается при снижении температуры на улице, теперь перестает быть препятствием для их использования. теплопроизводительность систем серии ZUBADAN сохраняет номинальное значение вплоть до температуры наружного воздуха –15 °С. И лишь при дальнейшем понижении температуры (завод-изготовитель гарантирует работоспособность системы до температуры – 25 °С) теплопроизводительность начинает уменьшаться. Стабильную теплопроизводительность при понижении температуры наружного воздуха обеспечивает уникальная технология двухфазного впрыска хладагента в компрессор.

Система серии ZUBADAN Inverter (Mitsubishi Electric) в загородном доме

Стоит отметить возможность интеграции тепловых насосов Mitsubishi Electric в систему «умный дом». Снижение стоимости компьютерного оборудования и упрощение пользовательского интерфейса дают возможность каждому владельцу жилища создать систему жизнеобеспечения, которая наилучшим образом учитывает особенности жизни хозяина и при этом потребляет минимальное количество энергии.

Примером эффективности системы ZUBADAN Inverter служит опыт применения ее для отопления небольшого частного коттеджа в Ленинградской области общей площадью отапливаемых помещений 72 кв.м. Материалом стен дома был пенобетон толщиной 200 мм, стены были утеплены изнутри пеноплексом толщиной 35 мм и вагонкой, пол – пеноплексом толщиной 50 мм, а крыша – ватой URSA толщиной 100 мм.

В качестве источника тепла был применён наружный блок PUHZ-HRP71VHA мощностью 8,0…11,2 кВт с пропиленгликолем в качестве теплоносителя. Наружный блок подавал тепло на пластинчатый теплообменник, с которого циркуляционным насосом оно переносилось в радиаторные батареи, которые нагреваливоздух помещений.

За время осенней и зимней эксплуатации система отопления на базе теплового насоса ZUBADAN Inverter не имела аварийных остановок по причине неисправности оборудования. Система успешно выдержала морозы до –25 °С в конце января 2009 года — в помещениях коттеджа поддерживалась целевая температура +21°С.

Замеры электропотребления системы отдельным счетчиком показали, что в октябре средняя потребляемая мощность составляла 0,62 кВт при средней температуре воздуха 0 °С … +5 °С, в ноябре — 1,50 кВт при средней температуре воздуха – 3 °С …0 °С, и в декабре —1,89 кВт при температуре – 3 °С … – 8 °С.

Получилось, что для отопления дома система ZUBADAN Inverter потребляла электроэнергии меньше, чем один масляный радиатор.

Altherma: тепло от Солнца

Компания DAIKIN, японский производитель климатического оборудования, представила в числе новинок 2009 года расширенную линейку системы Altherma– современной системы отопления частных домов или квартир, использующей возобновляемые источники энергии. Тепловой насос, который лежит в основе системы, извлекает тепло из окружающего воздуха и переносит его в дом, обеспечивая отопление и снабжение горячей водой. Система Altherma нагревает в 3…5 раз эффективнее чем отопительные системы, работающие на электричестве. Отопительная система работает и при температурах ниже –15 °С за счет резервного электрического нагревателя, который встроен во внутренний гидроблок.

Система отопления Altherma (DAIKIN)

Использование системы Altherma позволяет владельцам частных домов сэкономить на традиционных источниках энергии (газ, уголь и т.д.), которые не только постоянно дорожают, но и являются вредными для окружающей среды.

Высокая энергоэффективность системы Altherma основана на удачном сочетании инверторного компрессора Daikin и возможностей, связанных с регулировкой заданной величины температуры, что обеспечивает точное соответствие выходной мощности системы требуемой фактической нагрузке при обогреве здания.

Элементы системы Altherma в помещениях дома:

1 – наружный блок,

2 – внутренний блок,

3 – бак горячей воды,

4 – фанкойл,

5 – низкотемпературный радиатор,

6 – горячая вода,

7 – система «теплый пол»

Система может применяться как для отопления и горячего водоснабжения загородных домов, так и для их охлаждения в летнее время. Наружный блок теплового насоса с инверторным управлением производительностью компрессора на хладагенте R-410a, работает на внутренний блок-гидромодуль, подающий с помощью встроенного насоса нагретую воду на «теплые полы» и низкотемпературные радиаторы. Догрев воды для ГВС производится в баке-аккумуляторе.

Для оптимизации баланса между инвестиционными и эксплуатационными расходами система Altherma может быть сконфигурирована тремя разными способами.

Первый способ (оптимальный для умеренного климата) – система Altherma рассчитывается на полное обеспечение требований к обогреву в самый холодный день года.

Второй способ (оптимален при холодном климате и использовании только электроэнергии) – система Altherma рассчитывается на типичную для зимнего периода температуру (т.е. на обеспечение 90-95% годовой потребности в отоплении), а в особо холодные дни (остальные 5-10%) дополнительно включаются обычные электронагреватели.

Третий способ – наряду с системой Altherma устанавливается дополнительно и другой отопительный прибор, работающий на традиционном топливе (например, жидкотопливный котел). Соединение источников может быть последовательным и параллельным. При последовательном соединении котел рассчитан на обеспечение только пиковых нагрузок, а при параллельном соединении он должен обеспечивать полную мощность в наиболее холодные дни года. Параллельная конфигурация рекомендуется для модернизации существующих систем отопления.

Полигоном для испытаний системы Altherma компания Daikin Europe N.V. сделала так называемый Daikin House, типичный жилой дом в Бельгии, площадью 153 кв.м. Дом оснащен более чем 180 датчиками, таймерами и клапанами, имитирующими различные тепловые нагрузки, которые могли бы создавать его обитатели.

Экспериментальный дом Daikin House в Бельгии, оснащенный системой Altherma

В доме-лаборатории установлены две Altherma: низкотемпературная на хладагенте R-410a и высокотемпературная система Altherma HT на углекислом газе. Эффективный обогрев помещений дома осуществляется вплоть до температур наружного воздуха –20 °С. Теплая вода производится с помощью теплового насоса Altherma, для увеличения энергоэффективности добавлены солнечная панель и бойлер объемом 300 л.

Водяной бак-аккумулятор системы Altherma

Испытания системы Altherma в странах с различными климатическими условиями (Скандинавии и Португалии, Бельгии и России) продемонстрировали отличные результаты по таким показателям, как комфорт, поддержание заданной температуры, низкое потребление электроэнергии и стабильное обеспечение горячей водой.

<