Типы тепловых насосов для отопления: виды, преимущества и применение

Вы решили качественно модернизировать свою систему отопления и добавить возможность ГВС (горячее водоснабжение) и кондиционирования, или подбираете оборудование, которое решило бы все задачи для проекта дома наилучшим образом? Естественно, Ваш выбор - тепловой насос. Альтернатив просто нет. Это энергоэффективное единое техническое решение для отопления, подогрева воды и охлаждения помещений.

Первым шагом для обеспечения отопления станет важный вопрос – какой тип теплового насоса (ТН) лучше всего подходит для Ваших целей. Точнее, какой источник возобновляемой энергии наиболее рационально и экономически выгодно применить для Вашего проекта: грунт, воду или атмосферный воздух. 
По этому признаку различают следующие основные типы ТН: грунтовые (грунт-вода), водяные (вода-вода) и воздушные (воздух-вода или воздух-воздух). Рассмотрим особенности применения каждого из этих типов.

В такой системе тепло извлекается из грунта, и далее передается в контур отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Температура приповерхностного слоя земли или на глубине всегда положительна, поэтому такой тип оборудования является идеальным вариантом со стабильной продуктивностью на протяжении всего года. Но реализовать проект можно при наличии некоторых предпосылок.
Как работает такое оборудование, и как оно обустроено? У дома есть значительное пространство – земельный участок, где на глубину (больше, чем глубина промерзания для данного региона) укладываются трубы горизонтального коллектора. Их можно уложить в траншеи или в котлован, вырытые экскаватором. Места укладки в дальнейшем не стоит засаживать деревьями, поскольку земля здесь должна качественно прогреваться солнцем. 

Если участок около дома невелик, можно бурить несколько, удаленных вглубь на 6-8 метров, вертикальных скважин; глубина (до 40м и глубже) и количество скважин зависят от геологического строения грунта. Лучше всего подходят влажные и проходимые для бурения породы грунта. В качестве источника тепла также может использоваться пруд или водоем достаточного объема, куда для теплосъема на глубину укладываются кольца трубного коллектора. Главное, чтобы водоем зимой не промерзал на всю глубину.

 Минусы

• Стоимость оборудования и всех установочных работ обойдется дороже, чем для водяных или воздушных тепловых насосов, но зато годичное энергопотребление – минимально по сравнению с другими типами ТН;
• Трудные монтажные работы – без опытных специалистов, которые уже устанавливали такую систему, не обойтись.

Преимущества 

• 100% покрытие нагрузок по отоплению, подогреву воды и охлаждению дома; 
• Максимальное снижение энергозатрат при использовании низкотемпературных систем отопления; 
• Стабильно очень высокий COP; 
• Тихая работа; 
• Легкое энергоэффективное управление; 
• Экологическая чистота; 
• Электро- и пожаробезопасность; 
• Безотказная работа на протяжении десятков лет.

Большим преимуществом является то, что для размещения данного оборудования не нужны топочная, согласования проекта, разрешения и постоянный контроль.

Окружающий воздух – неиссякаемый источник тепловой энергии. Даже при небольших минусовых температурах воздушный тепловой насос извлекает тепло из наружного воздуха и многократно преумножает его, передавая воде в системе отопления и ГВС. Расходуя 1кВт электроэнергии, мы получаем до 5 кВт тепла! Но эффективность работы теплового насоса воздух-вода зависит от наружной температуры: чем ниже температура «за бортом», тем больше энергии расходуется для извлечения нужного количества тепла. Он будет работать и при -25°C, но с гораздо низшей эффективностью. Поэтому при выборе «воздушника» учитываются климатические условия региона, среднегодовые температуры и количество морозных дней в году. 
Эффективнее и рациональнее будет использовать такое оборудование с переключением на альтернативную систему – например, электронагреватель, газовый или твердотопливный котел. Устанавливая воздушный тепловой насос, при синхронизации системы с газовым отоплением достигается максимальная экономия энергоресурсов, ведь теперь котел включится всего пару дней в году. Хотя возможна и работа воздушного ТН как основного источника тепла с переключением в морозные дни на встроенный электронагреватель. Вариаций может быть много.

Поэтому для таких ТН, как и, впрочем, для остальных типов, немаловажным является выбор низкотемпературных нагревательных контуров, таких как теплый пол или система фанкойлов. Здесь нет нерегулируемых конвекционных потоков, и наиболее комфортные температурные условия создаются в зоне пребывания людей, а не под потолком. Система с фанкойлами - наиболее удачный выбор для кондиционирования помещений летом. 

Отметим, что воздушник состоит из одного или нескольких блоков, причем, блок с вентилятором устанавливается снаружи дома, а внутренний тихий – компактно на стене или на полу. Существует исполнение теплового насоса со встроенным  баком для ГВС, или с отдельно стоящими бойлерами, или баками-накопителями. Воздушники с успехом используются для подогрева воды и в бытовых условиях, и для бассейна, и для производства. Могут устанавливаться и работать с радиаторами, теплым полом и фанкойлами, в каскаде для получения нужной мощности по теплу / холоду.

Применяются

Для установки в частных и многоквартирных домах, офисах, лечебных и учебных учреждениях, гостиницах, пансионатах и админ. зданиях. 

Минусы

• Такие тепловые насосы полностью зависят от температуры воздуха на улице;
• Потребуется установка альтернативного отопления на случай очень холодных дней;
• Чем ниже температура окружающей среды (минусовая), тем больше снижается энергоэффективность системы.

Преимущества

• Более половины из всех устанавливаемых ТН – воздушные. Они применяются в новостройках и при модернизации систем отопления и ГВС; 
• У них самая низкая стоимость оборудования и монтажных работ, быстрая окупаемость. 
• Это высокоэффективное энергосберегающее оборудование с высоким COP;
• Нет особых требований по размещению внутренних и наружных блоков;
• Монтаж простой и быстрый;
• Они интегрируются в существующую схему отопления и ГВС, 
• Управляют работой нескольких контуров отопления и дополнительным котлом или нагревателем.

Как работают модели типа 'воздух-воздух'? Тепло наружного воздуха от внешних блоков передается хладагенту, циркулирующему в замкнутом контуре, а от него - воздуху, который далее подается в каждое помещение через внутренние настенные / напольные блоки фанкойлов. По комфортности, такие установки проигрывают схемам «воздух-вода». 

Применяются

Они больше подходят для помещений с временным пребыванием людей – для дач или загородных коттеджей, производственных участков, складов или коммерческих помещений. 

Минусы

• Более энергозатратны и создают шум;
• Для подогрева воды используются дополнительные модули;
• Не интегрируются в схемы с другими источниками тепла;
• Потоки воздуха неравномерно могут прогревать нужные зоны помещений;
• Требуют более длительной работы, т.к. оборудование не обладает инерцией.

Преимущества

• Быстро прогревают помещение;
• Самая низкая стоимость оборудования и монтажа;
• Нет нужды подстраиваться под окружающие возможности: не нужен водоем, не надо бурлить к грунтовым водам, не нужно подбирать підходящий грунт;
• Быстрая окупаемость;
• Работа на кондиционирование летом.

Если необходимы максимум комфорта, стабильная продуктивность на протяжении всего года и наименьшие эксплуатационные затраты, а следовательно, и минимум подводимой к дому энергомощности – это грунтовые тепловые насосы. Но для реализации этого проекта нужно выполнение условий, перечисленных выше, где стоимость работ сопоставима со стоимостью оборудования.
Судя по статистике уже реализованных в мире проектов – для большинства объектов подходит именно воздушный тепловой насос «воздух-вода». Это минимальные капиталовложения при максимальной функциональности и оптимальных энергозатратах. Нужно только правильно подобрать модель. Учитываются характеристики здания, нужные функции (отопление, ГВС, кондиционирование), необходимая температура в системе отопления (для теплого пола +35…+45 °C, для радиаторов до +65…+80°C), нужное количество горячей воды, возможность присоединения других источников тепла (солнечных коллекторов, котлов) и прочие условия. В любом случае, подбор теплового насоса согласовывайте со специалистами.

Итог – какой тип теплового насоса выбрать зависит от Ваших возможностей, особенностей окружающей среды и климата, пожеланий.