Что такое воздушный тепловой насос – устройство и возможности

Экономичные системы обогрева дома вытесняют традиционные виды отопления с использованием газа, твердого топлива и электричества. Воздушный тепловой насос – это одно из наиболее популярных альтернативных решений.

Среди преимуществ, можно отметить низкую, по сравнению с геотермальными установками, стоимость, возможность использования при создании новых систем отопления и реконструкции старых. Тепловой насос особенно востребован в системах «пассивный дом» – жилых помещений, сконструированных по принципу минимальных затрат тепла и внедрения энергосберегающих технологий.

Что такое воздушный теплонасос

Простейший тепловой насос был спроектирован еще в 1852 году и получил название «умножитель тепла». Лорд Кельвин открыл основополагающие принципы действия, которые легли в основу всего современного отопительного оборудования.

Согласно законам физики, тепло передается от нагретого тела к тому, что имеет меньшую температуру. Но, возможен обратный процесс, при условии использования для этого дополнительной энергии.

Немного позже был открыт принцип обратного цикла Карно. Вещество, при испарении, поглощает тепло, а после конденсации на поверхности, отдает его. Именно этот закон лежит в основе холодильников и кондиционеров. Низкотемпературный воздушный теплонасос работает как эти бытовые приборы, только в «обратную сторону».

Некоторые производители кондиционеров используют этот принцип, предлагая потребителю кондиционеры, способные работать на обогрев помещения. Но системы кондиционирования имеют низкий КПД при отрицательных температурах, так как основным предназначением техники является охлаждение, а не нагрев.

Низкотемпературные воздушные тепловые насосы для отопления дома, работают, используя этот физический закон. Как отопление осуществляется на практике?

• • Любое, даже охлажденное тело, имеет высоко или низко потенциальную энергию. Даже при отрицательной температуре, в воздухе содержится определенное количество тепла. При -15°С, теплее, чем при -25°С. При -5°С, еще больше тепла находится в воздухе. Принцип работы воздушного теплового насоса позволяет извлечь то небольшое количество тепловой энергии, которое остается в зимнее время года и передать его в помещение.

• • В наружном блоке, установленном на улице, расположен змеевик с испарителем. Внутри контура циркулирует фреон – жидкость, которая свободно переходит в газообразное состояние и обратно. Фреон испаряют, при этом поглощается то тепло, которое остается даже при отрицательных температурах.

• • Газ поступает в компрессор. В компрессоре создается высокое давление и условия для преобразования фреона обратно в жидкость.

• • Под давлением, фреон разогревается и поступает в конденсатор. В блоке газ окончательно становится жидкостью, отдав при этом все тепло, которое получил во внешнем блоке, установленном на улице.

• Фреон, по замкнутому контуру, обратно возвращается в испаритель.

Существует зависимость тепловой мощности воздушно-водяного теплового насоса от температуры наружного воздуха. По этой причине, производители предусматривают подключение к тепловому насосу дополнительного отопительного оборудования, которое компенсирует недостатки тепловой энергии при падении наружной температуры ниже -15°С. Работа в условиях холода продолжается, хотя и с меньшей эффективностью.

Тепловые воздушно-водяные насосы

Бытовые системы теплоснабжения и ГВС, на базе воздушных теплонасосов, очень эффективны для применения в умеренных широтах РФ. Средний СОР (коэффициент преобразования) 3. Получается, что на каждый потраченный 1кВт, приходится 3 кВт продуцируемой тепловой энергии.

Принцип работы такой же, как и в насосах других модификаций, но с определенными отличиями:

• • Конденсатор располагают внутри бойлера накопителя, соединенного с системой отопления и ГВС.

• • Тепло, выделяемое при конденсации фреона, используется для косвенного нагрева теплоносителя.

• С помощью циркуляционного насоса, нагретый теплоноситель поступает в систему ГВС и отопление.

Интенсивность нагрева теплоносителя варьируется от +30°С до +60°С. При температуре ниже -15°С, включается комбинированное теплоснабжение с воздушным теплонасосом, что незаменимо в условиях холодного климата. Недостаток тепла компенсирует любой котел (электричество, газ, дрова).

Теплонасосы воздушного отопления

Теплонасосы воздушного отопления используются для обогрева отдельных помещений. Принцип работы во многом напоминает тот, что использует тепловентилятор, только функцию греющей спирали играет конденсатор.

Корпус внутреннего блока теплонасоса похож на кондиционер и также может работать на воздушное отопление и охлаждение.

Потребителю предлагаются различные решения вопроса обогрева:

1. 1. Установка отдельных независимых обогревателей.

1. Монтаж нескольких теплонасосов, объединенных в единую сеть.

Теплонасосы, отапливающие помещение посредством теплого воздуха, имеют следующие преимущества:

• • Максимальный КПД – отсутствие необходимости в предварительном нагреве теплоносителя приводит к более экономичному расходу электроэнергии. Воздух нагревается всего до температуры 20-40°С, а это в свою очередь обеспечивает больший коэффициент СОР, равный 4.

• • Быстрый прогрев здания – теплый воздух начинает поступать в помещение через несколько секунд после включения.

• Универсальность – оборудование можно использовать летом как кондиционер. В базовой комплектации предусмотрена функция охлаждения помещения.

При достижении критичной для работы отрицательной температуры, происходит автоматическое включение резервного источника тепла при использовании воздушного ТН. Таким образом, удается компенсировать недостаток тепловой энергии.

В чем отличие кондиционера и воздушного ТН

Действительно, теплоснабжение помещений воздушными тепловыми насосами в условиях холодного климата во многом напоминает обогрев с помощью обычных кондиционеров. Используются внутренние и внешние блоки, схожего строения. Даже во внутреннем устройстве много похожего. Разница заключается в том, что воздушные ТН внутреннего размещения более эффективны при нагреве, чем при охлаждении, а кондиционеры, наоборот.

Почувствовать отличие можно, сравнив некоторые характеристики оборудования. Кондиционер перестает работать на обогрев уже при температуре около -5°С. Рабочий режим тепловых насосов от -25°С до +45°С.

Так как существует тенденция к совершенствованию воздушных теплонасосов для «пассивных» домов, скоро, для широкого круга потребителя станут доступны модели оборудования, способные сохранять работоспособность при падении температуры до -32°С.

Отличие воздушного ТН от кондиционера заключается в разных технических характеристиках, хотя между ними много похожего.

Как подобрать воздушный теплонасос

Выбор воздушного ТН не настолько сложен, как может показаться с первого взгляда. При подборе подходящей модели, следует ориентироваться на следующие параметры:

Дополнительно определяют, какой вид котла будет использоваться в качестве резервного источника тепла. Как показывает практика, наиболее популярным остается воздушное отопление с подключением электрического котла, что позволяет полностью обойтись без газа.

Какой марки выбрать теплонасос воздушного типа

Если проанализировать отзывы о воздушных тепловых насосах, достаточно легко определить производителей оборудования, пользующихся наибольшим спросом у отечественного потребителя:

• • Stiebel Eltron – немецкая компания, начавшая свой путь с изобретения кипятильника. Со временем, ассортимент продукции постоянно расширялся. На сегодняшний день, Stiebel Eltron является лидером в производстве водонагревательной и отопительной техники. Компания предлагает два вида тепловых насосов: геотермальные и воздушные, работающие на нагрев теплоносителя и воздуха.

• • Viessmann – еще один немецкий производитель, имеющий более 30 летний опыт в производстве воздушных насосов. Наибольшей похвалы заслуживают станции Viessmann, подключающиеся к водяному контуру отопления. В качестве достоинств – наличие погодозависимых датчиков управления и множество дополнительных функций, доступных в базовой комплектации.

• • Mitsubishi – японская корпорация, впервые использовавшая технологию Zubadan. Решение позволило увеличить СОР (являющийся самым высоким среди аналогичного оборудования) и расширить сферы применения. Компания Mitsubishi одна из первых предложила потребителю кондиционеры, работающие на нагрев и воздушные тепловые насосы. Постоянно внедряются новые технологии увеличивающие сферу применения продукции.

• Vaillant – компания разработала целую серию экономичного оборудования geoTHERM. В ассортименте представлено оборудование, извлекающее тепло из земли, воды, воздуха и солнечных лучей. Продукция Vaillant максимально адаптирована для использования в условиях РФ.

Стоимость воздушного ТН с установкой

Дороже всего стоят тепловые насосы, обогревающие помещение посредством теплоносителя. Оборудование обойдется приблизительно от 80 тыс. руб. (производительность 4,5 кВт), до 800 тыс. руб. (18.5 кВт). Тепловые насосы воздушного обогрева, обойдутся от 50 тыс. руб. (на 4 кВт) до 120 тыс. руб. (на 8 кВт). А для того, чтобы посчитать сколько стоит воздушный тепловой насос Thermia Atec вы можете обратиться к менеджерам перейдя по ссылке.

Стоимость монтажа воздушного ТН рассчитывается индивидуально, исходя из технических параметров помещения и других факторов.

Срок службы оборудования составляет не менее 20 лет. Установленное оборудование самоокупается уже через 3-5 отопительных сезонов, в зависимости от интенсивности эксплуатации.

Плюсы и минусы использования воздушных теплонасосов

Буквально 5 лет назад, отечественный потребитель практически не имел опыта отопления зданий зимой с помощью воздушных тепловых насосов. Приходилось довольствоваться высказываниями и исключительно положительными комментариями, расположенными на сайтах различных производителей техники, что не давало ясное представление о возможностях оборудования. С тех пор появился определенный опыт использования, позволивший выявить не только преимущества, но и недостатки воздушных ТН.

Преимущества

• • Преимущества эксплуатации воздушно-водяных тепловых насосов – главным достоинством является полная независимость от газового отопления. В некоторых регионах РФ, только подведение трубопровода к дому, обходится дороже, чем покупка и монтаж теплового насоса. Не требуются разрешения на ввод в эксплуатацию.

• • Системы предназначены для установки в условиях «пассивного дома». Следовательно, изначально сконструированы для экономного отопления дома и нагрева горячей воды. На 1 кВт потраченной электроэнергии, выработка тепла составляет 3-5 кВт. Простой расчет затрат при применении теплового насоса покажет, что в течение 3-5 лет достигается полная окупаемость оборудования.

• Работа насоса не влияет негативно на здоровье человека. Для обеспечения гигиенических условий, в системах, использующих принцип нагрева воздуха, достаточно время от времени чистить фильтры.

Недостатки

• • Высокая стоимость оборудования – система, с мощностью, достаточной для обогрева жилого дома, обойдется в 800-1200 тыс. руб., что является неподъемной суммой для большинства покупателей.

• Зависимость от температуры окружающей среды. Особенности автономного отопления дома воздушным тепловым насосом напрямую связаны с общим объемом получаемой тепловой энергии. Чем ниже температура на улице, тем хуже работает насос. Начиная с -15°С, придется подключать резервный источник тепла.
  Если учесть, что на большинстве территорий РФ средний температурный режим выше, то становится понятным целесообразность данной установки. Оптимальные климатические зоны для использования воздушных отопительных тепловых насосов – это части России с умеренным климатом и средней температурой в зимний период не менее -15°С.

Если сравнивать воздушные ТН и газовое отопление, особенно с учетом того, что последние модели насосного оборудования способны сохранять работоспособность при -32°С, становится очевидным преимущество первых. Теплонасосы экономичны, не нуждаются в разрешении на эксплуатацию, монтируются в течение 1 дня и имеют более высокий КПД, чем газовое оборудование.

В последнее время, производители несколько снизили стоимость тепловых установок, что позволило еще большему количеству покупателей оценить достоинство станций. Если тенденция будет продолжаться, можно ожидать увеличенного спроса на теплонасосы.

Отопление дома тепловыми насосами «воздух-воздух»

Альтернативное отопление без газа, земляных работ и бурений скважин, отдельных помещений, вентиляции и дымоходов, сажи и копоти, разрешений и согласований, серьезных первоначальных затрат и больших счетов за электроэнергию — миф или реальность?

Дилемма, знакомая большинству владельцев дач и загородных домов: «Отапливать дом электричеством стало слишком накладно, дровами — неудобно и неэффективно, а газа либо нет и не будет, либо за подключение сумма неподъемная. Да и вообще, дом и участок обжитые, затевать какую-то перестройку совсем не хочется. И что делать?»

Решение есть — экономичное отопление тепловыми насосами «Воздух-Воздух»!

В условиях постоянного роста цен на электроэнергию и газ все большую популярность у владельцев загородных домов приобретают альтернативные системы отопления, позволяющие ощутимо сэкономить семейный бюджет за отопительный сезон. А среди них самым простым и доступным вариантом являются тепловые насосы «воздух-воздух».

Применение данного типа оборудования имеет целый ряд существенных преимуществ перед традиционными системами отопления дачи или коттеджа:

	Экономия электроэнергии на отоплении до 80% — потребляя 1 кВт электроэнергии тепловой насос «воздух-воздух» переносит из окружающей среды в помещение до 5 кВт тепла.
	Эффективное отопление дома даже в сильный мороз — современные воздушные тепловые насосы способны эффективно работать при температурах наружного воздуха до -30 °С.
	«Два в одном». Не нужно тратиться на кондиционер, тепловой насос зимой обогреет, а летом охладит помещение — существенная экономия за счет одной системы вместо двух.
	Не требует отдельного помещения, системы вентиляции, дополнительных инженерных коммуникаций, земляных и прочих строительных работ, разрешений и согласований.
	Экология и безопасность — нет выбросов в атмосферу, открытого огня и высокотемпературных элементов. Не сжигает кислород и не выделяет СО2. Отсутствует сажа, копоть и пыль.
	Быстрый монтаж и минимум неудобств — установка атмосферного теплового насоса занимает всего 3-4 часа, не затрагивает основные конструкции и отделку, не требует прокладки сложных коммуникаций и может быть произведена в любой момент, неважно строится дом или уже обжит.
	Доступная цена теплового насоса «воздух-воздух» — она соизмерима со стоимостью хорошего кондиционера бизнес класса и ниже чем у многих моделей премиального сегмента.

Помимо перечисленных преимуществ существует еще целый ряд очень удобных и полезных с точки зрения экономии электроэнергии на отоплении загородного дома функций, которыми снабжены многие воздушные тепловые насосы. В первую очередь к таким дополнительным «фишкам» можно отнести:

	Наличие встроенного Wi-Fi модуля, который позволяет управлять тепловым насосом через интернет с любого смартфона или планшета. Можно дистанционно понизить или повысить температуру перед своим приездом;
	Функция снижения температуры в отапливаемом помещении до уровня +8 — +10 °С для дополнительной экономии электроэнергии, не допуская при этом его вымерзания.

Эти опции очень актуальны для загородного жилья т.к. оно не редко на несколько часов или дней остается без хозяев, а в их отсутствии нет никакой необходимости поддерживать комфортную температуру +22 — +24 °С тратя лишние киловатты электричества, когда можно сэкономить, снизив температуру, не давая при этом дому замерзнуть, а перед возвращением за 1-2 часа дистанционно вернуть комфортный режим.

Широкий модельный ряд воздушных теплонасосов для отопления дома представлен в разделе нашего каталога «Тепловые насосы воздух-воздух». Среди производителей тепловых насосов явными фаворитами на сегодняшний день являются:

Оборудование этих брендов успешно эксплуатируется на многих объектах в нашем регионе и зарекомендовало себя как надежный и эффективный способ отопления дома в условиях суровой зимы.

Экономия электроэнергии при отоплении дома тепловым насосом «воздух-воздух»

Площадь, м2	Потребляемая мощность (ЭО / ТН), кВт/час	Стоимость эл. энергии (ЭО / ТН), руб./мес.	Экономия при использовании теплового насоса в месяц
20-25	2,5 / 0,6	7002 / 1680	5 322 руб.
25-35	3,5 / 0,8	9803 / 2241	7 562 руб.
35-50	5,0 / 1,3	14004 / 3641	10 363 руб.
50-70	7,0 / 1,8	19606 / 5041	14 565 руб.

* ЭО — электрический обогрев (эл.обогреватели, конвекторы, эл.котел), ТН — тепловой насос

В расчете приняты следующие исходные данные (московский регион):
Стоимость 1 кВт электроэнергии — 3,89 руб.
Средняя температура за отопительный сезон -2,2 °С
Минимальная температура наиболее холодной пятидневки -25 °С

Данный расчет является ориентировочным т.к. фактический расход тепла зависит от степени утепления конструкций дома и поддерживаемого теплового режима в помещении.

Что из себя представляет тепловой насос «воздух-воздух»?

По сути, это инверторный кондиционер, способный не только охлаждать, но и обогревать помещение даже в сильный мороз за окном, при этом значительно экономя электроэнергию в сравнении с любым, даже самым дорогим, электрическим обогревателем.

В действительности, именно способность эффективно работать на обогрев при температурах наружного воздуха вплоть до -30 °С принципиально отличает воздушный тепловой насос от обычного кондиционера.

Отношение вырабатываемой тепловой энергии к потребляемой электроэнергии называется коэффициентом энергоэффективности. Этот параметр указывается в технических характеристиках под аббревиатурой «COP». Например, значение COP = 4 означает, что на 1 кВт электричества производится 4 кВт тепла, расходуемого на отопление дома. Номинальное значение этого параметра приводится для температуры наружного воздуха +7 °С.

В характеристиках многих современных инверторных сплит-систем для работы на обогрев указан диапазон рабочих наружных температур до -15 °С, но факт в том, что при снижении температуры на 5 — 10 °С ниже нуля они вырабатывают тепла не больше, чем потребляют электроэнергии, а при -15 °С вообще дуют прохладным воздухом или совсем выключаются.

Дело в том, что при работе на обогрев производительность обычного кондиционера резко снижается при отрицательных температурах, а на границе рабочего температурного диапазона их COP зачастую становится меньше единицы, т.е. о энергоэффективности речи не идет. А диапазон рабочих температур указывает лишь на то, что оборудование при этих температурах не сломается.

Совсем другое дело тепловой насос «воздух-воздух» — в его конструкции применены специальные технические решения, позволяющие эффективно извлекать низкопотенциальное тепло из атмосферного воздуха даже при очень низких температурах и переносить его в отапливаемое помещение, затрачивая при этом электрической энергии значительно меньше полученной тепловой.

Так, например, при температуре наружного воздуха -25 °С, тепловые насосы Fujitsu серии Nordic имеют коэффициент энергоэффективности COP, равный 2,147. Это означает, что в сильный мороз Fujitsu Nordic производит свыше 2 кВт тепловой энергии, потребляя из электросети всего 1 кВт. Не менее впечатляющие результаты продемонстрировали тепловые насосы Cooper&Hunter в ходе тестирования финской компании «TM Rakennusmaailma».

Принцип теплового насоса применяется давно, это и холодильники и кондиционеры, но только с появлением современных тепловых насосов «воздух-воздух» стало возможным экономичное отопление загородного дома без газа и других традиционных видов топлива.

Конструкция наружного блока теплового насоса «воздух-воздух»

Среди представленного сегодня на рынке оборудования для экономного отопления дома зимой, безусловными лидерами по энергоэффективности, надежности и отношению цены и качества являются тепловые насосы «воздух-воздух» Cooper&Hunter и Fujitsu.

Приняли решение купить тепловой насос «воздух-воздух»? Есть сомнения или нужна консультация — звоните или оставьте заявку на сайте, наши специалисты ответят на все интересующие вопросы.