Какой тепловой насос выбрать для отопления загородного дома

Прошли времена, когда отопление загородного дома ограничивалось выбором между «удобным газом» и «хлопотным углем или дровами». Владельцы недвижимости все чаще смотрят в сторону высоких технологий.

Тепловой насос — это своего рода «холодильник наоборот». Он не создает тепло из топлива, а концентрирует энергию окружающей среды и переносит ее в дом. Главная прелесть этой системы в том, что на каждый потраченный киловатт электричества получается 3-5 кВт тепла. Это делает тепловой насос самым энергоэффективным и экологичным способом обогрева. Но, чтобы система не превратилась в дорогой памятник инженерной мысли, а реально экономила деньги, нужно понимать, какая модификация подойдет под климат и бюджет.

Критерии выбора

Выбор теплового насоса — это не покупка электрочайника, где достаточно взглянуть на дизайн и объем. Здесь в игру вступает инженерный расчет, учитывающий архитектуру здания, климатические особенности региона и экономическую стратегию владельца.

Чтобы система работала с максимальным КПД и не превратилась в обогреватель, который потребляет лишние киловатты, надо оценить оборудование по пяти параметрам. Каждый из них влияет на то, насколько комфортной будет температура в комнатах в пиковые морозы и как быстро окупятся вложения в монтаж.

Тип источника тепла

В отличие от традиционных котлов тепловой насос не создает энергию, а перекачивает ее из окружающей среды. Эффективность этого процесса зависит от того, из какого природного источника оборудование будет черпать тепло. Существует четыре категории, каждая из которых навязывает свои требования к участку, бюджету и инженерным сетям дома.

Воздух-Вода – динамично развивающийся сегмент. Внешний блок прокачивает через испаритель огромные объемы уличного воздуха, забирая из него энергию и поглощая тепло даже в мороз. Внутренний блок (гидромодуль) передает это тепло воде, циркулирующей в трубах дома. Система зависит от погоды. При +7°C КПД максимален, но при -25°C и ниже может перейти на работу встроенных электротенов. Идеально для регионов с умеренными зимами или как дополнение к существующему котлу.

Вода-Воздух – система, в которой тепловая энергия забирается из воды и передается воздуху, поступающему в дом. Выбирая этот тип теплового насоса, владелец дома должен обеспечить его работу необходимым количеством воды. Это должен быть природный или искусственный водоем. Главное – чтобы водоем не замерзал до дна.

Воздух-Воздух работает по принципу обычного кондиционера. Это когда тепло забирается из воздуха улицы и передается воздушным потоком в помещения.

Вода-Вода работает по принципу Воздух-Вода, только энергию тепловой насос забирает из водяного резервуара. А передает в систему водяного отопления дома.

Геотермальные модели забирают тепло из земли, для чего формируются скважины глубиной ниже промерзания грунта, где всегда присутствует плюсовая температура. Отдаваться тепловая энергия может или через воздушные потоки, или через воду в системе отопления.

Мощность теплового насоса

Ошибка при расчете мощности в меньшую сторону приведет к тому, что в морозы система не справится и в доме будет холодно. Ошибка в большую сторону (избыточная мощность) заставит компрессор работать в режиме «старт-стоп» (тактование – частого включения и отключения), что кратно сокращает срок его службы.

Стандартно считается, что на каждые 10 м² площади дома должен быть выделен 1 кВт тепловой энергии. Но этот показатель зависит от архитектурных особенностей здания, например, количества окон и входных дверей. А также, было ли проведено утепление строительных конструкций. При расчете для этого используются разные повышающие коэффициенты. Поэтому рекомендуется стандартный показатель увеличить на 20-30%.

Если тепловой насос будет также греть воду для душа и кухни, к расчетной мощности на отопление нужно добавить 0,25-0,5 кВт на каждого проживающего человека.

Энергоэффективность (COP)

В этом разделе скрывается ответ на вопрос, почему тепловой насос выгоднее обычного электрокотла. Главным показателем здесь является коэффициент COP (Coefficient of Performance), он же коэффициент трансформации тепла. По сути, это отношение полезного полученного тепла к количеству потребленной электрической энергии.

Если у теплового насоса указан COP = 4,0, это означает, что на каждый 1 кВт оплаченного электричества получается 4 кВт тепла. Из них 1 кВт — это преобразованная электроэнергия, а 3 кВт — бесплатная энергия, «выкачанная» из воздуха, грунта или воды.

COP — величина переменная. Она зависит от разницы температур между источником тепла (улица/грунт/вода) и потребителем (система отопления). Чем теплее среда, тем легче насосу забирать энергию и тем выше COP.

Так как COP постоянно меняется, для оценки реальной выгоды используют SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) — сезонный коэффициент, который учитывает работу насоса в течение всего отопительного сезона. Именно по этому показателю присваивается класс энергоэффективности (A++, A+++).

• Для воздушных систем в средней полосе РФ хороший SCOP составляет 2,8-3,2.
• Для геотермальных систем SCOP стабильнее и держится в районе 4,0-4,8.

Есть еще две аббревиатуры:

• EER (Energy Efficiency Ratio) – аналог COP, но для режима охлаждения (кондиционирования). Показывает, сколько холода выдает система на 1 кВт электричества летом.
• SPF (Seasonal Performance Factor) – самый честный показатель, который учитывает потребление и теплового насоса, и вспомогательных устройств (циркуляционных насосов внешнего контура, автоматики и т.д.).

Сводная таблица эффективности

Тип системы	СОР	SCOP	Экономия относительно электрокотла
Воздух-Вода	3,5-4,5	2,5-3,2	в 2,5-3 раза
Грунт-Вода	4,5-5,5	4,0-4,5	в 4-4,5 раза
Вода-Вода	5,0-6,5	4,5-5,2	в 5 раз и более

Стоимость и бюджет

Экономика проекта с тепловым насосом складывается из двух величин: капитальных затрат на старте и эксплуатационных расходов в течение 15-20 лет. Главная особенность оборудования в том, что «покупается тепло на 10 лет вперед». То есть оплачивается оборудование, которое будет поставлять бесплатную энергию из окружающей среды.

Поэтому надо смотреть на полную стоимость за 10 лет. Тепловой насос «воздух-вода» в среднем снижает счета за отопление в 3 раза, а геотермальный в 4-5 раз по сравнению с прямым электрообогревом. Если в поселке нет магистрального газа, тепловой насос является самой выгодной альтернативой, обходя по удобству и цене за киловатт даже пеллеты и дизельное топливо.

Функциональность и дополнительные возможности

Тепловой насос — это интеллектуальный центр управления климатом. Его функциональность выходит за рамки «включить нагрев». При выборе модели стоит обратить внимание на опции, которые и повышают комфорт, и влияют на срок окупаемости системы.

Большинство современных моделей способны работать «наоборот». Летом система забирает излишки тепла из дома и сбрасывает их в грунт, воду или воздух. Так она превращается в центральный кондиционер. Геотермальные виды могут работать в режиме пассивного охлаждения. Это когда компрессор выключен, работает только циркуляционный насос, который прогоняет «холод» из глубоких скважин через систему. Это практически бесплатное кондиционирование. А также тепловой насос может обеспечивать дом горячей водой круглый год.

Сегодня возможность управлять климатом через смартфон — это база. Но продвинутые модели предлагают больше.

1. Wi-Fi/4G модули меняют сценарии отопления (например, режим «Эко» во время отсутствия) и получать уведомления о сервисных ошибках.
2. Smart Grid Ready – это когда насос «общается» с электросетью. Удобно, если установлен многотарифный счетчик. То есть тепловой насос будет максимально активно работать в часы дешевого тарифа, запасая тепло в буферной емкости, и отдыхать в периоды дорогого пика.
3. Оборудование может анализировать прогноз погоды и температуру на улице, заранее снижая или повышая мощность, чтобы избежать инерционного перегрева дома.

Тепловой насос отлично работает в «команде» с другими инженерными системами: солнечными панелями или коллекторами. А также с отопительными котлами в качестве второго каскада. Он может управлять им как резервным источником в самые суровые морозы.

В некоторых моделях, которые устанавливаются в систему отопления дома с промежуточным бойлером, встраивается функция кратковременного прогрева воды. Это делается для дезинфекции, потому что температура воды в бойлере не превышает +45…50°C (для экономии). Поэтому в баке могут размножаться бактерии. Дополнительная функция автоматики раз в неделю прогревает воду до +65…70°C (с помощью ТЭНа), полностью дезинфицируя систему.

Заключение

Выбор теплового насоса — это переход к долгосрочной стратегии энергоэффективности. Когда стоимость энергоресурсов и требования к автономности жилья растут, такая система становится логичным инженерным предложением для современного загородного дома.

Но надо учитывать три главных правила внедрения технологии:

1. Тепловой насос эффективен в хорошо утепленном доме. Прежде чем покупать агрегат, надо убедиться, что тепло не уходит через стены или кровлю.
2. Система «раскрывается» на полную мощность в связке с водяными теплыми полами. Использование радиаторов допустимо, но оно снижает общий КПД (COP) системы.
3. Ошибка в подборе мощности или неверно спроектированный геотермальный контур могут свести на нет потенциальную экономию.

Несмотря на стартовые вложения тепловой насос окупается за счет минимальных эксплуатационных расходов и отсутствия необходимости в согласовании лимитов на газ или закупке твердого топлива.