Отопление помещений и, возможно, горячее водоснабжение с помощью тепла – это хорошая идея, которая по финансовым, практическим и экологическим причинам решается все большим количеством людей. Однако правильный выбор системы теплового насоса имеет важное значение для оптимальной работы системы теплового насоса. К ключевым параметрам относится мощность обогрева – и тут возникает вопрос: как ее выбрать и рассчитать? Ищем ответ в статье ниже.
Тепловой насос - что это?
Это название описывает устройство, задачей которого является сбор тепла из окружающей среды и передача его зданию для обеспечения отопления помещений и, возможно, также технической воды. Подобно фотовольтаике, эта современная технология относится к возобновляемым источникам энергии, то есть к тем, которые производят ее экологическим способом, то есть без использования ресурсов планеты и без выброса вредных веществ в атмосферу. Принцип работы теплового насоса можно сравнить с холодильником, так как он совершенно противоположный. В то время как холодильник извлекает энергию из содержащихся в нем продуктов и выбрасывает ее наружу для охлаждения, насос работает в обратном направлении, т. е. переносит тепло из пространства с более низкой температурой в пространство с более высоким значением.
Так как насосы экологически безопасны, а их использование позволяет улучшить качество воздуха за счет отсутствия выброса вредных веществ в атмосферу, их приобретение и установка были оплачены за счет государственных субсидий, как и фотовольтаика для дома. Поэтому инвестиционные затраты можно эффективно сократить, подав заявку на финансирование государством. Возвращаясь к характеристикам этого устройства, стоит отметить, что оно работает в необслуживаемом режиме, т.е. не требует проведения каких-либо регулярных профилактических операций, таких как заправка топливом или удаление золы.
Тепловой насос полностью автоматизирован и не требует никакого внимания со стороны пользователя.
Как видите, современная технология ВИЭ, которую можно считать тепловым насосом, имеет множество специфических преимуществ, которые убеждают людей устанавливать ее. Однако, чтобы быть уверенным, что установка действительно оправдает возложенные на нее ожидания, необходимо правильно подобрать ее параметры. Мощность обогрева – одна из важнейших переменных, поэтому давайте подробнее рассмотрим, как ее рассчитать и правильно выбрать для дома с разными поверхностями.
Какая тепловая мощность нужна зданию?
Действительно, мощность обогрева – это базовый параметр, который учитывается при выборе теплового насоса, однако возникает вопрос, от чего она должна зависеть. Ну а его значение нужно выбирать в соответствии с потребностью здания в тепле. Его следует рассчитать как можно точнее, ведь как его слишком низкий, так и слишком высокий потолок ведут к снижению КПД и увеличению эксплуатационных расходов всей установки, о чем мы также упомянем далее. Теперь разберемся с тем, как рассчитать потребность дома в тепле, чтобы исходя из этого можно было выбрать мощность нагрева насоса.
Как рассчитать теплопотребление дома
Как нетрудно догадаться, потребность здания в тепле зависит от многих факторов – один из них – качество теплоизоляции объекта, т.е. чем она эффективнее, тем меньше требуется внутреннего отопления для обеспечения теплового комфорта. Как правило, современная постройка работает в этом отношении намного лучше, чем старые дома, хотя бы из-за действующих законодательных требований в этой сфере. Другой важной переменной является площадь здания — очевидно, по мере ее роста увеличивается и количество энергии, необходимой для обогрева всех помещений. Потребность дома в тепле также зависит от количества пользователей.
Потребность дома в тепле выражается отношением мощности к полу. Например, старому утепленному зданию с большим количеством тепловых мостов и протекающих деревянных конструкций может потребоваться до 150-170 Вт/кв.м. тепла, тогда как в современных энергосберегающих домах иногда достаточно всего 50 Вт/кв.м, что даже в три раза меньше. В этом отношении современные здания также имеют преимущество доступной инвестиционной документации, которая включает подробную проектную информацию. На их основе можно очень точно рассчитать потребность здания в тепле.
Теперь, когда мы знаем, сколько тепла требуется дому, пришло время определить мощность нагрева насоса, чтобы она оптимально соответствовала потребностям дома. Этот параметр определяет количество тепла, подаваемого устройством в здание. Чтобы определить его стоимость, площадь объекта следует умножить на потребность в тепле. Результатом является количество ватт, которое должен достичь тепловой насос, чтобы поддерживать оптимальную температуру в помещении.
Рассмотрим приведенные выше предположения на конкретных примерах. Мы предполагаем, что хотим ответить на вопрос, какая электрическая мощность теплового насоса для дома площадью 100 м2 потребуется в случае современной постройки с хорошей теплоизоляцией и потребностью в тепле, достигающей 80 Вт/м2. Расчеты следующие:
100 кв. х 80 Вт/м. = 8 Вт (8 кВт)
В свою очередь, для дома площадью 200 м2 в старой постройке, с некачественной отделкой деревом и без утепления, для которого потребность в тепле составляет 150Вт/м2, расчеты следующие:
200 кв. х 150 Вт/м. = 30 000 Вт (36 кВт)
Как видим, в этих двух крайних случаях, когда площадь дома отличается в два раза, необходимая тепловая мощность теплового насоса более чем в четыре раза ниже для хорошо утепленного здания. Отсюда вывод, что эффективность и рентабельность инвестиций в тепловой насос во многом зависят от параметров данного здания. Вообще говоря, монтаж современной установки в старом неприспособленном помещении без утепления и с многочисленными тепловыми мостами не имеет смысла - сначала утеплите здание, вложите средства в эффективную отделку деревом и устраните утечки тепла.
Мощность теплового насоса слишком низкая
Одной из основных ошибок, которую можно допустить на этапе проектирования, является выбор слишком малой мощности обогрева. Это имеет последствия, которые могут негативно сказаться на тепловом комфорте проживания в здании. Снижение этого параметра может привести к сокращению срока службы теплового насоса из-за слишком частого включения компрессора, который пытается «наверстать» слишком малую мощность для поддержания необходимой температуры в здании. Более интенсивная работа компрессора приводит к более высоким эксплуатационным расходам устройства из-за более высокого энергопотребления.
Наиболее заметным эффектом снижения тепловой мощности теплового насоса может быть слишком низкая температура в помещениях.
Слишком высокая мощность теплового насоса
Стоит знать, как рассчитать и выбрать тепловую мощность теплового насоса, например, типа «воздух-вода» или «земля», потому что превышение размеров также может иметь неблагоприятные последствия. Какие? Включая стоимость покупки, установки и эксплуатации устройства, цена которого более болезненна для кошелька и энергопотребление больше. Масштабирование установки также сопряжено с риском сокращения срока ее службы из-за частых пусков компрессора на короткое время.
Коэффициент КПД
Чтобы иметь возможность рассчитывать на наиболее эффективную работу, при выборе мощности теплового насоса необходимо учитывать КПД. Он указывает на отношение количества энергии, поглощаемой из окружающей среды устройствами, к энергии, используемой ими для работы. Чем выше его значение, тем лучше, так как с ним увеличивается и разница между потребленной и потребленной энергией. Например, тепловой насос, достигающий КПД 4, на каждые 4 кВт полученной энергии использует 1 кВт из сети, а при снижении КПД 2, берется из окружающей среды 4 кВт, прибор потребляет 2 кВт электроэнергии.
Однако имейте в виду, что это соотношение рассчитано в условиях испытаний, которые не отражают фактических условий, преобладающих в России, поэтому результаты могут не совпадать с работой теплового насоса на практике.
Резюме
Так же, как фотоэлектричество для компаний и домов, тепловой насос может быть эффективным и экономичным источником тепла для здания, но только в том случае, если выбрано устройство с соответствующими параметрами. Мощность (электрического) нагрева является ключом, поэтому, если вам интересно, как ее выбрать и рассчитать, вернитесь к этому руководству и следуйте советам, содержащимся в нем!