Тепловой насос - это холодильная машина, которая позволяет использовать энергию окружающей среды для отопления и нагрева горячей воды в доме. Существует три основных типа тепловых насосов: воздушные, водяные и грунтовые. Их названия говорят об источнике природного тепла: воздушный использует энергию уличного воздуха, водяной - энергию грунтовых или поверхностных вод, а грунтовый - тепло, сохраненное в земли.
Как же работает тепловой насос?
Чтобы рабочие процессы запустились, прежде всего нужно “собрать” природное тепло. Для этого используется специальный хладагент (фреон), циркулирующий во внутреннем контуре теплового насоса. Это контур герметичен и представляет собой 4 главных элемента:
- испаритель - теплообменник, собирающий энергию окружающей среды;
- компрессор, обеспечивающий сжатие фреона;
- конденсатор - теплообменник, отдающий энергию в системе отопления;
- дроссельный (расширительный) клапан, обеспечивающий расширение фреона
Испарение
Фреон, циркулирующий в контуре теплового насоса, находится в испарителе в жидком виде под низким давлением и с очень низкой температурой, часто отрицательной, что позволяет ему отбирать тепло из источника энергии. Хладагент нагревается и самое испаряется за счет подведенной энергии. В зависимости от типа теплового насоса тепло передается от воздуха напрямую, а с водяными и грунтовыми тепловыми насосами предусматривается промежуточный контур, заполненный антифризом - это необходимо для обеспечения надежности установки, т.к. часто качество воды не позволяет напрямую подавать ее в испаритель.
Сжатие
Фреон после испарителя становится газом, и этот газ сжимается в компрессоре, его давление и температура становятся значительно выше и могут достигать более 100°С и 30 бар. После этого его энергия может быть использована для нагрева радиаторов, теплых полов или горячей воды в бойлере. За счет давления, созданным компрессором, фреон поступает в конденсатор.
Конденсация
Разогретый фреон отдает энергию теплоносителю системы отопления, который в дальнейшем используется также как и в любом другом теплогенераторе - на отопление, нагрев ГВС или другие цели. А охлажденный фреон, но находящийся под большим давлением фреон, конденсируется в жидкое состояние и поступает в дроссельный клапан.
Расширение
Сразу после охлаждения хладагента в конденсаторе он проходит через расширительный клапан, управляемый электроникой, давление жидкого фреона уменьшается, как снижается и его температура. Он снова оказывается в испарителе, где рабочий цикл начинает повторяться.
Устройство воздушного теплового насоса Vitocal 100-S.
Воздушный тепловой насос Vitocal 100-S состоит из раздельных блоков, наружного и внутреннего, соединенных между собой трубопроводом с хладагентом. Во внешнем блоке находится испаритель и вентилятор, обеспечивающий поток воздуха через теплообменник, компрессор, расширительный клапан, во внутреннем - все остальные компоненты: конденсатор, циркуляционный насос, трёхходовой кран для переключения между отоплением и ГВС, предохранительный клапан, расширительный бак и автоматика. Также могут быть встроены электрическая нагревательная вставка для увеличения тепловой мощности, которую можно использовать в качестве резервного источника тепла. Кроме того, доступны модели с индексом - АС в названии, позволяющие работать летом в режиме охлаждения.
Благодаря компактным габаритам, соответствующих настенному котлу, внутренний модуль может быть установлен в любом удобном месте, что является дополнительным аргументом при выборе теплового насоса как источника тепла, особенно учитывая его тихую работу – до 38 дБ.
Наружный блок может быть установлен на стене дома или на поверхности рядом. Внешний и внутренний блоки модули могут располагаться до 25 м друг от друга.
Управляет Vitocal 100-S контроллер Vitotronic 200, который может управлять ГВС, 1 прямым и 2 смесительными контурами, также он может обеспечить совместную работу с вентиляционной рекуперационной установкой Vitovent 300-W. Возможно каскадирование до 5 Vitocal 100-S для увеличения тепловой мощности установки.
Кроме этого, Vitocal 100-S может управляться удаленно с помощью смартфона на базе iOS или Android, используя опциональный Wi-Fi модуль Vitoconnect 100 OPTO2 и приложение ViCare.
Качественный показатель работы теплового насоса
Экономия – именно этот фактор был ключевым при разработке Viessmann тепловых насосов Vitocal 100-S, в которых используются частотный циркуляционный насос и инверторный компрессор, что позволяет расходовать электроэнергию в точной зависимости от потребности в тепле.
Основным показателем работы теплового насоса является коэффициент производительности – отношение выработанного тепла к затраченной электроэнергии («COP» – coefficient of the performance). Воздушные тепловые насосы Vitocal 100-S имеют один из самых высоких COP в своём классе, он варьируется от 4.4 до 5.1 в зависимости от модели (измеренном при температуре воздуха +7 °С и температуре подачи отопления + 35 °С). В реальных условиях эксплуатации среднегодовой показатель эффективности составляет 3-4, т.е. затраты на электроэнергию при отоплении дома будут в 3-4 раза ниже по сравнению с электрокотлом и по стоимости эксплуатации позволяет вплотную приблизится газовым котлам.
Основные факторы при выборе модели Vitocal 100-S
- Номинальная тепловая мощность – от 4.5 до 15.5 кВт (при температуре воздуха +7 °С, 6 мощностей).
- Электропитание - однофазное (модели с индексом -М) или трехфазное.
- С электронагревательной вставкой или без неё: отсутствие или наличие «-Е» в обозначении. Выбор возможен для всех тепловых мощностей и вариантов по электропитанию.
- Функция активного охлаждения – летом тепловой насос может работать в обратную сторону и забирать тепло из “системы отопления”, поддерживая в доме комфортную прохладу. Такие модели имеют в обозначении «-АС».
Условия применения теплового насоса.
- Нужно понимать, что воздушный тепловой насос работает с разной тепловой мощностью в зависимости от температуры наружного воздуха – чем она ниже, тем меньше тепла из воздуха можно забрать. Поэтому он не может использоваться в качестве одного источника тепловой энергии. Для полного покрытия потребности дома в тепле нужен дополнительный источник энергии – например, электрический встроенный нагреватель или котел.
- Есть граница по наружной температуре, ниже которой тепловой насос работать не будет – для Vitocal 100-S она равна -22 °С.
- Для тепловых насосов особенно важно правильно спроектировать тепловую схему с применением дополнительного оборудования и принадлежностей и учесть условия монтажа, в том числе чтобы избежать зимой обледенения наружного блока и распространения шума в дом и по улице: рекомендуем обращаться к официальным партнерам.
Итак,
если у Вас нет природного газа и не предвидится его появление и нет достаточной подведенной электрической мощности, то выбор теплового насоса в качестве источника теплоснабжения с экономической точки зрения будет оправданным, учитывая, что из 1 кВт электроэнергии будет в среднем получаться 4 кВт тепловой, а само оборудование не потребует большого внимания по сервису при условии выполнения условий монтажа и правильном подборе компонентов системы.
