Кондиционер тепловой: Обогрев кондиционером зимой — тепло ли, выгодно ли? Сравнение эффективности лучших моделей. – Отопление дома кондиционером: миф или правда?

Обогрев кондиционером зимой: особенности и варианты

Кондиционеры с обогревом Вы можете заказать с монтажом «под ключ», позвонив по телефону в Москве: +7 (495) 241-17-30. Осуществляем проектирование и поставку систем кондиционирования по России.

Отправьте быструю заявку

Помимо приятной прохлады многие современные кондиционеры умеют нагревать воздух.

При выборе кондиционера многие покупатели забывают, а иные просто не знают, что большинство моделей этой климатической техники умеет не только охлаждать, но ещё и нагревать воздух в помещении. Такие системы, оборудованные тепловым насосом, называют инверторными или, что проще, работающими в режиме «тепло-холод».

 

Модели с возможностью нагрева воздуха стоят на 100 — 200 долларов дороже, но в межсезонье (осенью и весной) без проблем заменяют обогреватель.

Причем заставить кондиционер работать на тепло можно двумя различными способами.

Вариант первый – обычная сплит-система

Всегда отличный климат

Весной или осенью, когда температура на улице находится в пределах от -10 до +10°С, а отопление еще (или уже) не работает, кондиционер, наполняющий помещение теплом, доставит немало приятных минут любому из нас. При этом способ поддержания тепла домашнего очага с помощью кондиционера не только комфортен, но и выгоден экономически. В отличие от конвекторов, масляных радиаторов и тепловентиляторов на один киловатт потребляемой электроэнергии сплит-система «тепло-холод» производит от 3 до 5 кВт тепла, соответственно стоимость энергопотребления при обогреве помещения снижается более чем втрое. Такая экономия объясняется прежде всего тем, что электроэнергия расходуется, в основном, не на выработку тепла, а на его перенос в комнату. Хладагент нагревается в наружном блоке и нагнетается компрессором по трубопроводу во внутренний блок, находящийся в помещении. Мощный вентилятор, воздушные заслонки и жалюзи внутреннего блока автоматически направляют нагретый воздух вниз, и далее в действие вступают законы физики. Более легкий, теплый воздух самостоятельно поднимается к потолку, интенсивно перемешиваясь с холодными слоями. Таким образом, кондиционер «ангажирует» для совместной работы матушку-природу и этим существенно экономит собственные усилия, а также добивается наиболее эффективного распределения тепла в каждом из уголков помещения. При этом более низкая температура теплообменника внутреннего блока кондиционера, чем у ТЭНа тепловентилятора и качественное перемешивание воздуха снижают ощущение сухости воздуха, какое обычно испытываешь при работе перечисленных выше электронагревательных приборов.

Ограничение использования

Соблазн использовать кондиционер, с которым так комфортно жилось осенью, для обогрева помещения зимой, конечно, велик, но существует единственная проблема — крепкие морозы, которые в нашей стране порой случаются. При температуре за окном ниже -10°С, -15°С многие кмпании-изготовители вообще не рекомендуют использовать кондиционер по трём основным причинам:

1. Во-первых, производительность системы в таких условиях падает более чем в 2 раза по отношению к номинальной величине:
2. Во-вторых, при низких температурах масло густеет и теряет свои свойства, а потому износ компрессора при каждом пуске возрастает в 3 — 5 раз:
3. В-третьих, замена прежнего хладагента R22 новым озонобезопасным R410A вынуждает применять более совершенные компрессоры, которые не у каждой фирмы есть.

Многие компании — производители достаточно много сил и времени уделяет научно-техническим исследованиям, чтобы производимые ей кондиционеры могли справиться с каждой из трех «зимних» задач. В зависимости от модели, в сплит-системах сохранение энергоэффективности нагрева гарантируется при температуре на улице до -10°С, -20°С. Специальный нагрев масла в кондиционерах снимает проблему его загустения и сохраняет продолжительность жизни компрессора. Этот важнейший узел кондиционера отличается улучшенными по сравнению с традиционными моделями характеристиками и позволяет эффективно использовать хладагент R410A.

 

При использовании кондиционера при отрицательной наружной температуре существуют и другие сложности. Сливное отверстие дренажного шланга может замёрзнуть и при переключении в режим охлаждения весь конденсат потечёт в помещение. Для устранения этого явления в кондиционерах опционально (недорогая доработка) устанавливается подогреватель мощностью около 20 Вт, который не даст конденсату замёрзнуть до того момента, пока тот не вытечет из шланга.

Статистика по температурным параметрам

Среднестатистическая минусовая температура атмосферного воздуха за декабрь-январь, например, для Москвы за последние 5 лет не превысила -11,5°С, а температура ниже -15°С — не более 180 часов в течение 21 дня. Только на протяжении этого времени из полугода межсезонья эффективность кондиционера в режиме нагрева будет сравнима с традиционными электронагревательными приборами, в остальной, куда более продолжительный период, она значительно выше. Стоит отметить особо, что при однократном снижении температуры на улице, например, ниже -35°С в ваше отсутствие, ничего страшного с кондиционером не произойдёт, поскольку система блокировки микропроцессорного управления просто его выключит.

Так стоит или нет приобретать кондиционер «тепло-холод»? Судите сами.

Вариант второй – использование комплекса с тепловым насосом

Используется если нет центрального или иного отопления.

Отопление воздушным тепловым комплексом

Воздушный тепловой насос представляет собой специально разработанную комплексную сплит- систему для обогрева, охлаждения и горячего водоснабжения (ГВС) квартир и коттеджей в холодных регионах.

В холодный период этот комплекс способен высокоэффективно поддерживать отопление и горячее водоснабжение а жарким летом охлаждать помещение, тем самым создавать комфортные условия проживания круглогодично.

Преимущества воздушного теплового насоса

В отличие от принципов работы отопительных систем с котлами использующих традиционные виды топлива, тепловой насос не производит прямых выбросов CO2 в атмосферу.
На 1 затраченный кВт электроэнергии тепловым насосом вырабатывается 3-5 кВт тепла/холода. Совершенное инверторное управление позволяет еще наиболее существенно снизить затраты на электроэнергию. В качестве теплогенератора, комплекс становится отличной альтернативой электрическому котлу и электроконвекторам, у которых мощность теплоотдачи при отопление загородного дома равна мощности электропотребления.

Благодаря высокоэффективным технологиям от Daikin и Mitsubishi Electric, тепловой насос способен извлекать свободную теплоту из окружающего воздуха температурой до -20 °С.

Воздушный тепловой насос легко и просто устанавливается как в новостройках, загородных домах, коттеджах, так и в домах старого фонда. При этом монтаж систем отопления такого комплекса не требует проведения земляных, бурильных работ. Для отопления коттеджа не требуется отведение специальных помещений и сооружение сложных конструкций для монтажа. Наружный блок можно располагать с наружной стороны с учетом необходимых требований, как в новых, так и в существующих жилых зданиях. Внутренний гидроблок не требует специального технического помещения или дополнительной инфраструктуры, такой как дымоходы и габаритные топливные баки. 

Как работает комплекс с тепловым насосом?

Наружный компрессорно-конденсаторный блок использует принцип теплового насоса «воздух-фреон», который извлекает свободное низкотемпературное тепло из атмосферного воздуха увеличивая его температуру. Передача тепла происходит с помощью фреона через контур трубопроводов непосредственно к внутреннему теплообменнику-испарителю «фреон-вода» с встроенным гидромодулем.

Внутренний блок гидромодуля является водяным отопительным контуром и может быть подключен ко всем стандартным водяным радиаторам, фанкойлам и системам водяного теплого пола.

Круглогодичное обеспечение потребителя горячей водой для бытовых нужд происходит посредством дополнительного водонагревателя косвенного нагрева подсоединенного к отопительному контуру теплового насоса.

 

Отправьте заявку и получите КП

Подберем оборудование, удешевим смету, проверим проект, доставим и смонтируем в срок.

Отопление дома кондиционером: тепловые насосы

Переход на современные энергоэффективные системы отопления поможет сэкономить в будущем.

Ограниченность в выборе энергоресурсов сегодня не редкость, особенно в районах «молодой» застройки. Если иных источников энергии кроме электричества на объекте нет, кондиционеры станут не только отменным способом охладить жильё летом, но и обеспечат качественный и экономичный обогрев в холода.

Подходящий класс оборудования

Не все кондиционеры пригодны для использования в качестве отопительных приборов. Существует отдельная группа климатической техники, называемая тепловыми насосами. Если кратко, то ключевое отличие такого оборудования заключается в возможности инвертировать направление хладагента в контуре испарителя и компрессора. Таким образом, в летнем режиме установка отбирает излишек тепла из комнатной атмосферы и сбрасывает его на улицу, зимой же всё происходит по обратной схеме.

Нагрев воздуха тепловым насосом происходит не за счёт преобразования электрической энергии в тепловую (как в простейших кондиционерах с функцией нагрева), а за счёт перекачки тепла из одной среды в другую. Отсюда происходит и название оборудования: даже в морозную погоду воздух содержит некоторое количество теплоты, которую можно изъять и направить внутрь здания для поддержания комфортного климата. Но такой принцип работает только при определённых условиях, главным ограничением действует разница температур между улицей и помещением, а также температурные пределы, при которых рабочий теплоноситель — хладагент, может испаряться и конденсироваться.

Устройство воздушного теплового насоса

По конструкции тепловые насосы — приборы достаточно сложные. С одной стороны в комплектацию входит ряд устройств, обеспечивающих обратную циркуляцию теплового контура под управлением автоматики. Это четырёхходовой клапан, расширительный клапан особой конструкции и более сложная система каналов, по которым циркулирует хладагент. С другой стороны, настоящий тепловой насос обязательно комплектуется устройствами, помогающими основным узлам насоса работать в экстремальных условиях. Всё вспомогательное оборудования на языке маркетинга называется «зимним комплектом», в него входят:

• нагреватель компрессорного масла;
• радиаторы специальной конструкции, устойчивые к образованию конденсата и обмерзанию;
• устройства рекуперации, подающие на внешний теплообменник вытяжной вентиляционный поток;
• система инжекции подогретого хладагента;
• специальная марка хладагента.

Сфера применения

Основной критерий оценки для тепловых насосов — коэффициент тепловой эффективности, иначе называемый COP. Эту величину в действительности определить достаточно сложно, она зависит как от степени термодинамического совершенства — реального КПД машины с учётом всех цепочек преобразований, так и от мощности источника низкопотенциальной энергии. Эти два фактора склонны изменяться, в основном в зависимости от текущей разницы температур, то есть реальный интерес представляет динамика изменения COP в различных условиях работы. Иначе говоря, производительность отдельно взятой модели теплового насоса рассматривается в соответствии с доминирующим тепловым режимом, а не по самой холодной пятидневке. Экономия, полученная от установки в период умеренной разницы температур, должна покрывать затраты на работу конвекционных и лучистых источников в сильный мороз, когда тепловой насос работать не может.

Тепловые насосы рассчитаны не только для бытового применения. Они отлично справляются с сильным охлаждением ограниченных пространств: морозильных камер или отсеков с вычислительной техникой. В странах Запада активно развивается практика отведения под комнату-холодильник отдельного подвального помещения с последующей передачей тепла наружу летом или в приток вентиляции зимой. Это так называемые бивалентные системы теплоснабжения, другим частным случаем можно назвать подачу на внешний теплообменник воздуха, пропущенного по грунтовому теплообменнику или сухому солнечному коллектору.

Проблемы тепловых насосов

Системы отопления, основанные на воздушных тепловых насосах, отличаются высокой сложностью проектирования: требуется определить не только достаточный объём притока энергии для восполнения теплопотерь, но также эффективный режим работы, количество и расположение узлов нагревательной системы. При этом число единиц и стоимость задействованного оборудования должны быть, безусловно, минимальными.

Обычно следствием ошибок расчёта и установки воздушных систем отопления служит появление в помещении холодных зон, а также конденсация влаги на остеклении, не имеющем тепловой завесы. Места размещения внутренних блоков нужно определять по представленным производителем эпюрам распределения температуры и скорости потока для стандартных режимов нагрева. Эту задачу выполнить особенно сложно с учётом того, что введение каждого нового источника нагрева требует в разных вариациях:

• установки дополнительного внешнего блока;
• прокладки магистрали фреона до внешнего блока;
• прокладки воздушного канала.

Из-за этого окончательная конфигурация системы отопления должна быть выбрана один раз, зачастую задолго до начала работ по внутреннему обустройству дома. Всё из-за крайне низкой пригодности тепловых насосов к модернизации и отсутствия существенного запаса мощности. Крайне важно уметь определить, в каких случаях использовать традиционные нагревательные приборы удобнее и выгоднее, чем инверторный кондиционер. Не в последнюю очередь следует думать и об эксплуатационном ресурсе теплового насоса: наиболее эффективной его работа будет при значениях COP выше 2–2,3.

Разновидности конфигураций: сплит-системы, моноблоки, руфтопы

При всей своей «неуклюжести» тепловые насосы имеют достаточно много конфигураций для выбора наиболее удобного размещения оборудования. Системы мультисплит обязаны своим появлением стремлению сохранить внешний вид зданий, а также обеспечить более высокий уровень технологической организации. Принципиальное отличие таких систем — наличие разветвителя и устройства автоматической регулировки мощности в достаточно высоком диапазоне.

Следующий шаг в этом направлении был сделан при выходе на рынок мультизональных систем VRF и, как частный их случай, систем VRV. В гражданском применении такие системы направлены на коллективное использование, они допускают одновременное подключение нескольких дюжин внутренних блоков к одной уличной установке, при этом протяжённость фреоновой магистрали может достигать сотни метров, а разница по высоте между элементами системы — вплоть до 12 этажей.

Единственное строгое ограничение для тепловых насосов представляет необходимость нахождения внешнего испарителя на открытом воздухе, все остальные изменения в конфигурации — на усмотрение технологов. Это позволило действовать в обратном направлении, избежав применения фреоновых магистралей или сведя к минимуму их протяжённость. Компактные тепловые насосы для локального обогрева достаточно дёшевы, при этом они не требуют обустройства соединительных трубопроводов или воздушных каналов. Моноблочные инверторы, встраиваемые в стену или окно, а также руфтопы, блоки которых расположены по разные стороны от кровельного перекрытия на минимальном расстоянии, позволяют эффективно распределить тепло по всей полезной площади максимально равномерно.

Инженерные коммуникации

Очевидно, что наиболее пригодные места установки источников тепла в случае использования тепловых насосов — внешние стены и верхние этажи под плоской кровлей или холодным чердаком. Однако при значительных размерах здания его центральные помещения остаются без активного отопления, что не всегда удобно. Решить такую проблему можно за счёт правильной разводки фреоновых магистралей или организации воздушного обогрева, источником тепла в котором выступает атмосферный тепловой насос.

В последнем случае размещать внешний блок лучше в небольшой технической пристройке, обычно расположенной на уровне земли, что облегчает подключение к грунтовому теплообменнику, или на крыше — для подключения к полю гелиосистемы. Внутренний блок располагается внутри здания, соединяясь с внешним через проход в ограждающей стене. Транспортировка нагретого воздуха до потребителей осуществляется через замкнутую систему воздушных каналов:

• в подающем контуре поддерживается постоянное давление воздуха, объём поступления которого по каждой ветке регулируется канальными шиберами;
• входы вытяжных каналов расположены в точках, диаметрально противоположным местам установки тёплого притока, через них частично охлаждённый комнатный воздух собирается и подаётся ко внешнему блоку, обеспечивая тем самым цикл рекуперации.

Сама возможность полного контроля над вентиляцией подразумевает существенную экономию. При этом высокая сложность и стоимость воздушных каналов нивелируется относительно низкой стоимостью установки: один блок всегда обходится дешевле нескольких поменьше при равной суммарной мощности.

Когда система с тепловым насосом включает также внутренние блоки с системой медных трубопроводов, стоимость коммуникаций возрастает, однако вместе с тем повышается и комфорт пользования системой. С одной стороны — проложить сложную разводку фреоновых магистралей можно даже при небольшой толщине перегородок и перекрытий. С другой — иногда более эффективным решением оказывается организация замкнутых контуров, в которых циркулирует хладагент, для дальнейшего параллельного подключения к ним внутренних блоков — на это и рассчитаны мультизональные системы.

Канальные кондиционеры

Отдельная категория тепловых насосов, которая включает в себя преимущества воздушного рекуперативного отопления и экономичность инверторной схемы — канальные кондиционеры. Сама по себе концепция скрытого размещения внутренних блоков не нова, однако тепловые насосы подобного типа стали доступны широкому кругу покупателей сравнительно недавно.

Главное отличие такой конфигурации — практически полная бесшумность при наличии внутренних блоков, позволяющих настроить режим работы отопления с высокой гибкостью и точностью. Единственное ограничение для монтажа канальных тепловых насосов представляют строительные конструкции, которые должны содержать как достаточно широкие полости для прокладки каналов, так и внушительных размеров нишу для установки корпуса основного устройства. Но при этом фреоновые магистрали можно прокладывать параллельно с воздуховодами.

Внутренний блок канального теплового насоса выполняет функцию не только нагрева воздушного потока, но также его распределения по отдельным потребителям, фильтрацию и подготовку. Контур рекуперации также может присутствовать, но обычно это устройство выполняется в виде приставки. Помимо широких возможностей в управлении и настройке, скрытое расположение внутреннего блока может быть попросту удобным и никак не повлияет на интерьер помещения.

Резюме

Воздушные тепловые насосы пока не приходится рассматривать как основной и единственный источник обогрева, особенно если в течение отопительного периода возможны затяжные падения температуры ниже -5…-10 °C. Установки, способные работать в более экстремальном температурном режиме, существуют, но входят в значительно более высокую ценовую категорию с более продолжительным сроком окупаемости.

И всё же в среднем диапазоне температур такие приборы демонстрируют действительно высокую эффективность: для восполнения теплопотерь им необходима всего четверть их энергетического эквивалента. При сроке службы такого оборудования свыше 20–30 лет оно успевает окупить себя несколько раз, так что своевременный переход на современные энергоэффективные системы отопления поможет сэкономить в будущем, когда цена на энергоносители станет значительно более высокой, чем сегодня. опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Кондиционеры для отопления дома зимой с тепловым насосом, принцип работы и подсказка какой выбрать

Первоначально кондиционеры изобретались для охлаждения воздуха в регионах, где в летний период времени температура воздуха поднималась до значений, при которых находиться на улице, да и в самих помещениях, было тяжело. С тех времен прошел не один десяток лет, и сегодняшний кондиционер может не только охлаждать воздух.

Современные кондиционеры – это многофункциональный комплекс, позволяющий решать множество задач. Это и охлаждение, и отопление, осушение воздуха, вентиляция воздуха, его очищение, устранение запахов и различного рода бактерий. Однако сегодня хотелось бы остановиться на такой функции сплит-системы, как нагрев или отопление. 

Принцип работы и эффективность кондиционера работающего на обогрев

Современные системы кондиционирования в 99 случаях из 100 имеют возможность работать как на охлаждение воздуха, так и на нагрев. Причем, при работе на обогрев, система настолько экономична, что оставляет позади себя все существующие системы отопления.

Коэффициент энергоэффективности (А) в этом случае может составлять до 3,6. Это означает, что при затрате 1000 Вт электроэнергии на работу кондиционера, тепло вырабатывается в количестве 3600 Вт. Здесь же можно отметить, что при самом простом и доступном обогреве с помощью электронагревателей, на каждые затраченные 1000 Вт электроэнергии можно получить тепло в количестве, максимум, 990 Вт.

Именно по этой причине некоторые западные страны и многие штаты США не имеют классической системы отопления, а обогреваются с помощью сплит-систем.

Однако при такой системе отопления есть некоторые нюансы. 

Такая эффективность системы кондиционирования на обогрев может подходить не для любых регионов Земли и не при всех температурах наружного воздуха. Чем ниже температура воздуха на улице, тем меньше эффективность.

Каждая система кондиционирования имеет рекомендуемые значения температур наружного воздуха, при которых она будет функционировать без дополнительных изменений в ее конструкции. Кондиционеры экономичного класса, в режиме обогрева работающие по принципу включено/выключено, могут работать при температуре воздуха до минус 7 оС. При более низких температурах такое оборудование требует специального исполнения. Для этого производитель предусматривает  в конструкции кондиционера дополнительный нагреватель картера компрессора, нагреватель поддона наружного блока, специальный переразмеренный двухроторный инверторный компрессор или компрессор с EVI впрыском пара в середину роторной полости. Все это обеспечит  надежную работу сплит-системы при температуре воздуха на улице до минус 30 °C и поддерживать коэффициент энергоэффективности на высоком уровне.

В случае если  система кондиционирования инверторного типа  без специальных доработок, то она может работать в режиме обогрева при температуре наружного воздуха только до минус 15оС. В России и других регионах подобной климатической зоны более низкие зимние температуры не наблюдаются, но если и бывают, то редко и незначительное время. Но, как уже было сказано, при понижении наружной температуры коэффициент энергоэффективности падает.

Выбираем климатическую систему для отопления дома

Для помещений, в которых 2 или 3 комнаты, организовать отопление сплит-системами вполне реально и удобно. Если же помещений больше, дом с множеством комнат, коттедж, небольшой офис, то не всегда бывает возможность установить все наружные блоки на внешние стены. 

В этом случае обогревать помещения можно не только сплит-системами.

Мультизональные VRF системы кондиционирования

Мультизональные системы (VRF) – это современные системы кондиционирования для большого количества помещений, и до 64 внутренних блоков в одном холодильном контуре. Все принципы и возможности работы VRF-системы можно изучить в соответствующей литературе, а сейчас рассмотрим возможность работы на обогрев. Отличия в способе обогрева от сплит-системы почти нет. Только больше вариантов размещения внутренних блоков и больше их ассортимент, касающийся их конструкции. В остальном внутренний блок также нагревает воздух в помещении и может работать как на обогрев зимой, так и на охлаждение летом.

Система чиллер-фанкойл

Сплит-система, которая может работать и в режиме охлаждения, и в режиме обогрева, обычно называется кондиционером с «режимом теплового насоса».

Кроме мультизональных систем и сплит-систем есть еще один тип оборудования, которое может работать в режиме теплового насоса. Это система чиллер–фанкойл. Система достаточно давно разработана и успешно, несколько десятков лет, применялась для охлаждения и обогрева огромного количества помещений.

Впрочем, в настоящее время существуют мини-чиллеры, способные работать в пределах нескольких комнат, а также огромные конструкции, обслуживающие торговые центры, бизнес-центры, гостиницы, жилые комплексы. Их работа в корне отличается от рассмотренного выше оборудования. Если во всех предыдущих случаях в процессе охлаждения и обогрева использовался только холодильный агент, обычно это экологически чистый R410А, то в системах с чиллером кроме холодильного агента есть еще и вода. Причем, объем воды в несколько десятков или даже сотен раз превышает объем холодильного агента. В качестве основного рабочего вещества выступает вода, а холодильный агент является промежуточным звеном. 

Вода, нагретая холодильным агентом, насосами подается на внутренние блоки в помещениях, и охлаждает или нагревает воздух. Так же, как и сплит-системы, чиллеры могут работать на охлаждение и на тепло.

Тепловые насосы

В последнее десятилетие сильно начало развиваться направление в области обогрева с помощью чиллеров. Такие системы начали называть тепловыми насосами или чиллерами, работающими в режиме теплового насоса. Такие тепловые насосы имеют узкую направленность и специализируются на отоплении. Кроме отопления такие системы могут обеспечить дом и теплым воздухом и горячей водой, т.е. это современный комплекс тепло-водоснабжения нескольких помещений одновременно. 

С каждым годом производителей тепловых насосов становится все больше, и тепловой насос становится все экономичнее и более адаптированным к низким температурам окружающего воздуха. Новые конструкции тепловых насосов используют не воздух в качестве источника тепла, а грунтовые воды или тепло земли. Такие источники тепла имеют постоянную температуру и зимой, и летом. Причем, на глубине ниже расстояния промерзания грунта температура всегда положительная, что позволяет забыть о низких температурах наружного воздуха. Эффективность таких систем очень высокая, и может считаться почти полностью автономной по тепло-водоснабжению отдельно стоящего здания. Особенно это актуально для домов, которые далеко расположены от других источников теплопоступлений.

Одним из недостатков данной системы являются достаточно большие капитальные затраты, связанные с дополнительным контуром, насосными модулями и применением протяженных трубопроводов и незамерзающих жидкостей. В связи с тем, что подобные системы все еще развиваются, модернизируются, улучшается их работа, — стоимость тепловых насосов остается большой. 

Также следует отметить, что работы по монтажу и проведение других сопутствующих работ следует доверять сертифицированным специалистам, что также может быть дорого. 

И наконец, тепловые насосы – это сложное оборудование, и следует учитывать, что при выходе его из строя нужно предусмотреть временное резервное отопление, так как ремонт может занять какое-то время.

Отопление коттеджей с помощью тепловых насосов Mitsubishi Heavy Industries

 

Воздушные тепловые насосы для отопления коттеджей использовались достаточно давно – в Финляндии и Швеции накоплен большой опыт их применения. Использование инверторных систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries (Japan) в качестве тепловых насосов для отопления дома (а так же любых жилых зданий и гостиниц) вполне оправдано и экономично. Поводом для написания данной статьи послужил практический пример в нашей стране – в Подмосковье осенью 2013 года для обогрева небольшого коттеджа был установлен воздушный тепловой насос (канальный кондиционер Mitsubishi Heavy Industries FDUM71V) .

Система успешно отработала зиму 2013-2014 года при достаточно низких наружных температурах (до -25С) и показала свою жизнеспособность в российских условиях. Учитывая сегодняшние характеристики оборудования и постоянное совершенствование систем кондиционирование в режиме тепла, постараемся в этой статье определить будущее технологии воздушных тепловых насосов для северных стран.

 

Отопление воздух — воздух

Традиционно системы кондиционирования воздуха воспринимались именно как системы охлаждения и иногда вентиляции помещений. При работе кондиционера зимой в режиме воздушного теплового насоса эффективность его снижалась, примерно при температуре -5 С тепловой коэффициент падал до значения 1, и при дальнейшем снижении наружной температуры эффективнее было использовать обычные электрообогреватели. Но все это было справедливо для систем кондиционирования воздуха на фреоне R22, с ON-OFF регулированием производительности компрессора. Новые системы кондиционирования  Mitsubishi Heavy Industries (Japan) обладают принципиально большим температурным диапазоном использования в режиме тепла – до -20 С.

Рис. 1. Схема обогрева коттеджа с помощью воздушной системы с тепловым насосом.

 

Благодаря чему существенно расширен температурный диапазон?

Во-первых, это использование фреона R410A, который обладает существенно бОльшим рабочим давлением, чем фреоны R22 или R407C (табл. 1). Это приводит к тому, что при понижении температуры наружного воздуха снижается температура и давление кипения фреона в наружном блоке. Снижение давления приводит к меньшей плотности газа на всасывании компрессора, и, следовательно, к снижению его производительности. Давление фреона R410A изначально больше в 1,5 – 2 раза, чем фреона R22, поэтому снижение производительности компрессора тоже происходит, но не так значительно.

Табл. 1. Давление газообразного фреона в состоянии насыщения, 105 Па.

Температура кипения	Фреон R22	Фреон R410A
— 50 С	0,64	1,01
— 40 С	1,05	1,76
— 30 С	1,64	2,70
— 20 С	2,45	4,00
— 10 С	3,54	5,73
0 С	4,98	7,96

 

Во-вторых, использование полиэфирного (PОЕ) масла для смазки компрессора, вместо применяемого ранее минерального (МО). Преимущества полиэфирных масел по сравнению с минеральными – лучшие смазывающие качества, меньшая кинематическая вязкость при низких температурах, меньшая температура застывания. Благодаря этому запуск компрессора при низкой температуре происходит плавно, с меньшей нагрузкой на двигатель.

В-третьих, применение DC-инверторного привода компрессора позволяет добиться высокой экономичности работы, отсутствия повышенных пусковых токов и плавности регулирования производительности даже при низких наружных температурах.

 

Таким образом, уже сегодня возможно использование систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries для обогрева коттеджей в зимнее время. Но насколько воздушное отопление дома экономично? Давайте ответим и на этот вопрос:

 

Расчет теплового насоса

С точки зрения теории тепловых насосов, максимальная величина теплового коэффициента зависит от температуры источника тепла (наружного воздуха — Тн) и приемника тепла (внутреннего воздуха в помещении — Тв). Идеальный верхний температурный уровень Тв теплового насоса равен температуре внутреннего воздуха в зимний период, которую можно принять +20 ˚С или +293 ˚К.
    

Идеальный нижний температурный уровень Тн равен температуре наружного воздуха. Для условий России данный параметр имеет различные расчетные значения, которые могут колебаться от –45 ˚С до –20 ˚С. Как нечто среднее рассмотрим расчетную температуру наружного воздуха по параметрам Б для города Перми. Она равна –35 ˚С или 238 ˚К.

Сейчас мы можем вычислить значения удельной затраты работы и коэффициента трансформации теплоты (тепловой коэффициент СОР):

Следовательно, при тех параметрах, которые мы приняли в качестве исходных данных, мы можем максимально получить 5,33 кВт тепловой энергии, затратив 1 кВт электрической. Согласитесь, полученная величина выглядит достаточно большой, учитывая, что мы взяли для расчета крайние температурные параметры и большую часть отопительного периода таких низких температур не будет. Однако реальная величина полученной тепловой энергии будет несколько меньше, т.к. в расчетах мы не учли необратимость процессов сжатия в компрессоре и дросселирования в ТРВ, пониженную температуру кипения в наружном блоке и повышенную во внутреннем. При повышении температуры наружного воздуха эффективность теплового насоса увеличивается (рис. 2).

Рис. 2. График производительности наружного блока при снижении наружной температуры.

 

Согласно принципа работы теплового насоса, ТН охлаждает наружный воздух и полученную энергию отдает в обслуживаемые помещения. Естественно, чем ниже температура наружного воздуха, тем меньше эффективность теплового насоса. Конкретные величины энергопотребления можно получить, зная коэффициент энергетической эффективности кондиционера при понижении температуры наружного воздуха (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость теплового коэффициента от температуры наружного воздуха.

 

Как следует из рисунка, тепловой коэффициент реального воздушного теплового насоса меняется от 3,8 единиц при +10 С, до 2,4 единиц при -20 С и в среднем за отопительный период равен 3. Т.е. использовать новые кондиционеры на 410 фреоне в качестве теплового насоса для отопления дома ровно в три раза выгодней, чем обычные электрообогреватели.

Особенности при использовании кондиционера в качестве обогревателя:

 

Выбор производительности и типоразмера внутренних и наружных блоков.

Выбор производительности внутренних блоков осуществляется в первую очередь исходя из требуемой мощности обогрева по каждому помещению. Требуемая мощность обогрева коттеджа зависит от многих факторов: района строительства, площади и термического сопротивления ограждающих конструкций, величины инфильтрации через окна и двери. Но в целом для отопления коттеджей средней полосы России требуется от 60 до 100 Вт на 1 м2 помещения. При проектировании мы должны учесть, что чем ниже температура наружного воздуха, тем больше нам требуется тепла для обогрева помещений. С другой стороны, чем ниже температура воздуха вокруг наружного блока – тем меньше эффективность теплового насоса. Поэтому расчет производительности системы нужно делать исходя из самых неблагоприятных условий – температуры наружного воздуха минус 20 С.

При минус 20 С производительность теплового насоса падает примерно до 60% от номинальных значений. Таким образом если наружный блок имеет номинальную производительность на тепло 25 кВт, 60% от этой величины составит 15 кВт тепла, что достаточно для отопления коттеджа площадью 150 – 200 м2. Для больших размеров коттеджей возможно применять несколько систем тепловых насосов либо VRF систему кондиционирования (до 1000 м2 обогреваемой площади с помощью одной системы).

Особенности воздушного режима помещения.

При работе любого обогревателя, для равномерного перемешивания теплый воздух необходимо подавать в нижнюю зону помещения. Если этого не сделать, то может возникнуть большой перепад температур между полом и потолком. Поэтому необходимо либо внутренний блок размещать как можно ниже, либо подавать теплый воздух в нижнюю зону в области пола. В Японии уже давно принято использовать в качестве обогревателей именно воздушные тепловые насосы, поэтому классическое расположение внутреннего блока применяется именно как на рисунке 4.

Рис. 4. Вариант интерьера жилых помещений с установкой внутренних блоков канального типа под окнами.

 

Утилизация теплоты вытяжного воздуха.

Не нужно забывать про естественный источник теплого воздуха с температурой +20С – вытяжной воздух с санузлов и кухонь. Не использовать эту энергию просто преступление. Поэтому конструктивно необходимо направлять выброс вытяжного воздуха на наружный компрессорно конденсаторный блок. Расход воздуха наружного блока, конечно, значительно больше, чем расход рециркуляционного вытяжного воздуха, но, тем не менее, смесь наружного воздуха и вытяжного будет значительно теплее, чем просто наружный воздух зимой.

 

Для примера возьмем коттедж с кратностью 2. Значит на 1 м2 площади приходиться 6 м3/ч приточного воздуха и соответственно столько же вытяжного. Расчетная производительность системы отопления около 80 Вт/м2 помещений. Если посмотреть на характеристики наружных блоков, то на 1 кВт производительности по теплу приходиться 300 м3/ч производительности по воздуху вентилятора наружного блока. Приводя к 1 м2 помещений, получаем 38 м3/ч наружного воздуха. Для наружного блока важно, чтобы температура смеси была не ниже –20°С. Значит, минимальная температура наружного воздуха при организации обдува конденсаторов вытяжным воздухом составляет:

 

Т.е. за счет подогрева вытяжным воздухом минимальная температура наружного воздуха может быть -27С.

Расчетные температуры наружного воздуха для разных городов России

 

Выше мы выяснили, что за счет утилизации теплоты вытяжного воздуха возможно  расширить температурный диапазон работы до –27 °С. Таким образом, климатические условия городов на юге России уже позволяют использовать кондиционеры Митсубиси не только для охлаждения помещений в теплый период, но и для их обогрева в холодный. Отсюда возникает первый вопрос – а для каких городов возможно использование системы воздушного отопления в качестве основного и единственного источника обогрева помещений? Давайте посмотрим на расчетные температуры наружного воздуха по параметрам Б для зимнего периода (см. таблицу).

 

Город	Параметры Б, °С  (наиболее холодные 5 дней)	Параметры А, °С (наиболее холодный месяц)
Москва	–26	–15
Санкт-Петербург	–26	–11
Пермь	–35	–21
Екатеринбург	–35	–20
Челябинск	–34	–21
Владивосток	–24	–16
Ростов-на-Дону	–22	–8
Краснодар	–19	–5
Новороссийск	–13	–2
Сочи	–3	+2
Симферополь	–16	–4

 

Таким образом, для средней полосы и юга России установка воздушных тепловых насосов с рекуперацией вытяжного воздуха возможна в качестве основной и единственной системы отопления дома. Для наружной температуры ниже -20С желательно иметь в запасе дополнительный источник тепла (например, камин), но большую часть отопительного периода все равно обеспечивается за счет теплового насоса с эффективностью в 3-4 раза большей, чем простой электрообогреватель.

Тепловой коэффициент воздушного теплового насоса меняется от 3,8 единиц при +10 С, до 2,4 единиц при -20 С. Чтобы понять, какой тепловой коэффициент будет средним за отопительный сезон, необходимо знать, какая температура наружного воздуха зимой является средней. Давайте обратим внимание на частоту определенной температуры наружного воздуха, например для г. Перми (рис. 5).

 Рис. 5. Частота определенной температуры наружного воздуха для Перми.

 

Мы видим две линии: синяя – характеризует самый холодный год за последние 50 лет; фиолетовая – 2007 год. Выводы, которые мы можем сделать их этих графиков:

 

Показатели наружной температуры для Перми	Самый холодный за 50 лет	2007 год
Самые часто повторяющиеся температуры в течение отопительного периода	От 0 до +8 С	От 0 до +8 С
Средняя температура отопительного периода	-4,1 С	-1,5 С
Число суток с температурой наружного воздуха -20 С и ниже	21 суток	13 суток
Доля часов с температурой наружного воздуха -20 С и ниже (% от всего отопительного периода)	9%	5%
Средний тепловой коэффициент теплового насоса	2,9	3,1

 

Режим оттайки наружного блока и отвод конденсата.

 

При работе системы тепловых насосов наружный воздух охлаждается и из него выделяется конденсат, который благополучно намерзает на наружном блоке, снижая его производительность. Для удаления этого льда система применяет режим оттайки. Насколько снижается производительность наружного блока за счет режима оттайки? Это зависит главным образом от влагосодержания наружного воздуха. Особенностью влажного воздуха является снижение влагосодержания при снижении его температуры. Поэтому снижение производительности на тепло происходит в большей степени при температуре от +5 С до -10 С (максимум на 14%, рис. 6): А при расчетной температуре минус 20 С падение производительности составляет всего 2%, что не критично для выбора расчетной мощности системы.

Рис. 6. Коррекция мощности наружного блока по теплу на процесс стаивания инея.

 

Для удаления льда с наружного блока система кондиционирования включает режим оттайки, физический смысл которого сводится к кратковременному переключению кондиционера в режим охлаждения. Внутренние блоки при этом не работают, а компрессор подает фреон с температурой около 70 С на теплообменник наружного блока в течение 10 минут. Образовавшийся иней быстро тает и стекает с наружного блока. Но так как вокруг наружного блока отрицательная температура, то происходит снова замерзание конденсата под наружным блоком в виде огромных сосулек. Т.е. в случае использования системы кондиционирования в режиме тепла – нужно обязательно предусмотреть зимний комплект кондиционера, дооснащённый греющим кабелем для подогрева поддона наружного блока . Также желательно сделать организованное удаление конденсата от наружного блока по дренажным трубопроводам, которые должны быть обязательно подогреваемы и в теплоизоляции.

 

Выводы: использование новых инверторных систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries (Japan) в качестве тепловых насосов для отопления дома (а так же любых жилых зданий и гостиниц) вполне оправдано и экономично. Основные преимущества такого вида отопления следующие:

1. Стоимость универсальной системы обогрева и охлаждения помещений ниже, чем отдельно система отопления и кондиционирования.
2. За счет использования электронной системы регулирования производительности система кондиционирования точно поддерживает требуемую температуру в помещениях и быстро выходит на расчетный режим.
3. Отопление дома с помощью теплового насоса очень экономично – даже для условий Москвы средняя температура отопительного периода -3 С, а система в среднем будет давать три – четыре кВт тепла на 1 кВт потребляемой энергии. Для юга России коэффициент энергоэффективности еще больше.
4. Энергоноситель – фреон. Значит, при любых отключениях электричества систему разморозить невозможно.
5. И самое главное – установив тепловой насос воздух — воздух на основе системы кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries, хозяин коттеджа получит не только эффективный обогрев зимой, но и полноценное поддержание комфортной температуры воздуха летом.

Недостатком систем отопления «воздух — воздух» на сегодняшний день является необходимость использования резервного источника тепла для наружной температуры -20С и ниже (например, камин). Но 90% времени обогрев коттеджа будет осуществляться именно от работы теплового насоса.

 

 

Автор: Брух Сергей Викторович.

Группа компаний  «МЭЛ» — оптовый поставщик систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries.

www.mhi-systems.ru       Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Экономное отопление кондиционером зимой

23.09.2019

Разве кондиционер может обогреть?

Ещё как! Причём греет он даже эффективнее, чем охлаждает!

Многие модели рассчитаны на работу до -30°C, а такие температуры редкость для средней полосы России.

Кондиционер как тепловой насос

Не задалось лето в этом году в Центральной России в принципе и в Москве в частности (как и год назад). Мало кто включал кондиционер на охлаждение. Зато зимы у нас затяжные и если в кондиционировании помещения потребность не столь сильна, то вот без обогрева — никуда!

Обогрев инверторным кондиционером в сравнении с электрическими обогревателями и радиаторами примерно в 3,5-4,0 раза выгоднее! Эффективность выше обогрева дома дизельным или любым твёрдым топливом. Уступает только самому дешёвому варианту — магистральному газу! Если он есть, конечно…

Любая сплит-система — это тепловой насос: в ней нет нагревательных элементов, тепло перекачивается, извлекается из внешнего воздуха (даже при резко отрицательных температурах) за счёт переохлаждения фреона во внешнем блоке. Полученное тепло отдаётся внутренним блоком в помещении.

Это схема работы по принципу «воздух-воздух». Затраты на установку и виды проводимых работы абсолютно аналогичны классической установке бытового кондиционера. Ещё раз повторимся: тепловой насос «воздух-воздух» — это тот же бытовой кондиционер с одним небольшим отличием: он обладает расширенным температурным диапазоном работы, позволяя сплит-системе продолжать работу вплоть до -30^oC.

Для работы в столь суровых условиях инженера заводов-изготовителей предусматривают особые двухступенчатые компрессора, определённым образом настраивают работу расширительных вентилей. Всё это позволяет сохранять высокую эффективность обогрева даже при сильных морозах.

Модели тепловых насосов

Вариантов создания системы отопления на фреоне, на самом деле, множество. Схема «воздух-воздух», т.е. работа кондиционера в режиме тепла, самый мало затратный и легко исполнимый. Существуют (их значительно больше) модели, подразумевающие работу по схеме «воздух-вода». Внутреннего блока нет в этой схеме, его меняет гидромодуль (выполняется подогрев воды или теплоносителя), накопительный бак, насосы, температурные датчики (в зависимости от схемы). Возможно также создание горячего водоснабжения.

Если по-серьёзному решили подойти и рассматриваете системы «воздух-вода», то подробнее: «Отопление и обогрев кондиционером». Если вас заинтересует — наши инженера подберут подходящую для вас схему и оборудование под неё. Но далее представлены самые популярные тепловые насосы «воздух-воздух».

Тепловые насосы Cooper & Hunter

Одни из самых доступных на рынке систем отопления на базе кондиционеров. Европейский производитель. Все системы созданы для работы в Скандинавских странах Европы со схожими с Россией климатическими условиями.

Самые популярные — три серии инверторных систем: Arctic, ICY II и VIP Inverter (отличаются функциями и пределом по температуре). Устойчивы к перепадам напряжения от 96 до 260 В! А это не редкость в России, особенно в загородных посёлках. Обе имеют расширенный температурный диапазон работы:

• серия Arctic Inverter: на обогрев от -25 до +24, на охлаждения от -15 до +48°C
• серия ICY II: на обогрев от -30°C до +24°C, на охлаждение от -15°C до +54°C
• серия Arctic Inverter: на обогрев от -30°C до +24°C, на охлаждение от -18°C до +48°C

Ниже представлены модели производителей. Обратите внимание: предоставляется скидка на монтаж кондиционеров!

За достаточно скромный по нынешним временам бюджет вы получаете современный инверторный кондиционер, обеспечивающий как охлаждение летом, так и полноценный обогрев в зимние морозы. Перейдите в карточку моделей, чтобы ознакомиться с функциями: они вас порадуют!

Всё более востребованным становится схема отопления загородного дома насосом по схеме «воздух-вода»: когда тепловой насос греет теплоноситель, который идёт в радиаторы или на тёплый пол. В том числе возможна схема реализации и отопления, и ГВС.

Причём смонтировать такую систему можно практически на любом этапе: будь то стадия строительства (когда система создаётся с ноля) или же интеграция, дооснащение уже существующей системы отопления загородного дома, когда тепловой насос интегрируется, врезается в отопительный контур. И таких объектов — большинство: всё дороже и дороже обходится греться электричеством напрямую. В ваших силах снизить затраты на отопление в разы! Окупаемость системы составляет 3-4 года в зависимости от условий эксплуатации!

Установка внешнего блока CH-HP14SINM на 14 кВт. тепловой мощности

Монтаж и запуск гидромодуля теплового насоса с системой автоматики

Подключение контура теплового насоса в систему отопления дома

Сдача объекта: отопление дома и котлом, и насосом воздух-вода

Вот некоторые модели, наиболее востребованные при установке тепловых насосов для обогрева загородного дома:

* На оборудование предоставляется скидка от цены сайта по итогам создания коммерческого предложения.

** Установка внешнего блока и гидромодуля. Подключение к действующей или монтаж создаваемой системы отопления по итогам коммерческого предложения.

Тепловые насосы Haier

Один из лучших китайских производителей. Относится к верхнему ценовому сегменту. Но не за счёт наценки, а за счёт качества производимых систем кондиционирования и отопления. В линейке Haier системы от бытовых кондиционеров до мультизональных промышленных систем охлаждения. Ничем не уступает в качестве японским именитым производителям.

Серия LIGHTERA CRYSTAL. Рассчитана на эффективный обогрев при температурах до -30 градусов! Полноценный источник тепла для вашего загородного дома. И… посмотрите на его функции. Они вас порадуют.

Тепловые насосы Mitsubishi Electric

Непревзойдённое качество. Японский гигант технологий и инноваций. Есть у Mitsubishi Electric несколько серий тепловых насосов, но проходят они под одним названием: ZubaDan, что в переводе с японского обозначает «сильный нагрев». Работа в режиме обогрева с сохранением коэффициента эффективности, т.е. в рамках заявленных показателей, который варьируется в зависимости от серии, но укладывается в показатель SCOP=4,1/4,5.

Представляем вашему вниманию пару вариантов: серия MSZ-FH и MUFZ-KJ. Первая — это классический настенный кондиционер, который дополнен интеллектуальным датчиком движения и исключительной системой очистки воздуха. Второй — реальная альтернатива радиаторам отопления, т.к. имеет напольное исполнение.

Тепловые насосы Fujitsu

Ещё один коренной японец. Ничем не хуже Mitsubishi Electric, в одном уступает: в известности бренда. 65 лет изобретений и совершенствования технологий выразились во множестве решений, сотнях патентов. В том числе созданы и тепловые насосы на фреоне. Производитель представляет несколько серий из линейки NORDIC, разработанные для работы на отопление (БЕЗ потери эффективности) до -25°C.

Вашему вниманию представляется самая востребованная в России серия AIRFLOW NORDIC. И ещё раз: обратите внимание на стоимость установки кондиционера!

Возврат к списку