Отопление и охлаждение помещений с помощью теплового насоса и фанкойлов

Н. Вовк

Речь в данной статье пойдет о таком нашумевшем в последнее время оборудовании, как воздушный тепловой насос. Не всегда есть понимание его универсальности. Ведь таким тепловым насосом можно зимой отапливать помещение, а летом его охлаждать, и, помимо того, круглый год получать горячую воду

Универсальность теплового насоса «воздух–вода» отличает его от традиционных теплогенераторов – газовых или электрических котлов, – которые обеспечивают отопление и горячую воду, но для кондиционирования необходимо дополнительно устанавливать иное оборудование.

Охлаждение воздуха, как и отопление, требует значительных энергетических затрат. Поэтому, в условиях дороговизны ресурсов, вопрос эффективности становится особенно актуальным. Тепловой насос «воздух–вода» относится к оборудованию, использующему возобновляемые источники энергии и, в данном отношении, является передовым.

Энергоэффективность охлаждения можно оценить с помощью коэффициента EER, который (по аналогии с коэффициентом теплопроизводительности СОР) равен соотношению производимой мощности к потребляемой для этого электроэнергии.

Когда заходит речь об установке и эксплуатации воздушного теплового насоса в качестве источника тепла, можно и нужно предусмотреть возможность его работы и для охлаждения помещения. И желательно запланировать это еще на этапе проектирования здания.

При этом такие распространенные отопительные приборы, как радиаторы или системы «теплый пол» не рекомендуются использовать для охлаждения помещения.

Помимо вопроса контроля точки росы (выпадения конденсата), это связано с комфортом и эффективностью. «Холодный пол» не только вреден для здоровья и создает дискомфорт для ног, но и не является эффективным. Ведь холодный воздух тяжелее теплого, и потому не будет перемещаться по всему объему помещения.

Более эффективно устанавливать «холодные» потолки и стены, либо использовать такие универсальные устройства, как фанкойлы. В классическом исполнении (рис. 1) эти приборы оснащаются теплообменником, вентилятором, фильтром и пультом управления (настенный, встроенный или дистанционный). Прогрессивные производители предлагают еще такие дополнительные функции, как управление с помощью Wi-Fi или комплектация фанкойлов датчиками воздуха и теплоносителя.

Изображение устройство фанкойла Рис. 1. Устройство фанкойла

Принцип работы фанкойла довольно прост и выглядит следующим образом: воздух, поступающий на теплообменник, охлаждается или нагревается до установленного значения. Вентилятор ускоряет поток и, таким образом, способствует более быстрому достижению комфортной температуры воздуха в помещении.

Фанкойлы можно эксплуатировать как в частных домах и квартирах, так и в офисных или производственных помещениях.

Особенности конструкции фанкойла

Широкий модельный ряд фанкойлов, представленных в настоящее время на украинском рынке, дает возможность выбора необходимого прибора, отвечающего техническим параметрам и дизайну помещения.

Существуют двух- и четырехтрубные приборы: в первом случае применяется один теплообменник, во втором – два.

По типам монтажа фанкойлы разделяют на настенные, кассетные, напольные и те, которые встраиваются в потолок (канальные) или в стену. При этом часто определяющим фактором при выборе оборудования является дизайн помещения. К примеру, в гостиницах чаще всего можно увидеть канального типа фанкойлы встроенные в потолок (рис. 2).

Изображение типы фанкойлов Рис. 2. Типы фанкойлов:
а) настенный, б) встроенный подпотолочный, в) внутрипольный, г) напольно-потолочный, д) напольно-потолочный со сниженной высотой

Управление фанкойлами может быть:

  • с помощью контроллера, размещенного на корпусе самого фанкойла;
  • с помощью настенного термостата (например, для внутрипольных или встраиваемых фанкойлов) один к одному, или один к нескольким;
  • удаленно через Wi-Fi.

При выборе оборудования для бытового использования следует обратить особое внимание на его шумовые характеристики. Фанкойл, в котором установлен вентилятор с частотным регулированием, будет более тихим.

Видео. Обзор работы фанкойла настенного в жилой комнате

Кроме того, существуют фанкойлы с функцией «лучистая панель» (рис. 3), принцип работы которых основан на деактивации основного вентилятора и работе микровентиляторов с более низким уровнем шума. Фанкойл, таким образом, обеспечивает постоянную тепловую мощность и поддерживает заданную температуру в помещении, работая бесшумно. В летний период функция «лучистая панель» деактивирована, чтобы избежать образования конденсата на передней панели.

Изображение фанкойл с функцией лучистая панель Рис. 3. Фанкойл с функцией «лучистая панель»

Определение мощности

Недостаточно выбрать тип монтажа фанкойла, нужно еще знать требуемую производительность как при охлаждении, так и при работе на отопление. Подбор мощности лучше всего доверить специалистам-проектировщикам систем ОВК. При расчете необходимо учесть такие факторы:

  • расположение здания по сторонам света (север, юг);
  • теплопотери/теплопритоки через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, крыша);
  • назначение помещения (например, если это офис, то большое значение играет количество людей и орг техники);
  • температуру теплоносителя для отопления/охлаждения.

Определение требуемой производительности для оборудования, работающего на обогрев или охлаждение, необходимо для компенсации теплопотерь или теплопритоков, в зависимости от сезона. Таким образом, если при расчете установлено, что теплопотери через ограждающие конструкции составляет 5 кВт·ч, то и фанкойл необходим с мощностью в 5 кВт.

Классическая формула расчета теплопотерь:

Q = k×T×f,

где Q – теплопотери от определенной поверхности ограждающей конструкции (стены, окна, двери, потолок); k – коэффициент теплопроводности материала; T – разница между температурой внутри помещения и на улице; f – площадь поверхности (например, стены).

Конечно, при расчетах рекомендуется задавать не только нормативную, но и желаемую температуру, при которой определенному пользователю будет комфортно находиться в помещении.

Использование теплового насоса с фанкойлами

Установка фанкойлов совместно с тепловым насосом, делает данную систему универсальной для отопления, кондиционирования и обеспечения горячего водоснабжения. Принцип работы теплового насоса основан на отборе тепла из возобновляемых природных источников (например, из атмосферного воздуха) и передаче его в систему, с помощью фреона. Более детальную информацию об этом можно найти в других источниках.

Тепловой насос типа «воздух–вода» – «сердце» низкотемпературной системы отопления, в которой температура теплоносителя составляет от 25 до 55°С. Самая высокая эффективность работы данной системы в диапазоне теплоносителя от 30–45°С. Данная температура является оптимальной для работы фанкойлов.

Выбирая мощность теплового насоса, помимо объема помещения, которое необходимо отопить или охладить, и его теплопотерь, также важно знать зависимость производительности оборудования от погодных условий. Для этого производителями теплового насоса предоставляются соответствующие таблицы.

Рассмотрим потребление электроэнергии тепловым насосом в зависимости от того, до какой температуры необходимо нагреть теплоноситель, при определенных условиях (табл.). Из приведенных данных следует, например, что при температуре наружного воздуха 7°С и температуре подаваемой в систему воды 35°С, тепловой насос модели S будет производить до 10 кВт тепла.

Изображение производительность теплового насоса воздух-вода Таблица. Производительность теплового насоса «воздух–вода» на примере оборудования ТМ Templari (в Украине представляет компания «Эйр Стрим»)

При этом его коэффициент эффективности COP (соотношение производимой тепловой мощности к потребляемой для этого электроэнергии) составит 4,49. Однако уже при повышении температуры теплоносителя до 55°С, при тех же параметрах воздуха, СОР упадет до 2,71. Параллельно с этим незначительно снизится и мощность – до 9,87. Такую же тенденцию можно увидеть и относительно других моделей тепловых насосов, представленных в таблице.

Отдельно хотелось бы отметить, что на эффективность работы теплового насоса «воздух-вода» в режиме отопления влияет также количество циклов «оттайки». При работе теплового насоса «воздух-вода» на тепло, наружный воздух охлаждается и из него выделяется конденсат, который намерзает на теплообменнике наружного блока снижая его производительность. Для удаления наледи предусмотрен режим «оттайки». Чем чаще ТН становится в «оттайку» тем ниже его эффективность работы, так как во время данного режима увеличивается потребление электроэнергии. Тепловой насос работает в обратном цикле, как холодильная машина, при котором нагревается теплообменник для снятие наледи, при этом в систему не подается нагретая вода.

На количество циклов «оттайки» влияют такие факторы, как:

  • влагосодержание наружного воздуха (чаще всего при температуре -10…+5°C);
  • размер теплообменника в наружном блоке;
  • шаг оребрения данного теплообменника;
  • алгоритмы, которые разрабатывают и па тенту ют производители тепловых насосов, регулирую щие данный процесс.

Аналогично можно оценить эффективность работы теплового насоса на охлаждения в зависимости от температуры воды в системе и наружной температуры воздуха. Например, при температуре наружного воздуха 35°С и температуре подаваемой в систему воды 7°С, тепловой насос модели S будет производить до 7,4 кВт холода, при этом коэффициент эффективности EER равен 2,92.

При увеличении температуры подачи в систему воды до +18°С, тепловой насос будет производить уже 8,3 кВт и коэффициент эффективности EER 4.20.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что тепловой насос максимально эффективно работает совместно с низкотемпературными отопительными приборами. Дополнительно для отопления, вместе с фанкойлами, можно применять систему водяного «теплого пола», которая также является низкотемпературной (рис. 4).

Изображение тепловой насос, фанкойл и теплый пол Рис. 4. Пример оборудования для системы отопления/охлаждения с применением теплового насоса, фанкойлов и «теплого пола»

Неоспоримым преимуществом использования фанкойлов есть и то, что водяное отопление и кондиционирование является более комфортным и мягким чем фреоновое или электрическое, оно не сушит воздух зимой.

При правильном проектирование здания и системы отопления и кондиционирования, даже при сильных морозах (-20°С и ниже) тепловой насос будет обеспечивать подогрев воды +30…45°С этого достаточно для достижения комфортной температуры в помещениях.

Важно, покупка инженерного оборудования должна основываться на его технических характеристиках и ОБЯЗАНА вести к снижению эксплуатационных расходов и выполнению требуемых задач. Покупка, основанная только на цене оборудования, может привести к повторным затратам.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Просмотрено: 2 942


Оставьте комментарий

Telegram