Отопление тепловым насосом. Особенности отопительных систем

1. Давайте рассмотрим самую распространенную систему отопления - водяной.
2. теплоноситель
3. Обратимся к таблице по подбору стальных радиаторов KERMI.
4. Температура теплоносителя в тепловом насосе не выше 70 градусов
5. Отопление тепловым насосом совместно с радиаторами предусматривает большой размер радиаторов
6. Отопление тепловым насосом в режиме отопления поверхностями
7. Различные температуры на улице
8. Теплый пол
9. Отметки на напольных покрытиях
10. трубы
11. Разница между радиаторами и полами.

В наши дни, с ростом цен на энергоносители, многие люди хотят перевести свои дома на водяное отопление тепловым насосом. Многие люди спрашивают, можно ли тепловой насос врезать в существующую систему отопления. В данной статье попытаемся ответить на этот вопрос.

Давайте рассмотрим самую распространенную систему отопления - водяной.

В примитивном представлении, любая водяная система отопления состоит из четырех элементов:
• источник тепла
• теплоноситель
• магистрали
• отопительный прибор.

Источником тепла может быть газовый, дизельный, дровяной, угольный, пеллетный котел, или любой другой водяной нагреватель.

теплоноситель

Теплоноситель - подготовленная вода, которая циркулирует по магистралям (трубах), и отдает тепло отопительным приборам. В качестве отопительных приборов могут быть радиаторы, конвекторы, регистры, фанкойлы, теплые полы и тд.

Непосредственно отопительный прибор нагревает помещение. Принцип водяной системы отопления делает ее универсальной. Обычно заменив источник тепла, например поменяв, газовый котел на электрокотел, нет нужды менять теплоноситель, магистрали и отопительные приборы. Однако в каждой системы есть свои нюансы, о которых дальше пойдет речь.

Чтобы внести больше ясности давайте обратимся к некоторым моментам проектирования систем отопления.

Для того чтобы правильно спроектировать систему отопления, проектировщик считает теплопотери здания. В результате этого расчета для каждого помещения, получается цифра - количество тепла, которое необходимо подвести к отопительным приборам, в данном помещении (в час), для поддержания комфортной температуры в данном помещении (например 22 градуса), при расчетной температуре на улице (пример для Киева -22). Допустим теплопотери помещения составили 1,4 кВт (1400 Вт). Значит отопительный прибор / приборы, должны выдавать 1,4 кВт тепла + определенный процент запаса (в общем, около 1600 Вт).
Мощность радиатора (количество тепла, которое он может выдать), зависит от его размеров и температурного графика.

Температурный график - температуры теплоносителя на прямом и обратном трубопроводах.

Обратимся к таблице по подбору стальных радиаторов KERMI.

Допустим нас интересует радиатор высотой 600 мм (выше не позволяет высота подоконника). Находим в таблице столбец с радиаторами высотой 600 мм и ищем из этих радиаторов может выдавать 1600 Вт тепла. Находим радиатор высотой 600 мм, и шириной 500 мм. Такой радиатор может выдать 1607 Вт, при температурном графике 90/70. 90/70 означает, что температура в подающем трубопроводе системы отопления составляет 90 градусов, в обратном 70 градусов. 90 градусов - слишком высокая температура, хотя бы потому что можно получить ожог прикасаясь к такой трубы, поэтому реальный температурный график в нашей системе будет 70/55. Обращаясь к таблице получаем цифру в 1014 Вт, что не удовлетворяет наши требования. То есть один и тот же радиатор, при работе с более низким температурным графиком - выдает на 40% меньше тепла. Продолжая поиски, находим радиатор шириной 800 мм, который при температурном графике 70/55 выдает тысяча шестьсот двадцать три Вт, что нас вполне устраивает.

Разумеется можно подобрать радиатор и на более низкий температурный график, например 50/40. Существуют специальные таблицы и формулы которые позволяют это сделать. При этом, такой радиатор, для того чтобы выдать все те же 1600 Вт при температурном графике 50/40, должен иметь большую площадь теплообмена (больше размер). Вместо ширины 800 мм, его ширина при 50/40 должна быть 1200 мм, а значит и стоимость его будет выше. Проектируя классические системы отопления с источником тепла в виде обычного газового (НЕ конденсационного) котла, не имеет смысла переплачивать за дорогие радиаторы больших размеров, поэтому как правило подбирают радиаторы на температурный график 70/50.

Температура теплоносителя в тепловом насосе не выше 70 градусов

Тепловой насос, обычно не может нагреть теплоноситель до температуры выше 65-70 градусов. Такое ограничение заложено в принципе работы теплового насоса и цикла Карно. Но даже в режиме нагрева теплоносителя до температуры 65 градусов, тепловой насос потребляет больше энергии, чем в режиме нагрева теплоносителя до температуры 45 градусов, где-то на 20%. Поэтому, чтобы избежать перерасхода электроэнергии, системы отопления на базе тепловых насосов, проектируются низкотемпературными. Это означает, что температурный график системы отопления, желательно, не должен превышать 45/35. Такой режим обогрева максимально энергоэффективный.

Теперь давайте, наш радиатор Kermi, 33-го типа, высотой 600 мм, шириной 800 мм, который выдает 1623 Вт при температурном графике 70/55, перечислим на режим использования температурному графику 45/35.

Для этого нам понадобится формула.

T = (tпод + tзво) / 2 - tпр
T - температурный напор - разность средней температуры теплоносителя и температуры отапливаемого помещения.
tпод- температура подачи;
tзво- температура обратной магистрали;
tпр- температура помещения.

T1 = (70 + 55) / 2-22 = 40,5 C. - температурный напор при температурной графику 70/50;
T2 = (45 + 35) / 2-22 = 18 C. - температурный напор при температурной графику 45/35;

Теперь перечислим, сколько тепла выдаст наш радиатор при температурном графике 45/35.
Q = 1623 (18 / 40,5) 1,3 = 568 Вт

Видно, что при данном режиме работы, радиатор сможет выдавать только третью часть от необходимой мощности, что нас не устраивает.

Отопление тепловым насосом совместно с радиаторами предусматривает большой размер радиаторов

Продолжив расчет при актуальном для нас температурному графику 45/35, получаем радиатор высотой 600 мм и длиной 2300 мм. Радиатор меньшей ширине не способен, при данном температурном графике, выдавать желаемых 1600 Вт.

А теперь давайте представим себе размеры таких радиаторов.

В данном случае эффективное отопление скорее всего не будет гармонично вписываться в интерьер современного дома.
Поэтому, в случае отопления тепловым насосом нужно искать другие варианты отопительных приборов. Из предыдущих примеров и расчетов, видно что при уменьшении температуры теплоносителя, чтобы избежать уменьшения теплоотдачи, необходимо увеличивать площадь теплообмена (размер отопительных приборов).

Отопление тепловым насосом в режиме отопления поверхностями

Идеальным вариантом в данном случае может быть отопления поверхностями. К данному виду отопления можно отнести теплые полы и теплые стены. Поскольку использование теплого пола не влияет на дизайн помещения, ее можно использовать во всем помещении, приведет к очень большой поверхности теплообмена. А это, в свою очередь, приведет к максимальному уменьшению температуры в системе отопления.

Допустим наше помещение имеет площадь 20 м кв. Используем специализированную программу REHAU для расчета системы "теплый пол". В выходных данных был поставлен температурный график 45/35, труба диаметром 17 мм, с шагом укладки 10 см. В результате имеем значение теплоотдачи от теплого пола 98 Вт с метра квадратного. В пересчете на все помещение получим значение 1960 Вт (с 20 квадратных метров теплого пола). Вместе у нас получается запас тепла 1960 - 1400 = 560 Вт.

В результате получаем систему которая не портит вид помещения и позволяет тепловому насосу работать в максимально эффективном режиме, с максимальным СОР.

Различные температуры на улице

Расчетные параметры температурного графика 45/35, актуальны только для расчетной температуры на улице (для Киева -22). Такая температура бывает не каждый день. При температурах на улице - 10 теплопотери нашего помещения уменьшаются с 1400 Вт до 1018 Вт. (Используем формулу пересчета теплопотерь для другой температуры на улице Q2 = (tпр - tвул 2) (tпр - t ул 1) Q1. Значит при температуре на улице -10 нет нужды использовать температурный график 45/35. Будет достаточно подавать в систему отопления около 36 градусов, для того чтобы получить в помещении температуру воздуха +22. Уменьшение температуры теплоносителя приводит к еще большему увеличению СОР.

Давайте посмотрим реальный пример использования теплого пола и теплового насоса на объекте расположенном под Киевом. Данные взяты из международного сервиса NIBE Uplink, который способен записывать все параметры, интересующие в течение года. На данном графике выведены три параметра: температура наружного воздуха (тем. В. Воз), расчетная температура подачи, комнатная температура.
Видно что температура в 2017 опускалась ниже -10 несколько раз, при этом такие холода имели непродолжительный характер. При этом температура теплоносителя в теплом полу не превышала 45 градусов, в то время как в межсезонье (при незначительных холодах) она была на уровне около 35 градусов. Температура в помещении оставалась стабильной на уровне 22-24 градуса, за исключением тех ситуаций когда владелец дома отсутствовал и специально снижал температуру в доме.

Большинство современных тепловых насосов работают по погодозависимой автоматике. Такой режим предполагает автоматической коррекции температуры теплоносителя в зависимости от температуры на улице.

Это означает:

1. Отопление тепловым насосом обеспечит комфортную температуру в течение всего отопительного периода.
2. Максимальное снижение температуры теплоносителя что приводит к максимальному повышению СОР. А значит мы получаем эффективное отопление тепловым насосом.

Теплый пол

Теплый пол как правило монтируется под плитку. Поскольку плитка имеет хорошие теплопроводные свойства, это позволяет максимально эффективно и равномерно распределять тепло по полу. Частый вопрос, от владельцев домов: а что делать с паркетом или деревянным полом? Действительно дерево хуже проводит тепло, к тому же есть ограничения по максимальной температуре, которую может выдержать деревянное покрытие. Теплоотдача от такого пола может уменьшится на 40%. Некоторые виды напольных покрытий, предназначенных для использования с теплыми полами, при нагревании могут деформироваться. Но это не самая большая проблема, по сравнению с тем, что клей, который выделяется в процессе нагревания, приносит вред здоровью.

Все это не делает применение теплого пола и деревянного покрытия невозможным, однако усложняет задачу в целом, и очень часто не дает возможности покрыть все теплопотери помещения, в котором установлена ​​деревянный пол. Иными словами, такое применение чаще всего встречается не для того чтобы нагреть помещение, а для того чтобы повысить температуру пола для более комфортного пребывания человека. Имеется в виду в таком помещении, дополнительно должен быть установлен обычный радиатор или конвектор.

Отметки на напольных покрытиях

Если Вы хотите положить под паркет, систему "теплый пол", необходимо искать паркет с маркировкой "пригодно для теплого пола».

А что мы хотим максимально эффективную систему отопления которая не предусматривает использования радиаторов из-за их больших размеров? В данном случае, можно использовать теплый пол под паркет, который хоть и не сможет самостоятельно отапливать помещения, но все же внесет как минимум 60% от необходимой мощности на отопление. Это автоматически означает, что дополнительный радиатор, уже нет необходимости подбирать на всю мощность (в нашем случае на 1600 Вт), а лишь на 640 Вт. Таким образом получим радиатор KERMI высотой 600 мм и шириной 1000 мм. 1 м не так уж и большая длина по сравнению с 2,3 метра. Получим энергоэффективное отопление тепловым насосом с небольшим радиатором, и комфортной теплым полом.

Если же дерево, которое Вы выбрали в качестве напольного покрытия, непригодное для использования с теплыми полами, есть возможность использовать стены, в качестве отопительной поверхности. Такая система очень похожа на систему теплый пол, за исключением некоторых моментов.
Во-первых под трубу кладут утеплитель, так как имеется в виду стена уже утепленная снаружи. Во-вторых используют другой вид крепления трубы к стене.

Толщина штукатурки над трубой должна быть не более 30 мм, в то время как толщина стяжки над теплым полом должна быть не менее 30 мм.

трубы

В качестве труб применяют или трубы из сшитого полиэтилена меньшего диаметра, или трубы армированные алюминием, для удобства монтажа.
С одного квадратного метра стены, можно снять примерно такое же количество тепла, как и с одного квадратного метра пола. Комбинация системы "теплый стена" и теплового насоса дает возможность не только комфортно отапливать помещения, но и комфортно охлаждать его, что придает системе тепло / холодная стена, огромное преимущество. Подробнее читайте в разделе о пассивное охлаждение.

Таким образом мы пришли к тому, что применение теплых стен и теплых полов с температурным графиком 45/35, делает отопления дома более экономичным по сравнению с отоплением системы тепловой насос, радиаторы с температурным графиком 65/55. Но это не все преимущества отопления поверхностями.

Разница между радиаторами и полами.

1. Еще большая экономичность.
Применение теплых полов позволяет экономить не только за счет повышения СОР теплового насоса.
За счет повышенной лучевой составляющей системы напольного отопления, тепловой комфорт в режиме отопления ощущается при более низких температурах в помещении. Другими словами это означает что отапливая помещения теплым полом которые поддерживают температуру в помещении +20, человек чувствует такой же комфорт, который можно почувствовать в помещении отоплением радиаторами до температуры +22 градуса. Поддержание температуры воздуха в помещении на уровне 20 градусов, вместо 22 позволяет дополнительно сэкономить около 10% расходов на отопление, в год.

2. Не вызывает аллергии.
За счет большей удельного веса лучевой составляющей, конвекция в системах "теплый пол" менее выражена, чем в системах радиаторного / конвекторного отопления, что приводит к уменьшению перемещения воздушных масс. А это в свою очередь приводит к уменьшению количества вредного для легких пыли, циркулирующий в воздухе в классических системах отопления. Осушение воздуха осуществляется менее чем путем радиаторного отопления

3. Комфорт
Медиками были выведены некоторые зависимости, связанные с распределением температур в помещении. Доказано что идеальное распределение температур в помещении предусматривает, что более холодный воздух должен быть на уровне головы человека, в то время как ноги всегда должны быть в "теплые".

вывод

Отопление тепловым насосом имеет ряд нюансов которые следует учитывать при проектировании. Лучший вариант системы - отопление тепловым насосом совместно с теплыми полами / стенами.

Похожие

Комментарии