(067) 111-80-36 (044) 223-81-36 (094) 823-81-36

Как выбрать тепловой насос. Вопросы и ответы - часть 2

Мы продолжаем отвечать на типичные часто задаваемые вопросы наших заказчиков.

24. Почему тепловые насосы на фреоне R-410A часто оснащаются частотным регулированием привода компрессора  ?


Причин по существу две. Во-первых, аппараты c фреоном R-410A имеют рабочее давление в полтора раза большее, чем традиционный R-22 и озонобезопасный R-407C.  Пиковое давление развивается при старте компрессора, и для того, что бы уменьшить вероятность поломок при таком большом давлении ставится частотный регулятор. При уменьшении частоты, электродвигатель  привода компрессора вращается с меньшим числом оборотов, давление при старте искусственно занижается. Во время работы теплового насоса также возможно частотное регулирование или занижение постоянного напряжения - его ещё называют инвертированием, а тепловой насос - инверторным.

Во-вторых, мировой лидер и изобретатель спиральной технологии Copeland (Emerson Climate Technologies) выпускает специальную серию компрессоров для тепловых насосов на озонобезопасном фреоне R-407C - 24 модели. Эти модели имеют конструктивную возможность разведения спиралей при останове и плавного сведения спиралей при старте. Вместе с патентованными системами Variable Speed™, Copeland Scroll Digital™  - такие компрессоры имеют возможность автоматической разгрузки по мощности, поскольку мощность спиральных компрессоров всегда прямо пропорциональна давлению нагнетания. Применение частотных преобразователей или инверторов напряжения для компрессоров Copeland - в некотором смысле нонсенс.

А вот для других производителей - это необходимость, т.к. Copeland продаёт для других только общую лицензию на спиральный компрессор, а свои патентованные системы оставляет только для себя. Таким образом, можно добиваться разгрузки по мощности без дорогостоящего (и малонадежного) преобразователя частоты / напряжения, просто используя спиральный компрессор Copeland.


Что выбирают потребители и производители ? Copeland выпустили уже более 100 млн компрессоров. А ближайший конкурент - в пять раз меньше.

25. Почему продолжается выпуск тепловых насосов на фреоне R-410A, в то время как применение фреона R-407C  даёт лучшие результаты при низких температурах воздуха ?

Причины достаточно просты. Определяется использование того или иного фреона прежде всего применением определенного компрессора - т.е. конкретным производителем компрессора,  конструктивом и расчетными характеристиками под конкретный фреон.

Поскольку аппараты c фреоном R-410A имеют рабочее давление в полтора раза большее, чем озонобезопасный R-407C, просто заменить один фреон на другой в одной и той же модели компрессора не получится.  Однако полностью переходить на фреон  R-407C  вряд ли имеет смысл для многих производителей - необходимо понимать состояние и потребности мирового рынка  компрессоров.  Отнюдь не для всех стран требуются тепловые насосы работающие при -20° С.  Тепловые насосы применяются не только для отопления, и не только зимой. Зачастую это работа летом - для подогрева бассейна или только для потребностей горячего водоснабжения. И при таких условиях применение R-410A  будет более логично.

Кроме того, после запрета фреона R-22 , первым на рынок вышел фреон R-410A, получив не просто временную фору по сравнению с R-407C, но и принудив производителей компрессоров переоснастить производство под выпуск моделей на фреоне R-410A. Для такой компании как Copeland ( Emerson Climate Technologies ) это не проблема, т.к. у компании полтора десятка заводов по всему миру, и выпуск тех или иных моделей идет независимо на разных заводах. А вот для некоторых японских и европейских компаний - это колоссальная проблема, т.к. для переоснащения единственного завода по выпуску компрессоров требуются дополнительные финансовые вложения, а иногда и приостановка ( временная ) производства. На такие потери часть компаний пойти не могут.

26. Как различаются по уровню шума вентиляторы, которые применяются в воздушных тепловых насосах ?

Действительно, есть довольно сильные различия по уровню шума между вентиляторными приводами. Обычный электромотор ( тип CFM ) может быть достаточно шумным. Однако новые разработки, в частности привод ЕСМ отличается сверхнизким шумом при работе.

Что представляет собой мотор типа ЕСМ ? ЕСМ -это двигатель с переменной скоростью вращения, с отсутствием обмотки и наличием в статоре постоянного магнитного поля. Такой привод вентиляторного блока значительно тише в работе, по сравнению с обычным электродвигателем.

Появление и использование современных спиральных компрессоров и тихих вентиляторов с аэродинамическими лопастями, стало настоящей революцией, и современные тепловые насосы стали очень тихими и подходят для густонаселенных районов. Именно такими электродвигателями оснащаются новые серии тепловых насосов Himteks New Energy .


27. Как правильно подобрать воздушный тепловой насос по мощности ?

Для эффективного отопления важно выбрать определенную мощность теплового насоса. Тепловая мощность может полностью перекрывать потребности на протяжении всего отопительного сезона, и во всем диапазоне наружных  температур.  Если тепловая мощность теплового насоса перекрывает потребности до средней сезонной наружной  температуры - то такая температурная отметка - это точка бивалентности. 

Выбранная мощность должна соответствовать уровню теплопотерь дома при определенной температуре окружающего воздуха. Определить уровень теплопотерь можно достаточно легко, проанализировав расход газа ( если уже установлен газовый котел ), или расход электроэнергии ( если установлен электро котел ).  Если система альтернативного отопления устанавливается в новострое,  уровень теплопотерь берется  из проектных расчетных данных.

При каких наружных температурах необходимо отталкиваться в расчетах ? 

От среднегодовых и сезонных показателей температуры воздуха зависит выбор точки бивалентности - той критической точки, когда система должна перейти на резервный обогреватель ( резервный котел), когда температура на улице становится слишком низкой. Ведь воздушный тепловой насос черпает тепло из окружающего воздуха и эффективность теплового насоса (коэффициент COP)  зависит от наружных температур. 

Так, например, для региона центральной части Украины, исходя из статистических метеоданных, температура в -7 °С может быть принята за точку бивалентности для стандартных тепловых насосов.  Для аппаратов с системой EVI эта точка может быть ниже на 7-9°С.

Работа ТН по бивалентной схеме признана наиболее экономически выгодной: в этом случае не завышается номинальная тепловая мощность для покрытия редких нагрузок в холодные дни и, следовательно, меньше стоимость ТН, а также обеспечивается самая быстрая окупаемость капиталовложений за счет существенной экономии энергозатрат. Сначала определяют тепловую нагрузку, необходимую для обеспечения дома отоплением и горячим водоснабжением. После учета климатических условий, анализа системы распределения тепла в доме и определения температуры подачи в контурах - производят расчет теплопроизводительности теплового насоса. 

Правильный выбор мощности теплового насоса является гарантией надежной работы системы отопления и в дальнейшем принесет значительную экономию при отоплении.

28.  Можно ли установить воздушный тепловой насос в подвале или гараже, там ведь теплее, чем на улице ?

 При мощности теплового насоса 10 кВт через теплообменник проходит за 1 час  3500 куб. м воздуха, который охлажден примерно на 5 ° С. Речь идет о количестве воздуха, масса которого составляет примерно 4500 кг и которым можно заполнить куб с гранью более 15 м. Любое закрытое помещение через несколько часов превратится в холодильник.   Наружный блок теплового насоса должен располагаться в максимально открытом месте со свободным доступом воздуха таким образом, чтобы избежать создания мертвых зон, в которых мог бы задерживаться охлажденный воздух. 

29. Почему в некоторых воздушных тепловых насосах предустановлен дополнительный электрический нагреватель - это действительно даёт лучшие результаты работы при низких температурах воздуха ?

Скорее наоборот, чаще всего установка такого нагревателя призвана скрыть существенную просадку тепловой мощности при минусовых температурах наружного воздуха. При понижении температуры наружного воздуха, происходит падение тепловой мощности теплового насоса. И величина такого падения напрямую связана с конструкцией самого теплового насоса. Аппараты с системой EVI имеют низкую просадку, а вот аппараты на ротационных компрессорах, и без системы EVI уже при -10°С снижают свою мощность в два раза и более. Установка такого дополнительного нагревателя ( тэна ) призвана компенсировать этот недостаток. Излишне говорить, что никакой экономии такой нагреватель обеспечить не может, поскольку на каждый потребленный киловатт электроэнергии выдаст не больше 0,99 кВт тепла.   По существу, это первый признак низкого уровня теплового насоса, либо его предназначенность для эксплуатации в теплых климатических зонах. Необходимо помнить, что для условий Украины всегда выбирается тепловой насос для северной климатической зоны ( зона Хельсинки ). 

И альтернативы системе EVI нет. По этой причине нужно всегда внимательно проверять - в чем причина установки дополнительного тэна :

а) компрессор НЕ спиральный,

б) тепловой насос для средней или теплой климатической зоны,

в) фреон НЕ R-407     и т.д...

30. Что означает -  тепловой насос для теплой или средней климатической зоны ?

Согласно как действующим, так и вводящимся Европейским директивам и стандартам prEN 14825 и NA 044-00-06 AA тепловые насосы с компрессорами должны быть приведены к единому стандарту технических условий и параметров в соответствии с тремя климатическими зонами на всей территории Европы. 

Теплая климатическая зона - с центром : Афины ( Греция )

Средняя климатическая зона - с центром : Страсбург ( Франция )

Холодная климатическая зона - с центром : Хельсинки ( Финляндия )

Украина  ( в силу климатических параметров в зимнее время ) относится к Холодной климатической зоне.



К сожалению на Украинском рынке достаточно большое количество тепловых насосов, предназначенных для теплой климатической зоны. Многие продавцы сознательно замалчивают этот факт, а о существовании Европейских стандартов и вовсе не упоминают.

31. Что означает -  разгрузка по мощности теплового насоса, и как это влияет на потребление мощности от сети ?

 Как правило такая терминология применяется для описания работы аппаратов с компрессорами Copeland, о которой мы уже говорили.

В чем преимущество применения компрессоров Copeland ?

Для привода компрессора чаще всего применяется асинхронный электродвигатель переменного тока. Частота его вращения зависит от частоты питающей сети.

Потребляемая мощность зависит от нагрузки на валу, в нашем случае от перекачиваемой массы фреона компрессором и отношения давлений выход/вход (прирост внутренней энергии сжимаемого тела), с учетом кпд.

Если нет нагрузки – почти нет потребления. Если спирали компрессора разводятся ( а так происходит в спиральных компрессорах Copeland ), снижается нагнетание газа ( фреона ) и соответственно снижается потребляемая мощность. Разгрузка по мощности может включаться автоматически, в зависимости от режима работы оборудования.

Соответственно мощность, потребляемая от сети также варьируется, снижаясь тогда, когда нам не нужна максимальная теплопроизводительность теплового насоса. Вот таким образом, без дополнительной электроники ( кстати, весьма чувствительной к перепадам сетевого напряжения ) обеспечивается экономичная и эффективная работа компрессора. 

Если это спиральный компрессор Copeland Scroll, естественно. 

32. Нужна ли дополнительная электроника для  разгрузки по мощности компрессора Copeland в тепловом насосе ?

Спиральные компрессоры Copeland неспроста называются полностью согласованными - подвижная спираль обладает двумя степенями свободы ( радиальной и осевой ) относительно неподвижной.

В неподвижном состоянии спирали расходятся, между всасывающей и нагнетательной полостями нет никаких уплотнений, давление нагнетания остается за обратным клапаном в нагнетательном трубопроводе. Это обеспечивает разгруженный пуск.

В начале вращения подвижная спираль под действием центробежной силы смещается в радиальном направлении, прижимается к неподвижной, возникает некоторая компрессия и разность давлений. Под воздействием этой разности давлений, благодаря наличию перепускного устройства, подвижная спираль смещается вверх в осевом направлении и полностью прижимается к неподвижной - начинается полноценная работа.

Таким образом, дополнительная электроника не нужна. Все обеспечивается уникальной конструкцией компрессора. Эта система является запатентованной и разработана компанией Emerson Climate Technologies ( США ).


33. Почему системы тепловых насосов воздух-водух редко используются в Украине  ?

Такая система предполагает наличия водуховодов  между помещениями и установки дополнительных фанкойловых систем с теплообменниками фреон - воздух. С точки зрения первоначальных затрат на монтаж системы - это не самое экономичное решение. Кроме того, размещение воздуховодов требует серьезной работы на этапе проектных работ ( имеется в виду проект дома ). Все это ограничивает пока распространение таких систем у нас, хотя за рубежом такие системы достаточно популярны.

К преимуществам такой системы относится возможность очень быстро нагреть воздух в помещении ( буквально за 10-20 минут ). Также легко получить уже готовый контур охлаждения для эксплуатации в летний период.

Есть достаточно простой способ получить такую систему, если уже установлена обычная  трубная водяная система отопления ( например - радиаторы ).  При наличии теплового насоса воздух-вода, можно подключить в помещении один или несколько водяных фанкойлов. Подключать такие устройства очень легко и просто, т.к. по существу, такое подключение ничем не отличается от подключения обычного радиатора.

Такой фанкойл может иметь собственный термодатчик и цифровую систему управления, программирование работы с заданной температурой в заданные периоды времени. Понятно, что использование водяных фанкойлов - несравненно дешевле системы с раздельными воздуховодами и фреон-воздушных теплообменных блоков, а эффективность практически аналогичная.  Устанавливаться такие аппараты могут на пол или на стену в любом удобном месте по линии прохождения трубопровода с теплоносителем.

Примером могут послужить несколько моделей марки Himteks.

34. Есть ли различия при использовании тепловых насосов воздух-водух в холодной и средней климатических зонах  ?

Такая воздушная система предполагает, что конструкционные материалы помещения ( стены, перекрытия и тд ) должны прогреваться исключительно от воздушной массы, которая находится в помещении. Прогрева от трубопроводной арматуры, которая проходит по дому нет. Также нет прогрева от инфракрасного излучения, которое свойственно любому отопительному прибору. Нужно также учесть, что теплопотеря дома происходит через всю конструкцию здания. Таким образом, можно заметить два важных эффекта :

1. Наличие любой застойной зоны воздуха, либо снижение потока воздуха в любом помещении будет приводить к снижению температуры в данной зоне.

2. Любое понижение температуры конструкционных материалов ниже точки росы приводит к образованию конденсата в застойной зоне.

Посмотрим, как изменится точка росы в зависимости от влажности внутри помещения. Предположим, что температура внутри помещения  составляет +20° С, а влажность будет меняться от 40% до 100%.

Тогда температура поверхности на которой образуется конденсат будет иметь следующие значения (в зависимости от влажности): 

40% - +6 град С и ниже

60% - +12 град С и ниже

80% - +16,5 град С и ниже

100% - +20 град С и ниже

Как видим, при обычных условиях внутри помещения (температура 20 град С и при влажность 80%), - водяной пар сконденсируется на поверхности, которая будет иметь температуру 16,5 град С и ниже. 

В зависимости от температуры внутри помещения, температуры снаружи, теплоизоляционных свойств стены здания, точка росы может находиться или на внутренней поверхности стены, или на наружной, или внутри стены. Т.е. где то в стене будет такая температура, при которой водяные пары будут конденсироваться. При изменении температур и влажности воздуха как внутри так и снаружи помещения, точка росы будет смещаться по толщине стены. 

И чем ближе ТР к внутренней поверхности, тем влажнее будет стена изнутри здания. Не редки варианты, когда ТР в холодное время смещается совсем близко к внутренней поверхности или же находится прямо на ней. При таких обстоятельствах на мокрой стене за 2 – 3 года образуются плесень и грибок, внутрення отделка разрушается, в помещении будет повышенная влажность и не благоприятные для жизни условия. 

Собственно именно эти негативные моменты и пытаются преодолеть при утеплении здания. При использовании систем воздух-воздух необходимо очень точно выдержать расчетные параметры мощностей отопительной системы, воздухообмена, параметров конструкционных материалов,  расположение точки росы. Причем, если в теплой климатической зоне, где наружные зимние температуры в среднем  0°- +5°С, дельта температур составляет 15-20° по отношению к внутренней температуре, то в холодной климатической зоне ( Украина, Восточная Европа, Скандинавия ) эта дельта составит 30-40°.

Отсюда вывод -  при использовании такой системы требуется серьезный подход на этапе проектных работ, конструкцией должна быть заранее предусмотрена возможность использования чистой воздушной системы. Должен быть очень грамотный и ответственный подход при строительных работах. Простое сравнение проектов и требований для типовых домов показывает, что несоответствие очень большое. В лучшем случае 10% наших капитальных построек могут использовать воздушную систему без негативных факторов.  Что касается теплой и средней зоны - то тут популярность чистых воздушных систем гораздо выше. В некоторых регионах - свыше половины всех систем отопления (средняя полоса США,  юг Японии, южная Европа, Великобритания).

35. Можно ли использовать тепловой насос воздух-вода с радиаторной системой отопления, и как выглядит такое подключение  ?

Вполне можно использовать и радиаторы. Однако эффективность будет гораздо выше, если в качестве радиаторов будут использоваться специальные, так называемые " низкотемпературные " радиаторы. Они представляют собой медный оребренный теплообменник с повышенной теплоотдачей.

Внешний корпус надежно защищает сам теплообменник. Можно при необходимости подобрать и низкопрофильный радиатор. А вот расчет тепловой мощности желательно доверить специалисту.

Схема подключения не сложная.


36. Какая система отопления будет наиболее удобной и экономичной с тепловым насосом воздух-вода ?

Водяной теплый пол имеет преимущества перед радиаторной системой отопления:

- повышенный комфорт в здании – тепло распределяется оптимальным способом; 

- лучшая экономия на энергозатратах – не образовывается горячая зона у потолка;

- больший срок службы – срок эксплуатации труб РЕХ – 40 – 50 лет (радиаторов – 20 лет);

- отсутствие конвекционного пылеобразования в помещении, которое характерно для радиаторной системы. 

Водяной теплый пол можно сделать опираясь на уже существующую систему радиаторного отопления. В таком случае теплый пол будет выполнять вспомогательную функцию по созданию особых комфортных условий. Но такой пол может быть и единственной системой отопления в доме (квартире), в случае если теплопотери здания не превышают теплоотдачу теплого пола. При этом температура воды в системе теплого пола не должна быть выше среднего значения – 40° С. Т.е. теплоизоляция здания фактически должна быть в пределах нормы.  Это практически идеальные требования для теплового насоса как теплогенератора.    Есть и недостатки у системы теплых полов. Дело в том что массивная стяжка по теплоотдаче инерционна, и не способна быстро изменять свою температуру вслед за изменением погодных условий. При резком похолодании нужно ждать пока стяжка разогреется сама и нагреет весь дом, а при потеплении - будет жарко до тех пор пока стяжка не остынет. Поэтому разумнее совместно с теплым полом использовать вспомогательные низкотемпературные радиаторы или фанкойлы водяного отопления.



37. Можно ли заменить в тепловом насосе фреон R-407C или  R-22  заправленный штатно, на фреон R-410а, и чем это может грозить.

По ряду причин, такая замена не возможна.
Фреон R407С является озонобезопасным и полностью совместимым с фреоном R-22, долгие годы применявшимся как в тепловых насосах, так и прочей климатической технике. Хотя применение R-22 сейчас крайне ограничено, все его основные характеристики очень близки к озонобезопасному R407С.
Напротив,  свойства фреона R410а сильно отличаются по многим параметрам и правилам применения.
Фреон R410а, имеющий формулу CHF2CF3+CH2F2, представляет собой псевдоазеотропную смесь, состоящую из 50% хладагента R 32 и 50% хладагента R 125. 
Применение фреона R410а требует обязательного использования полиэфирных масел, которые очень чувствительны к наличию влаги в системе, попадающей в контур при непрофессионально выполнении монтажных работ. Обладая большей плотностью, чем R22, и, как следствие этого, имея больший коэффициент теплопередачи, фреон R410а позволяет применять менее металлоемкие теплообменники. Но, вместе с такими положительными качествами, марка фреона R410а обладает довольно существенным недостатком. Значение давления кипения и конденсации у этого фреона на 35-45% превышает показатели R22, что привело к необходимости использовать для изготовления фреонового контура трубы с большей толщиной стенки, а также устанавливать компрессоры, которые могут создавать необходимое для этого фреона давление порядка 30-35 бар.
Учитывая, что ещё совсем недавно 90%  оборудования работало на фреоне R22, простая замена на фреон R410а возможно только теоретически, потому что это потребует не только установки более мощного компрессора, но и замену фильтров, теплообменников, датчиков давления, масел компрессора и много других узлов и деталей. В тепловых насосах заправка фреоном R410а выполняется в заводских условиях, а все узлы и детали изначально рассчитаны на работу с этих хладагентом.
Если сравнивать фреон R410а с давно известным R22, который совсем недавно был запрещен для применения в  установках любого типа, как наносящий урон озоновому слою, то R410а практически не имеет перед ним никаких преимуществ. 

Преимущества фреона R410а:

Не наносит вред озоновому слою земли;

Недостатки фреона R410а:

Для нормальной работы данного фреона необходимо применять более дорогое и чувствительное к различным условиям полиэфирное масло, в отличии от минерального которое применялось для R22 ( R407С );
Необходимость создавать более высокое давление для начала процесса кипения и конденсирования. Так, для R22 при температуре +43°С, было достаточно давления в 16 бар, а для фреона R410а необходимо 26 бар;
Использование R410а выдвигает повышенные требования к герметичности фреонового контура, пайке узлов трубопроводов, а также к выполнению вакуумирования системы.  Даже штатное использование фреона R410а в системах, изначально рассчитанных на него, не может дать гарантий долговременной работы герметичного контура, поскольку при общем увеличении требований к прочностным характеристикам медного фреонового трубопровода, прочность именно паяных соединений не может быть существенно увеличена. А таких паяных соединений в любом тепловом насосе - несколько десятков.

38. Я купил современный тепловой насос инверторного типа, однако при минусовых температурах воздуха его эффективность резко падает. Что можно сделать ?

Тепловой насос инверторного типа умеет снижать свою мощность относительно номинальной.  Но при морозах - снижение мощности не требуется. Наоборот, при холодной погоде нельзя снижать мощность, её необходимо поддерживать на максимальном уровне.
Инверторные тепловые насосы предназначены для регионов, где снижение мощности происходит при плюсовых температурах наружного воздуха - для экономии энергопотребления. Скорее всего, при покупке такого теплового насоса учитывалась возможность экономии при плюсовых температурах, а вот что будет при морозах - этот вопрос упустили из виду.
Обычно, инверторные модели в нашей климатической зоне ставятся в паре с традиционными котлами ( газовыми, электро, твердотопливными ) - эта схема называется бивалентной.  
Если нет желания ставить дополнительный котел - логично подумать о установке теплового насоса с системой EVI ( это система инжектирования фреона ). 
Но такая система стоит в спиральных компрессорах. В инверторных аппаратах она не ставится...


 Далее : 

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ - ЧАСТЬ 3

Himteks © 2018