Охолодження будинку через систему опалення. Опалення системою тепловий насос фанкойл.

Очевидним фактом сьогодення є те, що реалізовувати опалення будівель та приміщень за допомогою обладнання, яке використовує енергію повітря, набагато економічніше та ефективніше, ніж традиційними теплогенераторами такого типу, як електро та газовий котел, тому що на 1 кВт споживаної електроенергії отримуємо 4 ~ 5 кВт виробленої теплової енергії. У цій статті не буде йти мова про опалення з використанням кондиціонерів типу повітря-повітря як побутових, так і промислових, включаючи систему VRF для опалення та охолодження приватних або комерційних приміщень. Застосування фреонового опалення та охолодження більше підходить для комерційних та промислових приміщень, оскільки фреонове або електричне опалення сушить повітря. Тому мова піде про універсальну систему тепловий насос повітря-вода та фанкойл для опалення та охолодження,  а також ГВС цілий рік, для приватного будинку, квартири або будь-якого комерційного приміщення. 

Популяризація та масове поширення альтернативних екологічних джерел енергії може запобігти енергетичній кризі, а також суттєво зменшити викиди СО2 в атмосферу. В основі роботи теплового насосу повітря вода лежить принцип циклу Карно, який був вперше описаний ще в 1824 і знайшов практичну реалізацію в 1852 лордом Кельвіном.

Принцип роботи теплової помпи повітря-вода.

Тепловий насос відбирає і переносить тепло з навколишнього середовища – повітря-в систему опалення. Виграшною характерною особливістю теплового насоса є те, що в літній період можна отримати комфортне водяне кондиціювання та ГВП. Звідси випливає, що використовуючи тепловий насос повітря-вода в приватному будинку, квартирі, ресторані, можна забезпечити комфортні умови цілий рік. Так як тепловий насос «повітря-вода» розроблений на основі новітніх технологій і застосовує для виробництва джерела енергії, що відновлюються, то і його експлуатація, в порівнянні з традиційними опалювальними приладами, істотно нижче. Оцінити ефективність роботи теплового насоса, як у режимі опалення, так і у режимі охолодження, можна за допомогою коефіцієнта COP/EER який дорівнює співвідношенню потужності до споживаної електроенергії, яка для цього знадобилася.

Як забезпечити охолодження будинку через систему опалення?

Тепловий насос типу «повітря-вода» - виробляє теплоносій температурою від 25 до 55С, тобто це низькотемпературна система опалення. Найвища ефективність роботи теплового насоса в діапазоні теплоносія від 30-45С. Дана температура представляє оптимальний діапазон і для роботи фанкойлів та теплої підлоги. Однак, «тепла підлога» не рекомендується використовувати для охолодження приміщення, так як питання випадання конденсату стоїть гостро, «Холодна підлога» також створює дискомфорт для ніг. Слід пам'ятати, що холодне повітря важче за тепле, і тому «тепла підлога» не є ефективною. Ефективніше звернути увагу на «холодні» стелі та стіни, або застосувати універсальне обладнання, таке як фанкойли. Фанкойл – це група обладнання, призначення якого якраз для опалення та охолодження (fan-вентилятор, coil – теплообмінник). Для того, щоб забезпечити за рахунок однієї універсальної системи опалення, кондиціювання та нагрівання води, фанкойл монтується разом із тепловим насосом повітря-вода.

Тепер про все по порядку.

Як обрати тепловий насос необхідної потужності?

Звернутися до фахівців-проектувальників систем ОВК бажано ще на етапі проектування будівлі, приміщення, візуалізації дизайн-проекту. Адже недостатньо вибрати вид обладнання, необхідно знати необхідну продуктивність обладнання як при охолодженні, так і при роботі на опалення, його шумові характеристики, габарити. Також при розрахунку важливо врахувати:

• Тепловтрати/теплопритоки через огороджувальні конструкції (стіни, вікна, двері, дах);
• призначення приміщення (наприклад, якщо це ресторан, то велике значення має кількість гостей у залі);
• температуру теплоносія для опалення/охолодження;
• розташування будівлі з боків світла (північ, південь);
• температурний діапазон, залежно від сезону.

Класична формула розрахунку тепловтрат:

Q = k×T×f,

де Q – тепловтрати від певної поверхні огороджувальної конструкції (стіни, вікна, двері, стеля); k – коефіцієнт теплопровідності матеріалу; T – різниця між температурою всередині приміщення та на вулиці; f – площа поверхні (наприклад, стіни).

При розрахунках необхідно ставити не лише нормативну, а й бажану температуру, за якої буде комфортно перебувати в приміщенні.

Ця формула проста і наведена для прикладу.

При виборі потужності теплового насоса, крім перерахованих вище факторів, слід враховувати, як впливають погодні чинники на продуктивність устаткування. Для зручності вибору теплового насоса виробниками обладнання надаються спеціальні таблиці чи графіки.

Приклад: будинок 150м² його потрібно опалювати взимку і охолоджувати влітку. Використовуючи цю формулу, ми розрахували (умовно) тепловтрати будинку, які становлять 0,6 квт на 1 м2. Це означає, що нам необхідно подавати до будинку 9 квт тепла. Флагмани виробництва теплових насосів, такі як Templari, рекомендують підбирати тепловий насос за таблицями їх продуктивності, враховуючи навколишню температуру повітря, див. таблицю

Умовно позначимо, що в регіоні взимку температура опускається не нижче -15 С, тобто нам необхідно встановити тепловий насос серії M, який при температурі -15 дасть нам 9,28 кВт тепла.

Важливо! На ефективність роботи теплового насоса «повітря-вода» в режимі опалення впливає кількість циклів «відтайки». Коли тепловий насос працює в режимі опалення, зовнішнє повітря охолоджується і виділяється з нього конденсат, який намерзає на теплообміннику зовнішнього блоку, знижуючи його продуктивність. Режим «відтайки» -це видалення криги на зовнішньому блоці. Часті включення режиму «відтайки» збільшують споживання електроенергії та негативно впливають на ефективну роботу насоса. Принцип «відтайки» подібний до роботи холодильника, цикл змінює напрям, теплообмінник нагрівається для того, щоб видалити льоду, при цьому подача нагрітої води в приміщення припиняється.

На періодичність та тривалість режиму «відтайки» впливають:

• Високий вміст вологості повітря на вулиці.
• Об'єм теплообмінника у зовнішньому блоці.
• Відстань між перерізами ребер теплообмінника.
• алгоритми, які розробляють та патентують виробники теплових насосів, що регулюють цей процес.

Як вибрати фанкойл?

Класична комплектація фанкойлу: теплообмінник; вентилятор; фільтр; панель управління (фанкойл має вбудоване або виносне настінне управління).

Враховуючи передові технології, виробник Innоva використовує для комплектації фанкойлів: інверторні вентилятори з низьким споживанням електроенергії, променеву панель, віддалене керування за допомогою Wi-Fi, датчики повітря та теплоносія, що дозволяє максимально точно підтримувати задану температуру.

Принцип роботи фанкойли з «променевою панеллю»: основний вентилятор в нічному режимі відключається, його замінюють мікровентилятори, які дуже тихо працюють. Променева панель на фанкойлі працює тільки в режимі опалення, коли фанкойл працює в режимі охолодження промениста панель деактивується, щоб уникнути утворення конденсату на передній панелі.

Принцип роботи фанкойлу.

Суть роботи фанкойлу проста: на теплообмінник надходить вода тепла або холодна і циркулює, коли повітря потрапляє на теплообмінник, охолоджується або нагрівається до встановленого значення. Вентилятор прискорює потік повітря і, таким чином, сприяє більш швидкому досягненню комфортної температури у приміщенні.

Фанкойл буває двох видів за типом підключення до гідравлічного контуру:

Двотрубний фанкойл - з одним водяним контуром, режим роботи фанкойлу залежить від температури теплоносія. Двотрубні фанкойли найбільш поширені та доступні за ціною.

Чотирьохтрубний фанкойл – з двома теплообмінниками. Контури системи можуть функціонувати незалежно один від одного, що дозволяє швидко змінювати режим охолодження та обігріву.

Типи фанкойлів:

настінні, касетні, канальні, напольно-підстельові та вбудовані в стелю або в стіну. При виборі обладнання така різноманітність типів фанколів дозволяє враховувати дизайн приміщення та його призначення, а також простір для обладнання. Наприклад, для офісу найчастіше вибір падає на фанкойл касетного типу, вибираючи фанкойл у спальню, потрібно звернути особливу увагу на його шумові характеристики та тип монтажу фанкойлу.

Переваги використання теплового насоса та фанкойлів у системі опалення та охолодження.

Універсальна система тепловий насос фанкойл дозволяє замінити дві кліматичні установки – систему опалення та кондиціювання. Система теплового насоса повітря-вода-фанкойл забезпечить комфорт у будівлі опалення взимку, а влітку охолодження, бонус у вигляді ГВП цілий рік.

Економія, скорочуються витрати на опалення. Автоматичне керування полегшує регулювання температури в приміщенні, достатньо задати необхідні температурні показники.

Швидке нагрівання приміщення фанкойлом до встановленої температури завдяки примусовій циркуляції повітря, яке забезпечує вентилятор, порівняно з радіаторами, що діють за принципом природної конвекції. При досягненні заданого значення температури в приміщенні, за температурними датчиками спрацьовує припинення теплопостачання фанкойлів і подача електрики для роботи вентилятора. Фанкойл починаєпрацювати у енергозберігаючому режимі.

Безперечно, плюсом експлуатації системи тепловий насос і фанкойл є той факт, що водяне опалення та кондиціювання комфортне, м'якше, ніж використання фреону чи електрики.

При правильному проектуванні системи опалення та кондиціонування, навіть при сильних морозах (-20С і нижче) тепловий насос забезпечуватиме підігрів води +30...45С цього достатньо для досягнення комфортної температури в приміщеннях.