Рейтинг лучших тепловых насосов для отопления дома на 2023 год. достоинства и недостатки

Достоинства и недостатки тепловых насосов

Теплонасосы просты в применении и практически бесшумны. Безопасны и надежны, в доме с такой системой высокий уровень противопожарной безопасности. При эксплуатации собственной системы отопления и кондиционирования, расходы на теплоэнергию значительно ниже, чем при использовании других систем. Во многих моделях предусмотрена не только функция обогрева, но и охлаждения.

Самым главным недостатком использования такой системы является высокая стоимость оборудования и, в некоторых случаях, монтажа. Сумма, вложенная в установку отопительной системы, может отбиваться годами. В некоторых случаях дешевле использовать альтернативные источники энергии. Еще одним минусом, в старых модификациях теплонасосов, является недостаточный прогрев воды, всего лишь до уровня 60℃. Но новинки, представленные сегодня на рынке, не обладают этим изъяном.

Выбираем тепловой насос: основные критерии

Тем, кто планирует приобрести такое оборудование, рекомендуется выбирать подходящую модель по следующим критериям:

Расчет мощности теплового насоса. Какой мощностью должен обладать насос? Чтобы рассчитать нужную вам мощность, нужно знать следующие параметры: объём теплоотдачи отопительным системам, общую площадь поверхности труб в испарители и конденсаторе, а также объём рабочей жидкости (хладагента).

Удобным решением в этом случае будет использование для расчетов онлайн калькулятора. Чаще всего там требуется ввести:

высоту потолков и общую площадь дома (высчитывается отапливаемая площадь);
регион проживания (определяется средние температуры воздуха);
энергоэффективность объекта (степень утепления дома) – рассчитывается требуемая производительность теплового насоса.

Пример расчетов. Для отопления дома площадью 150 м² рекомендуется ТН производительностью 11-13 кВт.

Принцип работы теплового насоса

Изучим более подробно физику процессов работы данного оборудования. Тепловой насос состоит из четырех основных элементов:

Компрессор
Теплообменник (конденсатор)
Теплообменник (испаритель)
Соединительная арматура и элементы автоматики.

Компрессор необходим для сжатия и перемещения хладагента по системе. При сжимании фреона его температура и давление резко повышается (развивается давление до 40 бар, температура до 140 С), и в форме газа с высокой степенью сжатия он поступает в конденсатор (адиабатический процесс, т.е. процесс в котором система не взаимодействует с внешним пространством), где передает энергию потребителю. Потребителем может выступать как непосредственно среда, которую необходимо обогреть (например, воздух в помещении), так и теплоноситель (вода, антифриз и т.д.), который далее распределяет энергию по системе отопления (радиаторы, теплые полы, обогреваемые плинтуса, конвекторы, фанкойлы и прочее). Температура газа при этом, естественно понижается, и он меняет свое агрегатное состояние с газообразного на жидкостное (изотермический процесс, т.е. процесс, протекающий при постоянной температуре).

Далее хладагент в жидком состоянии поступает в испаритель, проходя через терморегулирующий вентиль (ТРВ), необходимый для уменьшения давления и дозирования поступления фреона в испарительный теплообменник. В следствии снижения давления при прохождении каналов испарителя осуществляется фазовый переход, и агрегатное состояние хладагента снова меняется на газообразное. При этом энтропия газа снижается (исходя из теплофизических свойств фреонов), что приводит к резкому падению температуры, и происходит «отъем» тепла у внешнего источника. В качестве внешнего источника может выступать уличный воздух, недра земли, реки, озера. Далее охлажденный газообразный фреон возвращается в компрессор, и цикл повторяется снова.

Фактически получается, что тепловая машина сама не производит выработку тепла, а является устройством по перемещению, модифицированию и видоизменению энергии от окружающей среды в помещение. Однако для этого процесса необходима электроэнергия, основным потребителем которой выступает компрессорный агрегат. Соотношение полученной тепловой мощности к затраченной электрической называется коэффициентом преобразования (СОР). Он меняется в зависимости от типа ТН, его производителя, прочих факторов и варьируется в пределах от 2 до 6.

В настоящее время в качестве хладагента используются озонобезопасные фреоны различного типа (R410A, R407C), которые наносят минимальный ущерб окружающей среде.

В современных тепловых машинах используются компрессоры спирального типа, которые не требуют обслуживания, в них практически отсутствует трение, и они могут безостановочно проработать 30-40 лет. Это обеспечивает долгий срок службы всего агрегата. Так, например, у немецкой фирмы Stiebel Eltron есть ТН, проработавшие без капитального ремонта с начала 70-х годов прошлого века.

ООО «Нова Грос» — Официальный дистрибьютор продукции Stiebel Eltron

Связаться с нами

Деление по типу рабочего тела

Современные теплонасосы могут использовать газообразное тело или химический жидкий раствор аммиака в роли транспортера тепла. Пригодность той или иной схемы оценивается по нескольким факторам, особенностям систем.

Установки, использующие фреон, имеют цикл теплового насоса, основанный на процессах сжатия и расширения газа. Они так или иначе построены на компрессорной схеме. Оборудование обладает привлекательными показателями производительности, однако имеет и недостатки. Хотя средневзвешенное потребление системы в момент рабочего цикла стабильно, проводка сильно нагружается. Кроме этого, теплонасосы с газообразным транспортером тепла не будут полезны в регионах, где нет централизованных сетей электричества или источника питания достаточной нагрузочной способности.
Установки испарительного типа, использующие аммиачный раствор, имеют рабочий цикл, основанный на процессе испарения вещества при низких температурах кипения. Сжижение после прохода внешнего теплообменника происходит под действием источника энергии. Это — тепловая горелка. Для нее может применяться практически любое топливо: твердое, бензин, дизель, газ, керосин, в отдельных случаях — метиловый спирт. Поэтому испарительные теплонасосы привлекательны в местах, где нет электричества. Кроме этого, к выбору именно такого оборудования может подтолкнуть дешевизна топлива определенного вида в регионе.

Характер используемого в системе рабочего тела может многое сказать о производительности установки и отдачи мощности. Так, фреонные компрессорные теплонасосы способны на резкий рывок, быстро прогревая помещение. Аммиачные испарительные модели на такие подвиги не способны. Их предпочтительный режим использования — стабильная, постоянная работа с номинальной теплоотдачей.

Виды теплонасосов

Геотермальные установки различаются по типу теплоносителя на внутреннем и наружном контурах.

В зависимости от функций и используемых элементов их делят на следующие виды:

«Вода-вода»

Принцип работы основан на способности воды сохранять высокую температуру в нижних слоях. Трубы с теплоносителем оснащают грузом для погружения в воду. Если рядом с участком отсутствует водоем, используют потенциал грунтовых вод. Основными преимуществами таких установок являются низкие затраты на обустройство, невысокие теплопотери, отсутствие необходимости в использовании мощных насосных станций.

«Воздух-вода»

Использует воздушную среду – самый доступный и возобновляемый источник. Главное преимущество систем – простой в монтаж и обслуживание. К недостаткам относят чувствительность к внешним температурным режимам. Наибольшая эффективность достигается при температуре воздуха -15 градусов. При сильных колебаниях температуры существенно снижается эффективность работы.

«Земля-вода»

Системы, отбирающие тепло грунта с помощью тепловых коллекторов и зондов. Это лучший способ создать автономное отопление в загородном доме, независимо от расположения объекта.

В состав установки входит теплообменный аппарат, который размещают ниже уровня промерзания грунта, и сам тепловой насос с обратным циклом Карно (функционирует как холодильник наоборот, то есть выделяет тепло).

Системы этого типа используют два теплоносителя: антифриз (или рассол), получающий тепло из грунта, и фреон, циркулирующий в контуре, который соединен с отопительными радиаторами.

Количество вырабатываемой этой системой теплоты в 4 раза превышает количество электрической энергии, затрачиваемой на ее выработку.

Одним из недостатков системы является то, что земельные участки с обустроенными коммуникациями уже непригодны для сельскохозяйственных нужд.

Джилекс

Широкий спектр насосного оборудования, выпускаемого российским производителем Джилекс, ориентирован исключительно на отечественный рынок. Поэтому, буквально каждая технология (или конкретная деталь), внедренная в реализуемый товар, разработана с учетом неоднозначных российских реалий. Кроме того, существующая популярность и долгосрочная (с 1993 года) деятельность компании, подкреплены размещенными в 120 городах РФ авторизованными сервисными центрами.

Некоторые модели Джилекс
Модель	Напор, м / объем, м³/ч	Мощность по режимам работы, Вт	t теплоносителя, С	t max окружающей. среды, С	Способ монтажа / диаметр трубы, (дюйм)	Обслуживаемый контур, м	Цена, руб.
Циркуль 25-40	4 / 3	32-50-65	-10…+110	50	Резьба / 1	66	3390
Циркуль 32-60	6 / 3.8	55-70-100	Резьба /1¼	100	4799
Циркуль 25-80	8 / 8	135-190-245	Резьба / 1	133	6299

Смотреть видеообзор Джилекс:

1. Danfoss DHP-H Opti Pro+ 10

О производителе

Danfoss — одна из самых знаменитых европейских интернациональных компаний. Благодаря присоединению к своему составу ряда известных производителей климатической техники, электроники и точных приборов, Danfoss полностью контролирует изготовление всех комплектующих и имеет собственный научно-исследовательский центр.

О модели и серии

DHP-H Opti Pro+ 10 может стать самым оптимальным выбором для небольших коттеджей и загородных домов. Серия отличается использованием в устройствах технологии Opti, снижающей энергозатраты на работу компрессора и циркуляционных насосов, а также технологии HGW, реализовавшей возможность нагрева воды от высокотемпературного газа. В качестве источника низкопотенциального тепла могут быть использованы скважинные зонды, горизонтальный контур или геотермальные воды. Также эта серия отличается наличием накопительного бака на 180 литров.

Особенности и основные параметры

Модельный ряд представлен четырьмя устройствами разной тепловой мощности в диапазоне от 5,8 до 13 кВт. Значение СОР у всех моделей разное, у описываемого нами DHP-H Opti Pro+ 10 оно составляет 5. Насос потребляет 2,2 кВт. Отличия данного насоса от аналогов:

Нагрев воды происходит за счет бойлера специальной конструкции, позволяющей нагреть полный бак менее чем за 2 часа.

Имеется ТЭН для дополнительного нагрева проточной воды или увеличения производительности установки в сильный мороз. Установка резервных отопительных агрегатов не требуется.

Насос имеет очень хорошую компоновку исполнительных механизмов внутри корпуса, а потому отличается малыми габаритными размерами (ДхШхВ): 596x690x1845 мм при массе устройства в 220 кг.

Затраты и перспективы окупаемости

Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя. Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.

В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца

Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.

Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной. Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!

Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. метров. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Установка на отопительную систему

Более подробный принцип монтирования насоса можно изучить в специальной инструкции, рассмотрев размер разреза устройства. Правильную установку нужно начать с полного изучения всех советов специалистов.

Своими усилиями подключить насос можно, но лишь в том случае, если пользователь обладает некоторыми навыков, а также специальными устройствами. Любые ошибки со стороны пользователя могут привести в результате к преждевременной поломке прибора, ухудшении его работы, а также отказу в починке по гарантии.

Специалисты советуют обязательно соблюдать особую инструкцию при монтировке:

монтирование закрытого отопительного прибора в доме проводится совместно с подключением резервного электропитания. Минимальное время снабжения устройства электричеством не меньше пяти часов;
однотрубная либо двухтрубная система должна в обязательном порядке включать в себя байпас. При отключении электричества в доме, принудительный процесс поступления жидкости в устройстве изменяется до автоматического. Системы со совмещённой циркуляцией теплоносителя — хорошее решение при регулярных сбоях в работе электричества;
активизировать работу устройства на холостом ходу в системе, ненаполненной теплоносителем, нельзя. Чтобы определить работу электронасоса, контур заранее наполняется водой, а после активируют насос. Если станция задана неправильно, то корпус радиаторов будет нагреваться плохо, вне зависимости от отдаления от обогревателя;
минимальный и максимальный диаметр трубы можно найти в технических характеристиках. Сужение показателя сечения водяного контура в результате ведёт к нарушению нормальной работы насоса;
подключение к электричеству проводится с помощью специальных клеймений. Необходимости подключить стабилизатор в этом случае нет. Вместе с этим устанавливают автономное снабжение электричеством;
оборудования с мокрым ротором крепятся лишь вертикально;
перед насосом устанавливают фильтр с грубой системой очищения;
для проведения строительной работ место монтирования насоса делают свободно доступным.

Назначение и виды

Как уже говорили, основная задача циркуляционного насоса обеспечить требуемую скорость движения теплоносителя по трубам. Для систем с принудительной циркуляцией только при таких условиях будет достигнута проектная мощность. Во время работы циркуляционника в системе немного возрастает давление, но это не его задача. Это,скорее, побочный эффект. Для повышения давления в системе есть специальные повысительные насосы .

Более популярны циркуляционные водяные насосы с мокрым ротором

Есть два типа циркуляционных насосов: с сухим и мокрым ротором. Они отличаются по конструкции, но выполняют одни задачи. Чтобы выбрать циркуляционный насос какого типа вы хотите установить, надо знать их достоинства и недостатки.

С сухим ротором

Получил свое название в связи с особенностями конструкции. В теплоноситель погружена только крыльчатка, ротор находится в герметичном корпусе, его от жидкости отделяет несколько уплотнительных колец.

Устройство циркуляционного насоса с сухим ротором — во воде только крыльчатка

Данные аппараты имеют следующие свойства:

Имеют высокий КПД — порядка 80%. И это основной их плюс.
Требуют регулярного обслуживания. В процессе эксплуатации твердые частицы, содержащиеся в теплоносителе попадают на уплотнительные кольца, нарушая герметичность. Чтобы предотвратить разгерметизацию и необходимо обслуживание.
Срок эксплуатации порядка 3 лет.
При работе издают высокий уровень шумов.

Такой набор характеристик не очень подходит для установки в системах отопления частных домов. Основной их плюс — высокий КПД, а значит, меньший расход электроэнергии. Потому в больших сетях циркуляционные насосы с сухим ротором более экономичны, и там в основном и используются.

С мокрым ротором

Как понятно из названия, в оборудовании данного типа в жидкости находится и крыльчатка и ротор. Электрическая часть, включая стартер, заключена в металлический герметичный стакан.

Устройство насоса с мокрым ротором — сухая только электрическая часть

Этот тип оборудования имеет следующие свойства:

КПД порядка 50%. Не самый лучший показатель, но для небольших частных систем отопления это некритично.
Обслуживания не требуют.
Срок эксплуатации — 5-10 лет в зависимости от марки, режима работы и состояния теплоносителя.
Во время работы почти не слышны.

Исходя из приведенных выше свойств, выбрать циркуляционный насос по типу несложно: большинство останавливается на устройствах с мокрым ротором, так как они больше подходят для работы в условиях квартиры или частного дома.

Как работает воздушный тепловой насос?

Работа любого теплового насоса делится на три этапа:

сбор тепла из окружающей среды;
повышение температуры собранного тепла;
передача тепла в систему отопления и ГВС.

Отличается только способ получения низкопотенциального тепла из окружающей среды. У воздушного теплового насоса это осуществляется следующим образом:

По испарителю воздушного теплонасоса циркулирует хладагент — фреон. Эта незамерзающая и легкоиспаряющаяся жидкость, которая закипает при низких температурах. Температура фреона всегда ниже температуры воздуха и, следовательно, под её воздействием хладагент закипает и преобразуется в пар. Это называется теплообмен в температурном дифференциале.
Парообразный фреон поступает в компрессор, где сжимается. Под воздействием высокого давления пар хладагента разогревается: температура сжатых паров фреона может достигать 128 °C. Это тепло поступает в конденсатор.
В конденсаторе горячий фреоновый пар передаёт тепловую энергию в контур отопления и нагрева воды. При отдаче тепловой энергии пар охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, но сохраняет при этом высокое давление. И также температура хладагента на этом этапе ещё недостаточна для нового цикла поглощения тепла из окружающей среды. Поэтому после теплообменника фреон проходит через дроссельный вентиль, где понижается давление и падает температура. После этого хладагент идёт в наружный контур для прохождения повторного цикла.

Принципы работы

Для обогрева здания используется перенос энергии источника низкого потенциала (температуры) теплоносителем к потребителю. В технологическом процессе используется закон термодинамики, обеспечивающий выравнивание тепловых энергий двух систем с разными температурами: передача мощности горячего источника холодному потребителю.

При использовании тепла окружающей среды осуществляется повышение его температурного потенциала для обогрева и горячего водоснабжения.

Источником регенеративного тепла могут быть:

поверхность земли или ее объем;
водная среда (озеро, река);
воздушные массы.

Более популярны модели, забирающие энергию от земли, поверхность которой обогревается солнечными лучами и энергией внешнего и внутреннего ядра планеты. Они отмечаются:

лучшим сочетанием потребительских качеств;
эффективностью;
ценой.

Цены и производители

Примерная средне рыночная стоимость оборудования и его установки составляет:

Горизонтальный коллектор:

Насос – 4500$;
монтаж — 2500$;
стоимость эксплуатации — 350$ в год.

Геотермальный зонд:

Насос – 4500$;
монтаж — 4500$;
стоимость эксплуатации — 320$ в год.

Воздушный — для дома:

Насос – 6500$;
монтаж — 400$;
стоимость эксплуатации — 480$ в год.

Насос для дома «вода-вода»:

Тепловой насос – 4500$;
монтаж — 3500$;
стоимость эксплуатации — 280$ в год.

Приведенные цены не окончательны. Конечная стоимость будет зависеть от страны и компании-производителя устройства, типа местности, климатических особенностей, цены бурения, строительных условий и т.д. Например, цена воздушного насоса от российского производителя составит около 7000$, а от зарубежного – 13000$.

Также не нужно забывать о стоимости электроэнергии. Несмотря на то, что оборудование не потребляет много электричества, эти расходы непременно следует учитывать при составлении общей сметы и планировании бюджета.

4. SunDue SDW-03E

О производителе

SunDue является производителем тепловых насосов на территории СНГ. Казахстанская компания ориентируется в своей деятельности на передовые достижения науки и техники, что в совокупности с традиционной для бывшей советской республики добротностью производимого оборудования позволяет ей смело конкурировать с ведущими мировыми брендами. Таким образом, надежность и качество продукции не уступает европейским образцам, хотя цена значительно ниже. Кроме тепловых насосов в Усть-Каменогорске производятся специальные фитинги, скважинные зонды, трубы для грунтовых теплообменников и прочие комплектующие в необходимом ассортименте.

О модели и серии

В тепловых насосах SunDue, как и в европейских моделях, применяются лучшие образцы агрегатов. Например, серия SDW-03 комплектуется японскими компрессорами EVI Sanyo и .преобразователями частоты Lenze немецкого производства. SunDue не особо заботится о компактности своих устройств. Если в Европе принято комплектовать оборудование в вертикальные корпуса, сохраняя тем самым максимум полезной площади, то SDW-03 имеет почти равностороннюю форму, хотя габаритные размеры остаются относительно небольшими (ДхШхВ): 830х510х760 мм.

Особенности и основные параметры

В тепловых насосах SunDue технические компоненты имеют свободное расположение, что позволило реализовать превосходную систему звукоизоляции (уровень шума 37 дБ) и облегчить доступ к основным узлам устройства для удобства при ремонте и обслуживании. Показатель СОР составляет 4,5, т. е. при максимуме в 12 кВт выходной тепловой мощности насос потребляет до 2,6 кВт электроэнергии. Также SDW-03Е обеспечивает:

Нагрев воды в отопительной системе до 65 °С.

Эффективный нагрев воды для бытовых нужд в проточном режиме за счет теплообменника косвенного нагрева. Накопительный бак отсутствует.

Современную схему управления рабочими режимами с учетом компенсации погодных условий, а также мягкий запуск и остановку оборудования.

Какие бывают ТН

Насосы бывают нескольких видов: «воздух-воздух», «вода-воздух», «вода-вода», «воздух-вода», «земля-воздух», «земля-вода». В общем разновидностей много. Часто используемые, в связи с низкой ценой, «воздух-вода» и «воздух-воздух». Из-за того, что не требуются бурение скважин и снятие грунта. При использовании воды («вода-воздух» и «вода-вода») требуются скважины, а при использовании тепла земле («земля-вода» и «земля-воздух») требуется бурение или снятие грунта.

ТН «воздух-«

Тепловые насосы типа «воздух-вода» и «воздух-вода» имеют огромный минус особенно для северных регионов, где температура воздуха падает ниже минус 15 градусов по Цельсию. Тогда ТН теряет свои способности на перекачку тепла из воздуха. Поэтому такие насосы используют больше на юге. У таких ТН низкая цена и их даже делают из кондиционеров некоторые мастера. Ну и в довесок такие насосы часто имеют функцию охлаждения воздуха, что будет большим плюсов летом в жару.

ТН «вода-» и «земля-«

Насосы, которые берут тепловую энергию из земли и из грунтовых вод, могут работать без проблем и в северных регионах, потому что тепло берётся из мест, которые не промерзают даже при очень низких температурах воздуха. Такие насосы имеют постоянный коэффициент преобразования теплового насоса (COP) в 2,5-3,5. Что делает их дешевыми и постоянными в плане отопления, но часто их монтаж очень дорогостоящий из-за бурения или невозможен из-за того, что контуру для земли нужен большой участок.

Заключение

Если в результате анализа климата, доступных источников энергии, характера почв принято решение купить теплонасос для отопления — рекомендуется доверить проектирование системы профессионалам. Оптимальный выбор модели основывается не только на особенностях оборудования и механике его работы. Специалисты учтут теплоотдачу почв, выберут комбинированную схему с хорошей эффективностью, рассчитают лучший вариант проведения земельных работ. Поэтому разработанная профессионалами система отопления с тепловым насосом не заставит столкнуться с неожиданностями и пожалеть о своем выборе.