Расчёт теплового насоса: как определить необходимую мощность для выбора модели

903

Тепловые насосы — это устройства, которые отапливают помещения за счет тепла окружающей среды: они могут черпать энергию под землей, водой или из воздуха. Кроме этого, можно подобрать тепловой насос, который будет отвечать и за горячее водоснабжение/кондиционирование помещений, что делает ТН не только экономичным, но и самым универсальным вариантом.

Почему важен предварительный расчет мощности теплового насоса?

Чтобы готовый тепловой насос оправдал ожидания, важно внимательно подойти к составлению проекта и подбору оборудования. Только в этом случае вы действительно сможете получать в 5-10 больше энергии на обогрев дома, чем берете из сети. Ниже мы расскажем, как делается расчет теплового насоса и подбор системы исходя их полученных данных.

Простая формула расчета эффективности теплонасоса

Расчет мощности теплового насоса необходимо сделать каждому, кто решил установить эту современную отопительную систему.

Для расчетов используем формулу: R = (k x V x T), где 

  1. R — искомое потребление энергии комнатой, (кКал/ч);
  2. k — коэффициент теплопотерь помещений. Лучше всего вывод точного коэффициента сделают специалисты по микроклимату, в рамках составления проекта отопления. Для домашних расчетов можно использовать усредненное значение, в зависимости от материала и утепления:
    1. 0,6-1 — здание утеплено по всем правилам;
    2. 2 — дом двойной кирпичной кладки;
    3. 3 — однослойная кирпичная кладка, бетонные блоки;
    4. 4 — деревянные стены.
  3. V — объем помещений (периметр комнаты, умноженный на её высоту) (куб.м);
  4. T — разница температуры внутри и на улице (берем минимальные показатели).

Расчет теплового насоса: понятный пример

Для вычислений возьмем некий хорошо утепленный дом:

  • Общая площадь 100 кв.м с высотой потолка 3 метра (объем 300 куб.м);
  • Необходимая температура в помещениях: +22°C;
  • Температура на улице в самый холодный месяц: -30°C (разница температур 52 градуса).

Подставляем значения: R = (1 х 300 х 52) = 15600 (кКал/ч). Однако мощность теплонасосов измеряется в кВт/ч, поэтому результат делим на 860.

15600/860 = 18,1 (кВт/ч). Тепловой насос выбираем с запасом, поэтому для нашего дома 100 кв.м. отлично подойдет модель на 20+ кВт/ч.

Изображение – https://shop.alterair.ua/ru 

Решение спора о коэффициенте полезного действия тепловых насосов

Значение КПД теплового насоса показывает соотношение полученной энергии и энергии, затраченной на работу прибора. Реклама нас убеждает, что КПД теплонасосов достигает 500+%, а знание физики говорит, что это абсурд, ведь КПД больше 100% просто не существует. Где же правда?

Все очень просто. Под 500% подразумевают СОР (Сoefficient of performance или коэффициент эффективности трансформации) со значением 5. Это соотношение затраченной и полезной энергии (последняя включает и тепло, полученное из природы за счет работы теплонасоса).

Т.к. для большинства людей значение КПД понятно еще со школьной скамьи, именно его (хоть это и неграмотно) чаще используют для обозначения энергоэффективности теплонасосов. Например, если СОР = 6, теплонасос вырабатывает в 6 раз больше энергии, чем потребляет от сети, а значит его «КПД равняется 600%». Неверно, но понятно обывателям. 

Какой тип насоса эффективнее?

  1. Самый надежный вариант — это геотермальный тепловой насос: он может отвечать за нагрев помещений, их кондиционирование, нагрев воды для водоснабжения или, например, бассейна. При этом его эффективность будет независима от погоды на улице. Однако от этого варианта часто отказываются из-за необходимости сложного монтажа
  2. Более прост в установке водяной теплонасос, который черпает тепло из скважины или водоема. Такие системы имеют тенденцию постепенно терять экономичность к концу зимы, когда температура воды становиться минимальной.
  3. Самый простой в установке — воздушный теплонасос. Однако из-за нестабильности температуры воздуха: мощность его работы колеблется в течение суток. 

Особенности подбора теплового насоса по рассчитанному значению эффективности

При покупке теплонасоса лучше иметь положительную разницу между максимальной производительностью устройства и средним потреблением. Чем она выше, тем долговечнее будет оборудование. Кроме этого, если вы рассчитываете на нагрев не только комнат, но и водоснабжения, нужно сделать небольшую поправку. Например, потребление горячей воды на бытовые нужды одним человеком составляет 50-100 л/сутки. Для этого необходимо около 0,5 кВт/ч энергии. Если в семье 4 человека, ищите прибор мощнее минимум на 2-3 кВт/ч.