Высокотемпературный тепловой насос выдает воду с температурой подачи 65–80 °C вместо 35–55 °C, на которые рассчитан стандартный агрегат, поэтому он может заменить котел без замены радиаторов. При постоянной работе на расчетной температуре 65 °C его сезонный COP составил бы около 2,5–2,9, но при погодозависимом регулировании температура 65–70 °C нужна только в самые холодные дни, а большую часть сезона он работает при 40–45 °C — поэтому британский полевой мониторинг показал реальную эффективность, сопоставимую с низкотемпературными агрегатами. Большинство таких насосов достигают этих температур благодаря хладагенту R290 (пропану) или EVI-компрессору.
Какой тепловой насос считается высокотемпературным?
Высокотемпературный тепловой насос — это насос, рассчитанный на непрерывную выдачу воды с температурой подачи 65–80 °C, а не 35–55 °C, под которые оптимизирован стандартный агрегат «воздух-вода». Это одно число и есть все определение: тот же парокомпрессионный цикл, но с хладагентом, компрессором и рабочей областью давлений, подобранными так, чтобы температура конденсации могла быть выше без снижения мощности или аварийного отключения.
Достичь этого можно тремя путями. У пропана R290 критическая температура составляет 96,7 °C, и он хорошо ведет себя при высоком давлении конденсации, поэтому преобладает в новых бытовых агрегатах на 70–75 °C. EVI-компрессор впрыскивает пар в промежуточной точке сжатия, повышая и температуру на выходе, и мощность в холодную погоду — этот механизм лежит в основе моделей Solimpeks серии Varm Up EVI, рассчитанных на работу при температуре окружающего воздуха до −30 °C. Каскадные аппараты соединяют два холодильных контура и достигают 80 °C и более ценой обслуживания двух компрессоров.
Во что дополнительная температура обходится по эффективности?
При фиксированной расчетной температуре — примерно на треть больше электроэнергии, чем у системы на 45 °C в том же доме, потому что эффективность определяется разностью температур между источником и выходом. На практике погодозависимое регулирование убирает большую часть этой разницы, как поясняется в примечании под таблицей.
| Расчетная температура подачи | Реалистичный сезонный COP (воздушный) | Электроэнергия на 12 000 кВт·ч тепла |
|---|---|---|
| 35 °C | 4,0–4,5 | 2700–3000 кВт·ч |
| 45 °C | 3,5–4,0 | 3000–3400 кВт·ч |
| 55 °C | 2,9–3,3 | 3600–4100 кВт·ч |
| 65 °C | 2,5–2,9 | 4100–4800 кВт·ч |
| 75 °C | 2,1–2,5 | 4800–5700 кВт·ч |
Важная оговорка состоит в том, что таблица описывает расчетную температуру подачи. Высокотемпературный агрегат с правильным погодозависимым регулированием выдает 70 °C только в два–три самых холодных дня года, а большую часть сезона находится на уровне 40–45 °C. Поэтому мониторинг Electrification of Heat в Великобритании показал, что высокотемпературные воздушные агрегаты в реальных домах дают эффективность, сопоставимую с низкотемпературными, — от них редко требовался максимум.
Когда высокотемпературный тепловой насос — правильный ответ?
- Здания-памятники и объекты культурного наследия, где радиаторы, трубопроводы и покрытия полов действительно нельзя менять.
- Прямая замена котла в сжатые сроки, когда выгода от того, что не нужно перекладывать трубы в доме, превышает разницу в эксплуатационных расходах.
- Ограниченные трубопроводы или трубопроводы малого диаметра, которые не могут пропустить расход, необходимый для низкотемпературного проекта; при большей разности температур для тех же киловатт перекачивается меньше воды.
- Коммерческое ГВС в отелях, домах престарелых и многоквартирных домах, где длинные тупиковые участки и накопленные объемы требуют 60 °C и выше без ТЭНа.
- Существующие высокотемпературные отопительные приборы, такие как вентиляторные конвекторы или тепловентиляторы, которые никогда не рассчитывались на 45 °C.
Там, где увеличить три-четыре радиатора несложно, стандартный низкотемпературный проект обычно обходится еще дешевле. См. нужны ли мне радиаторы побольше для теплового насоса? — модернизация отопительных приборов — разовые затраты, снижающие температуру подачи в каждую последующую зиму, и высокотемпературный агрегат с погодозависимым регулированием тоже от них выигрывает.
Не лучший ли компромисс бивалентная система?
Иногда. Бивалентная система сохраняет существующий котел на самые холодные несколько процентов часов и позволяет стандартному тепловому насосу покрывать все остальное при низкой температуре подачи. Она обходит и штраф за высокую температуру, и модернизацию отопительных приборов, ценой обслуживания двух теплогенераторов и — все чаще — отказа программ субсидий финансировать систему, где все еще остается котел на ископаемом топливе. Там, где тепловой насос должен нести всю нагрузку в здании, которое нельзя улучшить, высокотемпературный агрегат — честный выбор.
Что проверить в коммерческом предложении на высокотемпературный агрегат?
Запросите заявленные характеристики в вашей расчетной точке, а не при A7/W35. Агрегат, показывающий COP 4,8 при A7/W35, может показывать едва половину этого при A−7/W65, и обе цифры верны. Затем подтвердите четыре вещи: хладагент и его GWP, потому что Регламент ЕС по F-газам постепенно закрывает дверь для альтернатив с высоким GWP; массу заправки пропана и зону безопасности, которую она требует вокруг агрегата; доступна ли температура 70 °C при −7 °C или только в мягкую погоду; и рассчитан ли змеевик бойлера на расход, который агрегат реально создает.
Часто задаваемые вопросы
Какую максимальную температуру может выдавать тепловой насос?
Бытовые агрегаты на R290 достигают подачи 70–75 °C, каскадные аппараты и аппараты на CO2 — 80 °C и выше, а промышленные высокотемпературные тепловые насосы превышают 100 °C. Каждый дополнительный градус снижает эффективность, поэтому максимум — это возможность, которой следует пользоваться экономно, а не настройка для работы всю зиму.
Работают ли высокотемпературные тепловые насосы со старыми радиаторами?
Да — в этом и состоит их назначение. При 65–70 °C существующий радиатор эпохи котлов отдает мощность, близкую к исходной каталожной, поэтому замена «один в один» возможна без замены отопительных приборов. При погодозависимом регулировании агрегат работает при такой высокой температуре лишь в самые холодные дни, поэтому разница в эксплуатационных расходах остается скромной.
Менее ли эффективны высокотемпературные тепловые насосы?
При максимальной температуре на выходе — да: ожидайте сезонный COP 2,5–2,9 при 65 °C против 3,5–4,0 при 45 °C. При погодозависимом регулировании большую часть года они работают при умеренных температурах, и британский полевой мониторинг показал, что их реальная эффективность сопоставима с низкотемпературными агрегатами.
Безопасен ли пропан R290 в бытовом тепловом насосе?
Да, при монтаже в соответствии с правилами производителя по зазорам и вентиляции. R290 горюч, поэтому масса заправки ограничена, а определенная зона вокруг наружного блока должна оставаться свободной от дренажей, проемов и источников воспламенения. Его применяют в моноблочных агрегатах, устанавливаемых снаружи, именно для того, чтобы хладагент оставался вне здания.