Когда речь идёт о тепловом насосе, прежде всего его рассматривают как систему отопления дома. Однако современное оборудование может выполнять значительно больше задач. Одна система способна не только отапливать помещения зимой и, в зависимости от конфигурации, охлаждать их летом, но и обеспечивать дом горячей водой в течение всего года.
Именно здесь у владельцев возникает практический вопрос: как тепловой насос нагревает воду и нужен ли в такой системе обычный электрический бойлер?
Ответ зависит от конфигурации системы. Тепловой насос действительно может полностью обеспечивать потребности дома в горячем водоснабжении (ГВС), однако для накопления нагретой воды обычно используется специальный бак. То есть привычный электрический бойлер как основной источник нагрева может быть не нужен, но ёмкость для хранения горячей воды остаётся частью системы.
Разберёмся, как это работает и что необходимо учитывать ещё на этапе проектирования.
Как тепловой насос нагревает воду для бытовых нужд
Принцип остаётся таким же, как при отоплении. Тепловой насос получает низкопотенциальную энергию из воздуха, грунта или воды и с помощью холодильного цикла повышает её температурный уровень.
При отоплении полученное тепло передаётся теплоносителю, который циркулирует через тёплый пол, радиаторы или другие отопительные приборы.
Для приготовления горячей воды автоматика временно направляет тепловую энергию на нагрев воды в баке ГВС через теплообменник.
Когда вода достигает заданной температуры, система возвращается к обычному режиму работы.
Для пользователя весь процесс происходит автоматически: открыв кран, он получает горячую воду так же, как в доме с обычным бойлером или котлом.
Так нужен бойлер или нет?
Здесь важно не путать электрический бойлер и бак горячей воды.
В классическом электрическом бойлере вода нагревается преимущественно с помощью электрического ТЭНа. В системе с тепловым насосом основным источником тепла является сам тепловой насос, а накопительная ёмкость нужна для хранения запаса горячей воды.
В зависимости от оборудования и проекта это может быть:
- отдельный бак ГВС;
- внутренний блок с интегрированной ёмкостью;
- комбинированное решение;
- специальная накопительная система для объектов с большим потреблением воды.
Поэтому утверждение «тепловой насос работает совсем без бойлера» не совсем корректно. Правильнее сказать: тепловой насос может заменить электрический нагрев воды, но системе всё равно нужна ёмкость для её накопления, если речь идёт о стандартной системе ГВС.
Какого объёма должен быть бак для горячей воды?
Это один из важнейших моментов при проектировании.
Объём не стоит выбирать только по площади дома. На потребность в горячей воде гораздо больше влияют:
- количество жильцов;
- количество ванных комнат;
- наличие ванны;
- количество душевых;
- привычки семьи;
- возможность одновременного использования нескольких точек водоразбора;
- пиковое потребление воды утром и вечером.
Например, два дома одинаковой площадью 200 м² могут иметь совершенно разные потребности. В одном проживают два человека, а в другом — семья из пяти человек с двумя ванными комнатами.
Именно поэтому бак ГВС и мощность системы должны подбираться с учётом реального сценария использования.
Слишком маленькая ёмкость может привести к тому, что во время пикового потребления запас горячей воды будет заканчиваться. Чрезмерно большой бак, в свою очередь, занимает больше места и увеличивает теплопотери накопленной воды.
До какой температуры тепловой насос нагревает воду?
Конкретная максимальная температура зависит от типа и модели оборудования, поэтому одного показателя для всех тепловых насосов не существует.
Современные системы способны обеспечивать температуру, необходимую для комфортного горячего водоснабжения. Некоторые высокотемпературные решения могут работать и с достаточно высокими температурами воды.
Однако постоянно поддерживать максимально возможную температуру обычно нет необходимости.
Чем более высокой температуры должен достичь тепловой насос, тем сложнее становятся условия его работы. Поэтому при настройке системы важно найти баланс между комфортом, необходимым запасом горячей воды и энергоэффективностью.
А что насчёт легионеллы?
Вопрос гигиены накопительной горячей воды обязательно учитывается при проектировании системы ГВС.
В современных системах могут использоваться специальные программы термической дезинфекции. В зависимости от конкретной модели теплового насоса и схемы системы необходимая температура может обеспечиваться самим тепловым насосом или с использованием дополнительного электрического нагрева.
Точный режим определяется производителем оборудования и настройками конкретной системы. Поэтому самостоятельно отключать предусмотренные производителем гигиенические циклы не рекомендуется.
Экономичнее ли нагревать воду тепловым насосом, чем электрическим бойлером?
Именно здесь проявляется одно из главных преимуществ технологии.
Обычный электрический ТЭН производит тепло непосредственно из электроэнергии. Тепловой насос использует электроэнергию преимущественно для работы компрессора и вспомогательных компонентов, а значительную часть тепловой энергии переносит из окружающей среды.
Поэтому при правильно спроектированной системе для производства необходимого количества тепла тепловой насос может расходовать значительно меньше электроэнергии, чем прямой электрический нагрев.
В то же время некорректно обещать одинаковый процент экономии для каждого дома. Реальный результат зависит от температуры воды, модели оборудования, источника тепла, режима эксплуатации и объёма потребления ГВС.
Работает ли горячая вода летом, когда отопление выключено?
Да. Это важное преимущество системы.
Когда отопительный сезон заканчивается, тепловой насос не обязательно полностью выключается. Он может продолжать работать для приготовления горячей воды.
В результате одна система используется в течение всего года:
- зимой — отопление и ГВС;
- в межсезонье — преимущественно ГВС;
- летом — ГВС и, если система это предусматривает, охлаждение дома.
Именно комплексность является одной из причин, почему тепловой насос целесообразно рассматривать не как отдельный отопительный прибор, а как основу инженерной климатической системы дома.
Что происходит, если одновременно нужны отопление и горячая вода?
В бытовых системах этот вопрос решает автоматика.
Когда температура в баке ГВС опускается ниже заданного уровня, система может предоставить приоритет приготовлению горячей воды. На определённое время тепловая мощность направляется на бак, после чего тепловой насос автоматически возвращается к отоплению.
Для правильно рассчитанной системы такие циклы обычно не создают заметного дискомфорта в доме, поскольку само здание и система отопления обладают тепловой инерцией.
Однако именно поэтому при подборе оборудования важно учитывать не только теплопотери дома, но и потребность в горячей воде.
Почему не стоит просто устанавливать максимально большой бак?
На первый взгляд может показаться: чем больше горячей воды в запасе, тем лучше.
Однако инженерные системы работают эффективнее, когда их компоненты соответствуют реальным потребностям.
Слишком большой бак:
- стоит дороже;
- требует больше места;
- имеет большую площадь поверхности, через которую происходят теплопотери;
- может быть просто не нужен небольшой семье.
Слишком маленький, наоборот, будет создавать дефицит горячей воды в часы максимального потребления.
Поэтому правильное решение — не «самый большой возможный бойлер», а правильно рассчитанная ёмкость.
Можно ли подключить к тепловому насосу уже существующий бойлер?
Иногда — да, однако это необходимо оценивать индивидуально.
Важное значение имеет не только объём ёмкости, но и конструкция теплообменника, его площадь, допустимые температуры и гидравлическая схема.
Бак, который хорошо работал с газовым котлом, не обязательно будет оптимальным для теплового насоса.
Причина в том, что тепловой насос наиболее эффективен в определённом температурном режиме, поэтому теплообмен между системой и водой в баке должен быть организован соответствующим образом.
Перед использованием существующей ёмкости стоит проверить её технические характеристики, а не подключать автоматически только потому, что она уже есть в котельной.
Что влияет на расход электроэнергии для приготовления горячей воды?
Даже в двух одинаковых домах потребление может отличаться.
На него влияют:
- количество жильцов;
- фактическое потребление воды;
- заданная температура ГВС;
- температура холодной воды на входе;
- теплопотери бака и трубопроводов;
- наличие и режим работы рециркуляции;
- частота нагрева;
- характеристики самого теплового насоса.
Особого внимания заслуживает рециркуляция горячей воды. Она повышает комфорт — пользователю не приходится долго ждать, пока из крана пойдёт горячая вода, — однако неправильно настроенная постоянная циркуляция может создавать дополнительные теплопотери в трубопроводах.
Поэтому автоматика, теплоизоляция труб и правильный режим рециркуляции также влияют на общую экономичность системы.
Когда тепловой насос для ГВС особенно целесообразен?
Такое решение особенно интересно для домов:
- с постоянным круглогодичным проживанием;
- с несколькими жильцами и стабильным потреблением горячей воды;
- без подключения к газу;
- где тепловой насос уже используется для отопления;
- где владелец стремится объединить отопление, ГВС и охлаждение в одну автоматизированную систему.
Для большого дома или объекта со значительным водопотреблением необходим отдельный профессиональный расчёт — универсальной конфигурации для всех не существует.
Что нужно предусмотреть ещё на этапе проектирования?
Наилучший результат получают тогда, когда горячее водоснабжение учитывают не после монтажа теплового насоса, а ещё при проектировании всей системы.
Необходимо определить:
- количество постоянных жильцов;
- ориентировочное суточное и пиковое потребление горячей воды;
- необходимый объём накопительной ёмкости;
- количество точек водоразбора;
- необходимость рециркуляции;
- место для установки оборудования;
- приоритеты работы автоматики;
- совместимость всех компонентов системы.
Именно комплексное проектирование позволяет получить достаточное количество горячей воды без неоправданного увеличения мощности оборудования и расходов электроэнергии.
Заключение
Тепловой насос может полностью обеспечивать частный дом не только отоплением, но и горячей водой в течение всего года. При этом отдельный электрический бойлер как основной источник нагрева воды обычно не требуется — его функцию берёт на себя тепловой насос, а для накопления горячей воды используется правильно подобранная ёмкость.
Главное — рассматривать ГВС как часть всей инженерной системы дома. Количество жильцов, привычки семьи, объём бака, температура воды, рециркуляция и характеристики оборудования непосредственно влияют и на комфорт, и на будущие расходы.
Специалисты Elementum занимаются проектированием, установкой и обслуживанием систем на базе тепловых насосов, поэтому ещё на этапе подбора оборудования можно рассчитать не только необходимую мощность для отопления, но и потребности дома в горячем водоснабжении.
