Коли мова йде про тепловий насос, насамперед його розглядають як систему опалення будинку. Проте сучасне обладнання може виконувати значно більше завдань. Одна система здатна не лише опалювати приміщення взимку та, залежно від конфігурації, охолоджувати їх улітку, а й забезпечувати будинок гарячою водою протягом усього року.
Саме тут у власників виникає практичне запитання: як тепловий насос нагріває воду і чи потрібен у такій системі звичайний електричний бойлер?
Відповідь залежить від конфігурації системи. Тепловий насос дійсно може повністю забезпечувати потреби будинку в гарячому водопостачанні (ГВП), але для накопичення нагрітої води зазвичай використовується спеціальний бак. Тобто звичний електричний бойлер як основне джерело нагріву може бути не потрібний, але ємність для зберігання гарячої води залишається частиною системи.
Розберемося, як це працює і що потрібно врахувати ще на етапі проєктування.
Як тепловий насос нагріває воду для побутових потреб
Принцип залишається таким самим, як під час опалення. Тепловий насос отримує низькопотенційну енергію з повітря, ґрунту або води та за допомогою холодильного циклу підвищує її температурний рівень.
Під час опалення отримане тепло передається теплоносію, який циркулює через теплу підлогу, радіатори або інші опалювальні прилади.
Для приготування гарячої води автоматика тимчасово спрямовує теплову енергію на нагрів води в баку ГВП через теплообмінник.
Коли вода досягає заданої температури, система повертається до звичайного режиму роботи.
Для користувача весь процес відбувається автоматично: відкривши кран, він отримує гарячу воду так само, як у будинку зі звичайним бойлером або котлом.
То бойлер все-таки потрібен чи ні?
Тут важливо не плутати електричний бойлер і бак гарячої води.
У класичному електричному бойлері вода нагрівається переважно за допомогою електричного ТЕНа. У системі з тепловим насосом основним джерелом тепла є сам тепловий насос, а накопичувальна ємність потрібна для зберігання запасу гарячої води.
Залежно від обладнання та проєкту це може бути:
- окремий бак ГВП;
- внутрішній блок з інтегрованою ємністю;
- комбіноване рішення;
- спеціальна накопичувальна система для об’єктів із великим споживанням води.
Тому твердження «тепловий насос працює зовсім без бойлера» не зовсім коректне. Правильніше сказати: тепловий насос може замінити електричний нагрів води, але системі все одно потрібна ємність для її накопичення, якщо йдеться про стандартну систему ГВП.
Якого об’єму має бути бак для гарячої води?
Це один із найважливіших моментів під час проєктування.
Об’єм не варто вибирати лише за площею будинку. На потребу в гарячій воді набагато більше впливають:
- кількість мешканців;
- кількість ванних кімнат;
- наявність ванни;
- кількість душових;
- звички сім’ї;
- можливість одночасного використання кількох точок водорозбору;
- пікове споживання води вранці та ввечері.
Наприклад, два будинки однаковою площею 200 м² можуть мати абсолютно різні потреби. В одному проживають дві людини, а в іншому — сім’я з п’яти осіб із двома ванними кімнатами.
Саме тому бак ГВП та потужність системи повинні підбиратися за реальним сценарієм використання.
Занадто маленька ємність може призвести до того, що під час пікового споживання запас гарячої води закінчуватиметься. Надмірно великий бак, своєю чергою, займає більше місця та збільшує тепловтрати накопиченої води.
До якої температури тепловий насос нагріває воду?
Конкретна максимальна температура залежить від типу та моделі обладнання, тому одного показника для всіх теплових насосів не існує.
Сучасні системи здатні забезпечувати температуру, необхідну для комфортного гарячого водопостачання. Деякі високотемпературні рішення можуть працювати і з досить високими температурами води.
Проте постійно підтримувати максимально можливу температуру зазвичай немає необхідності.
Чим вищої температури повинен досягти тепловий насос, тим складнішими стають умови його роботи. Тому під час налаштування системи важливо знайти баланс між комфортом, необхідним запасом гарячої води та енергоефективністю.
А як щодо легіонели?
Питання гігієни накопичувальної гарячої води обов’язково враховується під час проєктування системи ГВП.
У сучасних системах можуть використовуватися спеціальні програми термічної дезінфекції. Залежно від конкретної моделі теплового насоса та схеми системи необхідна температура може забезпечуватися самим тепловим насосом або з використанням допоміжного електричного нагріву.
Точний режим визначається виробником обладнання та налаштуваннями конкретної системи. Тому самостійно відключати передбачені виробником гігієнічні цикли не варто.
Чи економніше нагрівати воду тепловим насосом, ніж електричним бойлером?
Саме тут проявляється одна з головних переваг технології.
Звичайний електричний ТЕН виробляє тепло безпосередньо з електроенергії. Тепловий насос використовує електроенергію переважно для роботи компресора та допоміжних компонентів, а значну частину теплової енергії переносить із навколишнього середовища.
Тому за правильно спроєктованої системи на виробництво необхідної кількості тепла тепловий насос може витрачати значно менше електроенергії, ніж прямий електричний нагрів.
Водночас некоректно обіцяти однаковий відсоток економії для кожного будинку. Реальний результат залежить від температури води, моделі обладнання, джерела тепла, режиму експлуатації та обсягу споживання ГВП.
Чи працює гаряча вода влітку, коли опалення вимкнене?
Так. Це важлива перевага системи.
Коли опалювальний сезон закінчується, тепловий насос не обов’язково вимикається повністю. Він може продовжувати працювати для приготування гарячої води.
У результаті одна система використовується протягом усього року:
- взимку — опалення та ГВП;
- у міжсезоння — переважно ГВП;
- влітку — ГВП та, якщо система це передбачає, охолодження будинку.
Саме комплексність є однією з причин, чому тепловий насос доцільно розглядати не як окремий опалювальний прилад, а як основу інженерної кліматичної системи будинку.
Що відбувається, якщо одночасно потрібні опалення і гаряча вода?
У побутових системах це питання вирішує автоматика.
Коли температура в баку ГВП опускається нижче заданого рівня, система може надати пріоритет приготуванню гарячої води. На певний час теплова потужність спрямовується на бак, після чого тепловий насос автоматично повертається до опалення.
Для правильно розрахованої системи такі цикли зазвичай не створюють помітного дискомфорту в будинку, оскільки сама будівля та система опалення мають теплову інерцію.
Проте саме тому під час підбору обладнання важливо враховувати не лише тепловтрати будинку, а й потребу в гарячій воді.
Чому не варто просто встановлювати максимально великий бак?
На перший погляд може здатися: чим більше гарячої води в запасі, тим краще.
Але інженерні системи працюють ефективніше тоді, коли їхні компоненти відповідають реальним потребам.
Надто великий бак:
- коштує дорожче;
- потребує більше місця;
- має більшу площу поверхні, через яку відбуваються тепловтрати;
- може бути просто непотрібним для невеликої сім’ї.
Надто маленький, навпаки, створюватиме дефіцит гарячої води в години максимального споживання.
Тому правильне рішення — не «найбільший можливий бойлер», а правильно розрахована ємність.
Чи можна підключити до теплового насоса вже існуючий бойлер?
Іноді — так, але це потрібно оцінювати індивідуально.
Важливе значення має не лише об’єм ємності, а й конструкція теплообмінника, його площа, допустимі температури та гідравлічна схема.
Бак, який добре працював із газовим котлом, не обов’язково буде оптимальним для теплового насоса.
Причина в тому, що тепловий насос найбільш ефективний у певному температурному режимі, тому теплообмін між системою та водою в баку повинен бути організований відповідним чином.
Перед використанням існуючої ємності варто перевірити її технічні характеристики, а не підключати автоматично лише тому, що вона вже є в котельні.
Що впливає на витрати електроенергії для приготування гарячої води?
Навіть у двох однакових будинках споживання може відрізнятися.
На нього впливають:
- кількість мешканців;
- фактичне споживання води;
- задана температура ГВП;
- температура холодної води на вході;
- тепловтрати бака та трубопроводів;
- наявність і режим роботи рециркуляції;
- частота нагрівання;
- характеристики самого теплового насоса.
Особливої уваги заслуговує рециркуляція гарячої води. Вона підвищує комфорт — користувачеві не потрібно довго чекати, доки з крана піде гаряча вода, — але неправильно налаштована постійна циркуляція може створювати додаткові тепловтрати в трубопроводах.
Тому автоматика, теплоізоляція труб і правильний режим рециркуляції також впливають на загальну економічність системи.
Коли тепловий насос для ГВП особливо доцільний?
Таке рішення особливо цікаве для будинків:
- із постійним цілорічним проживанням;
- з кількома мешканцями та стабільним споживанням гарячої води;
- без підключення до газу;
- де тепловий насос уже використовується для опалення;
- де власник прагне об’єднати опалення, ГВП та охолодження в одну автоматизовану систему.
Для великого будинку або об’єкта зі значним водоспоживанням потрібен окремий професійний розрахунок — універсальної конфігурації для всіх не існує.
Що потрібно передбачити ще на етапі проєктування?
Найкращий результат отримують тоді, коли гаряче водопостачання враховують не після монтажу теплового насоса, а ще під час проєктування всієї системи.
Необхідно визначити:
- кількість постійних мешканців;
- орієнтовне добове та пікове споживання гарячої води;
- необхідний об’єм накопичувальної ємності;
- кількість точок водорозбору;
- необхідність рециркуляції;
- місце для встановлення обладнання;
- пріоритети роботи автоматики;
- сумісність усіх компонентів системи.
Саме комплексне проєктування дозволяє отримати достатню кількість гарячої води без невиправданого збільшення потужності обладнання та витрат електроенергії.
Висновок
Тепловий насос може повністю забезпечувати приватний будинок не лише опаленням, а й гарячою водою протягом усього року. При цьому окремий електричний бойлер як основне джерело нагріву води зазвичай не потрібний — його функцію бере на себе тепловий насос, а для накопичення гарячої води використовується правильно підібрана ємність.
Головне — розглядати ГВП як частину всієї інженерної системи будинку. Кількість мешканців, звички сім’ї, об’єм бака, температура води, рециркуляція та характеристики обладнання безпосередньо впливають і на комфорт, і на майбутні витрати.
Фахівці Elementum займаються проєктуванням, встановленням та обслуговуванням систем на базі теплових насосів, тому ще на етапі підбору обладнання можна розрахувати не лише необхідну потужність для опалення, а й потреби будинку в гарячому водопостачанні.