Показатели и размерность тепловых насосов
Введение: Как выбрать правильный тепловой насос
Пришло время установить тепловой насос. Но какой выбрать?
Для сравнения тепловых насосов и выбора правильного размера существуют важные показатели. В этой статье мы объясним все релевантные значения и дадим практические формулы для определения размера.
Основные показатели
COP – Коэффициент производительности
Определение: Отношение произведенной тепловой мощности к потребляемой электрической мощности – измеряется в стандартных условиях (лабораторные условия).
Формула: COP = Тепловая мощность (кВт) / Электрическая мощность (кВт)
Значение различных COP можно наглядно представить:
| COP | Значение |
|---|---|
| 3,0 | За 1 кВт электроэнергии получают 3 кВт тепла |
| 4,0 | За 1 кВт электроэнергии получают 4 кВт тепла |
| 5,0 | За 1 кВт электроэнергии получают 5 кВт тепла |
Рекомендация: COP более 4 считается хорошим, более 5 – очень хорошим.
Важно: COP измеряется в лабораторных условиях и является моментальным значением. Фактическая эффективность в повседневной жизни может отличаться!
SCOP – Сезонный коэффициент производительности
Определение: Сезонный COP – средневзвешенное значение за типичный отопительный период.
SCOP учитывает:
- Различные наружные температуры
- Различные режимы работы
- Более реалистичные условия использования
Преимущество: Более реалистичен, чем COP, так как учитывает различные условия.
JAZ – Годовой коэффициент производительности
Определение: Фактическая эффективность теплового насоса за весь год – измеряется в реальных условиях эксплуатации.
Формула: JAZ = Произведенное тепло (кВтч/год) / Потребленная электроэнергия (кВтч/год)
В зависимости от достигнутого JAZ можно оценить эффективность установки:
| JAZ | Оценка |
|---|---|
| < 3,0 | Требуется улучшение |
| 3,0–3,5 | Приемлемо |
| 3,5–4,0 | Хорошо |
| > 4,0 | Очень хорошо |
Разница между COP/SCOP:
- COP/SCOP – это показатели производителя при определенных условиях
- JAZ – это фактическое значение вашей конкретной установки
Другие важные показатели
Помимо COP и JAZ, существуют другие важные показатели для выбора теплового насоса:
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Тепловая мощность (кВт) | Максимальная тепловая мощность |
| Температура подачи | Температура отопительной воды (оптимально: 35–50°C) |
| Температура возврата | Температура возвращающейся воды |
| GWP | Потенциал глобального потепления хладагента |
| Уровень звуковой мощности (дБ) | Уровень шума наружного блока |
Температура подачи и возврата
Температура подачи: Температура отопительной воды, поступающей в систему отопления.
Необходимая температура подачи зависит от системы отопления:
| Система отопления | Типичная температура подачи |
|---|---|
| Теплый пол | 30–40°C |
| Низкотемпературные радиаторы | 45–55°C |
| Старые радиаторы | 60–70°C |
Важно: Чем ниже температура подачи, тем эффективнее работает тепловой насос!
Почему? При высоких температурах подачи компрессор должен работать больше, что снижает эффективность.
GWP – Потенциал глобального потепления
Потенциал глобального потепления используемого хладагента:
В зависимости от хладагента, экологическое воздействие может значительно различаться:
| Хладагент | GWP | Оценка |
|---|---|---|
| R290 (Пропан) | 3 | Очень хорошо |
| R32 | 675 | Средне |
| R410A | 2088 | Плохо |
Чем ниже значение GWP, тем экологичнее!
Уровень звуковой мощности
Уровень шума наружного блока – важен для соседей и ночного покоя:
Чтобы оценить уровни децибел, полезно сравнить их с повседневными шумами:
| Уровень шума | Сравнение |
|---|---|
| 40 дБ | Тихие жилые районы |
| 50 дБ | Обычный разговор |
| 60 дБ | Уровень шума в офисе |
| 70 дБ | Уличное движение |
Рекомендация: Выбирать наружный блок с максимум 50 дБ.
Практические формулы для определения размера
Чтобы выбрать правильный тепловой насос, сначала необходимо определить тепловую потребность.
Шаг 1: Рассчитать общую тепловую потребность
Формула: Тепловая потребность (кВт) = Площадь (м²) × Специфическая тепловая потребность (Вт/м²) / 1000
Специфическая тепловая потребность по типу здания
Специфическая тепловая потребность сильно варьируется в зависимости от уровня изоляции здания:
| Тип здания | Специфическая тепловая потребность |
|---|---|
| Пасивный дом | 10–20 Вт/м² |
| Новый дом по стандарту КфВ-40 | 25–35 Вт/м² |
| Новый дом по стандарту КфВ-55 | 35–45 Вт/м² |
| Хорошо отремонтированный старый дом | 50–70 Вт/м² |
| Частично отремонтированный старый дом | 70–100 Вт/м² |
| Неотремонтированный старый дом | 100–150 Вт/м² |
Пример: 150 м² хорошо отремонтированный старый дом
- 150 м² × 60 Вт/м² = 9.000 Вт = 9 кВт
Шаг 2: Учитывать время блокировки
Энергетические компании часто предлагают выгодные тарифы для тепловых насосов – однако с временем блокировки (например, 3 × 2 часа в день).
Формула для дополнительной мощности:
Дополнительная мощность = Основная нагрузка × (Время блокировки в часах / 24)
Пример: 9 кВт основная нагрузка, 6 часов блокировки
- 9 кВт × (6/24) = 9 кВт × 0,25 = 2,25 кВт
- Общая мощность: 9 + 2,25 = 11,25 кВт
Шаг 3: Учитывать горячую воду
Если тепловой насос также должен готовить горячую воду:
Практическая формула: ~0,25 кВт на человека
В зависимости от размера домохозяйства необходимо предусмотреть соответствующую надбавку:
| Размер домохозяйства | Дополнительная потребность |
|---|---|
| 2 человека | 0,5 кВт |
| 4 человека | 1,0 кВт |
| 6 человек | 1,5 кВт |
Пример общей расчета
Конкретный пример показывает, как все факторы взаимодействуют:
| Позиция | Расчет | Результат |
|---|---|---|
| Основная нагрузка | 150 м² × 60 Вт/м² | 9,0 кВт |
| Время блокировки | 9 кВт × 0,25 | 2,25 кВт |
| Горячая вода | 4 человека × 0,25 кВт | 1,0 кВт |
| Итого | 12,25 кВт |
→ Подойдет 12–14 кВт тепловой насос.
Избегайте переоценки!
Внимание: Слишком большой тепловой насос – не лучше!
Проблемы при переоценке
Слишком большой тепловой насос может вызвать различные проблемы:
| Проблема | Объяснение |
|---|---|
| Цикличность | Постоянное включение/выключение |
| Износ | Повышенная нагрузка на компрессор |
| Неэффективность | Тепловой насос редко работает в оптимальном режиме |
| Высокие затраты | Ненужные высокие затраты на приобретение |
Золотое правило
Лучше немного меньше размером и подключить нагревательный элемент на пиковых нагрузках, чем переоценить!
Сравнение показателей
При выборе теплового насоса следует сравнивать:
При покупке теплового насоса можно сравнить некоторые значения, в то время как другие определяются только в процессе эксплуатации:
| Сравнимо заранее | Определяется в процессе эксплуатации |
|---|---|
| COP (показатель производителя) | JAZ (ваша фактическая эффективность) |
| SCOP | |
| Уровень звуковой мощности | |
| GWP хладагента | |
| Тепловая мощность (кВт) |
На что особенно обратить внимание?
- SCOP более реалистичен, чем COP
- Низкая температура подачи позволяет (теплый пол!)
- Низкий GWP для защиты окружающей среды
- Соответствующий уровень шума для вашего жилого окружения
- Подходящий размер – не слишком большой!
Экономический расчет
Рассчитать ежегодные затраты на электроэнергию
Формула: Затраты на электроэнергию = Тепловая потребность (кВтч) / JAZ × Цена на электроэнергию (€/кВтч)
Пример:
- Тепловая потребность: 15.000 кВтч/год
- JAZ: 4,0
- Цена на электроэнергию: 0,30 €/кВтч
→ 15.000 / 4 × 0,30 = 1.125 €/год
Сравнение с другими системами отопления
Сравнение затрат показывает преимущества теплового насоса по сравнению с другими системами отопления:
| Система | Затраты на 15.000 кВтч тепла |
|---|---|
| Тепловой насос (JAZ 4) | ~1.125 €/год |
| Газовое отопление | ~1.800 €/год |
| Масляное отопление | ~2.100 €/год |
| Прямое электрическое отопление | ~4.500 €/год |
Тепловой насос в долгосрочной перспективе является наиболее экономичным!
Заключение
Основная мысль: Основные показатели для выбора теплового насоса – это SCOP/COP (эффективность – чем выше, тем лучше), тепловая мощность (соответствующая рассчитанной потребности), температура подачи (чем ниже, тем эффективнее), уровень шума (для хороших отношений с соседями) и GWP (для защиты окружающей среды). С помощью практических формул можно грубо оценить тепловую потребность. Для точного планирования рекомендуется профессиональный расчет тепловой нагрузки по ГОСТ Р 54851-2011 (аналог DIN EN 12831).
Будет ли ваш тепловой насос работать самостоятельно или в сочетании с другим источником тепла, выясняет статья Режимы работы: Моновалентный, Бивалентный и Гибридный.
Полная серия статей «Тепловые насосы»
- Анти-холодильник: Как работает тепловой насос? – Основы
- Компоненты: Теплообменник, компрессор и расширительный клапан – Компоненты
- Показатели и размерность тепловых насосов – Вы здесь
- Режимы работы: Моновалентный, Бивалентный и Гибридный – Режимы работы
- Типы тепловых насосов и идеальное сочетание с солнечными установками – Воздух-вода, грунт-вода и солнечные системы