Тепловые насосы в жилых и коммерческих зданиях

Мы уже говорили и о принципе действия теплового насоса и возможных типах источников тепла для них. Однако важным фактором при проектировании теплонасосной системы является система распределения тепла/холода в зданиях. Даже самый эффективный тепловой насос может не справляться с поставленной задачей, поскольку контур распределения энергии не соответствует требованиям. Поэтому стоит обратить внимание не только на выбор самого теплового насоса используемого в жилых или коммерческих зданиях, но и на систему распределения тепла/холода.

Тепловые насосы для теплоснабжения и охлаждения можно разделить на четыре категории в зависимости от их функций:

Тепловые насосы, предназначенные только для теплоснабжения обеспечивающие отопление и/или нагрев воды.
Тепловые насосы, предназначенные для отопления и кондиционирования зданий. Наиболее распространенные тепловые насосы, относящиеся к данному типу, являются обратимые тепловые насосы типа воздух-воздух. Такие аппараты работают либо в режиме нагрева, либо охлаждения. В больших коммерческих или административных зданиях используют чиллерные установки типа воздух-вода. В таком случае вода является теплоносителем контура распределения тепла/холода в здании. При этом такие тепловые насосы в летнее время могут обеспечивать кондиционирование и горячее водоснабжение здания одновременно.
Комплексные теплонасосные системы, обеспечивающие отопление помещений, кондиционирование, подогрев воды, а иногда и рекуперацию воздуха.
Тепловые насосы, предназначенные только для горячего водоснабжения. В тепловых насосах данного типа в качестве источника тепла чаще всего используется окружающий воздух. Как правило, коэффициент преобразования (COP) таких установок ниже, чем для тепловых насосов, предназначенных для отопления зданий, поскольку температура нагрева ГВС выше, чем температура теплоносителя в современных отопительных системах.

Как в жилых, так и в коммерческих или административных зданиях принцип распределения тепла может быть централизованный. Это означает, что к одному тепловому насосу или каскаду тепловых насосов подключается система разводки воздуховодов или трубопроводный контур с циркуляцией теплоносителя распределяющая тепло/холод по помещениям. Еще такие системы называют мультизональными. Преимуществом является возможность индивидуального климата в каждой из комнат.
Воздух является наиболее распространенным распределителем тепла/холода в зданиях Японии и США. Воздух может непосредственно подаваться в помещение от теплового насоса, либо распределятся через приточно-вытяжные канальные системы. Температура на выходе из системы распределения воздуха обычно находится в пределах 30-50° C.
Вода в качестве теплоносителя для контуров распределения тепла чаще используется в Европе. Старые системы радиаторного отопления требуют высоких температур нагрева теплоносителя 70-90° C, в то время как системы водяных теплых полов требуют значительно меньшие температуры – 30-45° C. В таблице 1 приведены типичные требования к температуре для различных систем распределения тепла и холода.

Для эффективной работы теплового насоса в жилых и коммерческих зданиях очень важным фактором является тип распределения тепла. Тепловой насос работает наиболее эффективно при условии минимальной разницы температуры между источником тепла и системой распределения тепла здания. Поэтому очень важно добится минимальной температуры теплоносителя в контуре отопления.
В таблице 2 приведены среднесезонные коэффициенты преобразования теплового насоса (COP) при работе с различными отопительными приборами. Температура источника тепла составляет 5 ° C.