Теплові насоси HERZ використовують енергію природи та дозволяють заощадити до 33% витрат на опалення, підігрів води та охолодження

Провідний інженер «HERZ УКРАЇНА» к.т.н., доц. В. Петренко,
Інженер технічного відділу «HERZ УКРАЇНА» С. Вачко

Понад 125 років компанія HERZ йде шляхом вдосконалення ефективного використання природних ресурсів для потреб систем життєзабезпечення. Потреба в енергоефективних носіях росте з кожним днем. Саме тому інженерами компанії HERZ розроблено лінійку теплових насосів, які використовують в якості джерела теплової енергії повітря, масив ґрунту та ґрунтові води

Потужність теплових насосів HERZ складає від 6 до 18 кВт, що дозволяє використовувати їх в приватних будинках, окремих квартирах у багатоповерхівках, в офісах чи інших спорудах громадського призначення, відповідної до вказаної потужності площі.

Джерело теплової енергії є визначальним при виборі теплового насосу. Доступність джерела теплової енергії впливає як на капітальні витрати при встановленні теплового насосу, так і на режими його роботи.

В Україні, як і в інших країнах Європейського континенту, загальнодоступними джерелами теплової енергії є масив ґрунту (рис. 1а), ґрунтові води (рис. 1б), повітря (рис. 1в).

Рис. 1. Джерела теплової енергії

Масив ґрунту

Це джерело енергії може використовуватися за допомогою плоских колекторів або глибинних зондів. Необхідна площа поверхні колекторів залежить від ґрунтових умов і потреб будівлі в опаленні. Плоский колектор складається з трубних змійовиків, які укладаються з розсолом/водяною сумішшю трохи нижче лінії промерзання на глибині приблизно 1,2 метра. Як правило, за площу колектора приймають площу, що в 1,5 рази перевищує опалювальну площу. Геотермальні зонди використовують накопичене тепло на глибині від кількох метрів до понад 100 метрів. Геотермальні зонди також заповнюються сольоводяною сумішшю і, таким чином, поглинають накопичене тепло з ґрунту і передають його тепловому насосу.

Переваги: стабільність температурного режиму ґрунтів дозволяє отримувати протягом року стабільне джерело теплової енергії.
Недоліки: роботи, що пов’язані з улаштуванням колекторів та зондів, досить трудомісткі і витратні.

Ґрунтові води

Якщо підземні води доступні в необхідній кількості та необхідної якості, найвищих показників продуктивності можна досягти за допомогою систем вода/вода HERZ. Вода транспортується зі свердловини до теплового насосу, де з неї витягується тепло, а потім повертається в природу в абсорбційну свердловину. Для отримання одного кіловата теплової потужності потрібно приблизно 220 літрів води на годину. Для системи теплового насоса вода/вода потрібен дозвіл на використання води.

Переваги: теплові насоси Вода/Вода досягають найвищих показників ефективності серед усіх типів теплових насосів.
Недоліки: використання цього джерела теплової енергії пов’язане з необхідністю отримання дозволу від державних органів.

Повітря

Повітря є скрізь і в необмеженій кількості. «Повітряні» теплові насоси HERZ можуть використовувати енергію, накопичену в зовнішньому повітрі, навіть при температурі до -20°C. Велика поверхня випаровувача гарантує високу експлуатаційну надійність, низький рівень шуму і тривалі інтервали між розморожуваннями, що, в свою чергу, призводить до економії електроенергії та витрат.

Переваги: повітря найбільш доступне джерело теплової енергії. Для використання цього джерела не потрібні спеціальні засоби для відбору тепла і вкладання капіталів на їх облаштування.
Недоліки: використання повітря обмежене тільки його мінімальним температурним потенціалом.

Як працює тепловий насос?

Теплові насоси можуть використовуватися для відбору низькопотенційного тепла повітря, масиву грунту або підземних вод, що є природними аккумуляторами теплової енергії, які надходить на земну поверхню від сонячного випромінювання або земних надр.

Основними складовими теплового насосу є: конденсатор, випарник, компресор і дросель. Ці частини поєднані в одному контурі який заповнюється холодильним агентом. Завдяки своїм фізичним властивостям холодильний агент кипить при низьких температурах при зниженому тиску. Коли холодоагент стискають під великим тиском він перегрівається. Ці фізичні властивості покладено в принцип роботи теплового насосу.

Тепловий насос працює наступним чином: В компресорі відбувається зжимання пароподібного холодоагенту з низькою температурою. Під дією тиску його температура підвищується і в газоподібному стані направляється в конденсатор. В конденсаторі через теплообмінник тепло холодоагента нагріває теплоносій системи опалення. При цьому його температура знижується і він переходить в стан рідини. З конденсатора холодоносій направляється до дроселя де за рахунок розширення і пониженому тиску його температура різко знижується. Далі він надходить до випарника, де через теплообмінник нагрівається від низькотемпературного джерела теплової енергії і знову перетворюється на пару, яка направляється до компресора. Цикл повторюється знову.

Компанія HERZ є одним з європейських лідерів у виготовленні обладнання, що працює на альтернативних джерелах енергії. Окрім котельної техніки з 2007 року компанія налагодила виробництво теплових насосів різних моделей, а з 2024 року ця продукція стала доступною також на території України.

Основні переваги теплових насосів HERZ:

• Високий коефіцієнт продуктивності (COP);
• Швидкий і простий монтаж – невелика площа завдяки компактній конструкції;
• Plug & Heat: простий монтаж; готове до використання, перевірене заводське постачання;
• Зручне обслуговування – доступ для обслуговування з усіх боків;
• Потрійний компресорний блок з шумоізоляцією; вбудований плавний пуск;
• Максимальна ефективність для опалення та гарячого водопостачання, пасивне або активне охолодження на вибір;
• Підтримка «Smart grid» (інтелектуальна електромережа);
• Максимальна експлуатаційна надійність;
• Свідоцтво про схвалення EHPA;
• Внесено до бази даних BAFA та GET;
• Вхід для фотоелектричної системи;
• Управління через Інтернет – віддалений моніторинг через інтернет-портал myherz.at;
• Високоякісна тепло- та звукоізоляція;
• Тиха робота в стандартній комплектації завдяки «Тихому режиму» та великому випаровувачу;
• Серійно можливий режим бівалентності з іншим генератором енергії;
• Стандартне керування резервним нагрівачем (електричний ТЕН).

Від розробки до готового продукту

Розробка
Енергетична обізнаність і новаторський дух характеризують розвиток наших систем. Теплові насоси вдосконалюються та оптимізуються у тісній співпраці з Бургенландським університетом. Вони випробовуються у власному випробувальному центрі теплових насосів, щоб гарантувати безпроблемну експлуатацію.

Виробництво
Ми пропонуємо вам повний асортимент теплових насосів для одно- та багатоквартирних будинків, офісних будівель і невеликих промислових об’єктів, від опалення та охолодження до приготування гарячої води. З температурою системи до 60°C теплові насоси HERZ можуть також використовуватися в проєктах реконструкції.

Нагороди
Системи теплових насосів HERZ відповідають найвищим вимогам і були відзначені знаком якості EHPA. Наша продуктова програма постійно розвивається і сертифікується відомими випробувальними інститутами. Завдяки нашій інноваційній силі ми вже отримали багато нагород за нашу продукцію.

А тепер детально розглянемо продуктову програму теплових насосів які пропонує компанія HERZ для українського ринку.

Спліт- або моноблочні теплові насоси

В залежності від продуктивності та варіанту виконання, HERZ пропонує теплові насоси у спліт- або моноблочному виконанні.

У роздільних теплових насосах конденсатор контуру теплового насоса встановлюється у внутрішньому блоці. Тому між зовнішнім і внутрішнім блоком також потрібне з’єднання трубопроводу для холодоагенту.

У моноблочному тепловому насосі весь контур холодоагенту встановлений у зовнішньому блоці. Зовнішній та внутрішній блоки з’єднуються контуром трубопровода по якому циркулює розсіл або безпосередньо теплоносій системи водяного опалення. Для встановлення не потрібно виконувати робіт з заповнення системи холодоагентом, а отже, не потрібен інженер-кондиціонерник.

Інверторний тепловий насос «повітря-вода HERZ» Commotherm AWi-Mono: новинка

Тепловий насос HERZ Commotherm AWi-Mono (рис. 2) використовують для потреб систем опалення і охолодження, а також приготування гарячої води для системи гарячого водопостачання. У теплий період року він може використовуватися для активного охолодження в приміщенні. Тепловий насос має функцію «Безшумний режим» з можливістю встановити три різних режими роботи на день, що дозволяє знижувати шумовий вплив на довкілля.

Рис. 2. Інверторний тепловий насос «повітря-вода» commotherm AWi-Mono

В комплект входять: моноблочний тепловий насос, компактний гідравлічний блок з високоефективним циркуляційним насосом, перемикаючий клапан з приводом між контурами приготування гарячої води та опалення/охолодження. Потужність теплових насосів Commotherm AWi-Mono – 6, 8, 12 та 18 кВт.

В режимі роботи на систему опалення максимальна температура теплоносія на подачі становить 55 °C, а в режимі охолодження – 5 °C. Система працює з холодоагентом R32.

Автоматика теплового насоса T-Control – це власна розробка компанії HERZ. 7- дюймовий кольоровий VGA сенсорний дисплей автоматики в елегантному дизайні є серцем теплового насоса. Завдяки зручній навігації по меню та екрану з 3D-зображенням, забезпечено максимальну зручність експлуатації насоса. Центральний блок здійснює керування тепловим насосом, опалювальним контуром і баком для гарячої води.

Система автоматики T-Control надає можливість дистанційної візуалізації роботи теплового насоса, його контролю та налаштуванню на смартфонах, ПК або планшетах (див. рис. 3).

Рис. 3. Автоматика T-Control

Класи енергоефективності теплових насосів commotherm AWi-Mono з вбудованою системою керування становить A+++ в режимі опалення приміщень і температурі подачі 35°C, середні значення СОР – 4, 78 та EER – 3,19.

Інверторний тепловий насос «повітря-вода» HERZ Commotherm LWi-Mono

Моноблочний інверторний тепловий насос «повітря-вода» commotherm LWi-Mono (рис. 4) може використовуватися для опалення, охолодження та приготування гарячої води. У літні місяці тепловий насос також можна використовувати для активного охолодження для створення приємного мікроклімату в приміщенні. Дана модель також має функцію «Безшумний режим», а розумне керування дозволяє налаштувати вісім різних режимів роботи на день.

Рис. 4. Тепловий насос «повітря-вода» HERZ Commotherm LWi-Mono

Тепловий насос Commotherm LWi-Mono може мати дві комплектації. Комплектації відрізняються типом внутрішніх блоків. В стандартну комплектацію входять моноблок та гідравлічний модуль, додатково можна встановити блок для гарячої води WWU та комплект керування.

Блок гарячої води (WWU)
Включає в себе енергоефективний циркуляційний насос з регульованою швидкістю, лічильники електроенергії та тепла, додатковий електричний ТЕН і перемикаючий клапан із приводом для перемикання між режимами приготування гарячої води та роботи на систему опалення. В блоці гарячої води (WWU) встановлено високоефективний конденсаторний насос з регульованою швидкістю, додатковий електричний ТЕН із запобіжним термостатом, група безпеки, перемикаючий клапан для опалення/гарячої води та ізольований 200 або 260-літровий бак для гарячої води з нержавіючої сталі.

Рис. 5. Блок гарячої води (WWU)

Комплект керування
Замовляється додатково. Завдяки ньому розширяються фунціональні можливості використання теплового насоса, зокрема можна реалізувати наступні функції: керування 2 контурами опалення або опалювальним контуром/баком гарячої води; підключення та керування системою сонячних колекторів; додатковий вихід сигналу для роботи з твердопаливним котлом.

Основні технічні характеристики теплових насосів HERZ Commotherm LWi-Mono наведено в таблиці 1.

Таблиця 1. Технічні характеристики теплових насосів HERZ Commotherm LWi-Mono

Інверторний тепловий насос «повітря-вода» HERZ Commotherm LWi-Split R32

Інверторний тепловий насос «повітря-вода» HERZ Commotherm LWi-Split R32 може використовуватися для опалення, охолодження та приготування гарячої води і досягає температури подачі до 65°C.

У літні місяці тепловий насос також можна використовувати для активного охолодження, щоб створити приємний мікроклімат у приміщенні. Охолодження відбувається через підлогу з підігрівом або охолоджувальну стелю.
Тепловий насос гарантує безшумну роботу вночі завдяки вбудованому «Тихому режиму». Ця стандартна функція знижує рівень шуму теплового насоса. Щодня можна визначити вісім разів.

Високоякісний і стильний звукоізоляційний і погодозахисний кожух також доступний в якості опції, який захищає зовнішній блок від екстремальних погодних умов, а також знижує рівень шуму.

Керування LWi-32 – навігація по меню незалежно від мови з кольоровим дисплеєм.

Тепловий насос Commotherm LWi-Split (рис. 6) має той самий функціонал, що і попередньо розглянута модель Commotherm LWi-Mono. Основними відмінностями є те, що Commotherm LWi-Split – це спліт система, а Commotherm LWi-Mono – моноблочна.

Рис. 6. Тепловий насос HERZ Commotherm LWi-Split R32

Даний тепловий насос не комплектується комплектом керування.

Основні технічні характеристики теплових насосів HERZ Commotherm LWi-Split R32 наведено в таблиці 2.

Таблиця 2. Технічні характеристики теплових насосів HERZ Commotherm LWi-Split R32

Теплові насоси «розсіл-вода», «вода-вода» commotherm SW / WW

Доступний у версіях для розсолу та води потужністю від 5 до 15 кВт, цей універсальний агрегат вражає своєю компактністю, з одного боку, та максимальною ефективністю і широким функціоналом, з іншого. Компактна конструкція холодильного агрегату та нещодавно розроблений «Механізм контролю рами» (Механізм контролю рами – це вертикально рухома рама, яка регулює надлишковий тиск у двох камерах тиску за допомогою руху. Тиск в першій камері переміщує раму разом з гвинтом вгору, в той час як тиск в другій камері автоматично регулює раму до оптимального контактного тиску. Завдяки такому оптимальному незалежному регулюванню механізм МКР дозволяє мінімізувати витоки, одночасно мінімізуючи втрати на механічне тертя) гарантують ефективну роботу з низьким рівнем шуму та вібрації. Спеціальна тепло- і звукоізоляція ще більше підвищує ефективність і мінімізує рівень шуму компресора. Ідеально узгоджені компоненти контролюються за допомогою системи T-CONTROL власної розробки, яка входить в базовий комплект поставки.

Теплові насоси «розсіл-вода» Commotherm SW / Commotherm WW (рис. 7) можуть використовуватися для опалення, охолодження та приготування гарячої води для систем ГВП.

Рис. 7. Тепловий насос «розсіл-вода» Commotherm SW / Commotherm WW

У літні місяці тепловий насос також можна використовувати для активного охолодження для створення приємного мікроклімату в приміщенні.

Теплові насоси мають стандартну комплектацію, що включає в себе: модуль теплового насоса, високоефективний циркуляційний насос, розширювальний бак, модулі управління котлом, буфером та опалювальними контурами. Додатково можна укомплектувати модулем для пасивного охолодження. За допомогою додатково встановленого теплообмінника, охолоджений теплоносій в теплий період року направляється в контур системи охолодження або контур системи опалення, якщо контур системи охолодження відсутній.

Система керування тепловими насосами T-Control. Функціональні можливості даної системи автоматики описано вище.

Основні технічні характеристики теплових насосів HERZ Commotherm SW / WW наведено в таблиці 3.

Таблиця 3. Технічні характеристики теплових насосів HERZ Commotherm SW / WW

Тепловий насос HERZ Commotherm BWP 300 для систем гарячого водопостачання

Тепловий насос для гарячого водопостачання Commotherm BWP 300 від HERZ використовує енергію навколишнього повітря для ефективного та економного нагрівання необхідної вам гарячої води.

Зазвичай його встановлюють у підвальному приміщенні. В ідеалі повітря забирається з приміщень, де утворюється так зване відпрацьоване тепло, наприклад, з пральні, ванної кімнати, кімнати для відпочинку та дозвілля, сауни. Отримане повітря віддає своє тепло тепловому насосу для приготування гарячої води. Більш прохолодне і сухе повітря, вироблене в процесі роботи теплового насоса, можна використовувати для охолодження приміщення або викидати в навколишнє середовище.

Ще однією суттєвою перевагою побутового теплового насоса для гарячого водопостачання є те, що його можна оптимально використовувати для осушення та охолодження приміщень.

На рис. 8 наведено приклад забору повітря з побутових кімнат для роботи теплового насосу, яке може здійснюватися як всередині приміщення так і зовні будівлі.

Рис. 8. Тепловий насос HERZ commotherm BWP 300

Тепловий насос має ряд можливостей, що розширює його функціональність за рахунок: вбудованого електричного ТЕНа; захисту від легіонел; можливості підключення до фотоелектричної системи.

Основні технічні характеристики теплових насосів Commotherm BWP 300 від HERZ наведено в таблиці 4.

Таблиця 4. Технічні характеристики теплових насосів HERZ Commotherm BWP 300

ВАЖЛИВО: Досвід використання інверторного теплового насосу «повітря-вода» HERZ Commotherm LWi-Split R32

Досвід використання інверторного теплового насосу «повітря-вода» Commotherm LWi-Split R32 для опалення офісу «HERZ Україна» у м. Києві.

Будівельно-архітектурні рішення офісу наступні:

• розташування – 4 поверх, 25 поверхової будівлі;
• висота поверху в чистоті – 4,5 м;
• зовнішні огородження – фасадне скління на всю висоту поверху.

Опалення офісу здійснюється системою панельно-променевого (підлогового) опалення та встановленими підлоговими конвекторами. Джерелом тепла для системи панельно променевого опалення виступає тепловий насос HERZ Commotherm LWi-Split R32 типу «повітря-вода» (рис. 9). Він забезпечує теплом в перехідний період опалювального сезону при зовнішній температурі повітря до -5°С.

Рис. 9. Застосування теплового насоса commotherm LWi-Split 32 з насосними групами в офісі«HERZ Україна»у м. Києві

Тепловий насос працює виключно на підлогове опалення. Система гарячого водопостачання не задіяна, хоча присутня така опція.

Додатковим джерелом тепла є газова дахова котельня будівлі. Вона надає теплоносій високої температури, як на змішувальні вузли підлогового опалення, так і на внутрішньопідлогові конвектори. Поєднання двох джерел реалізовано за допомогою змішувально-розподільчих триходових клапанів моделі 2137, які встановленні перед кожним змішувальним вузлом в розподільчій шафі. При знижені температури зовнішнього повітря нижче відповідного значення, є можливість використовувати одночасно два джерела тепла або повністю перейти на централізоване опалення.

Для захисту теплового насоса та забезпечення робочих параметрів контур теплового насоса відокремлений від системи опалення паяним швидкісним теплообмінником (див. рис. 10).

Рис. 10. Вузол приєднання теплообмінника

Тепловий насос використовується тільки для опалення офісу. Функціонально він може як охолоджувати, так і нагрівати., Але ці дві функції в офісі не реалізовані через незначні потреби в гарячій воді – її підготовка здійснюється електронагрівачами.

Охолодження офісу холодною підлогою також не використовуємо через ковролінове покриття, яке має велику теплову інерцію.

Тепловий насос має високий показник COP (див. табл. 2) (Coefficient of Performance), тобто співвідношення між кількістю енергії, що виробляється (кВт/год) для потреб опалення та приготування гарячої води, до кількості споживання електроенергії необхідної для роботи теплового насоса.

Ефективність роботи теплового насосу забезпечує система автоматики та вбудованого датчика зовнішньої температури. Це дає можливість змінювати та задавати власні налаштування температурного графіка роботи.

На рис. 11 показано температурний графік, який можна відредагувати і задати нові показники температури теплоносія на вході і виході з теплового насосу, точку бівалентності відповідно до змін температури зовнішнього повітря. У Звичайному режимі підтримується температура теплоносія 45°С, а в пікове навантаження тепловий насос може видати до 55°С.

Рис. 11. Змішувальний вузол

Ефективність експлуатації теплового насоса нами була оцінена на основі рахунків за використане тепло для системи опалення офісу. При розрахунку ефективності було враховане наступне:

• при температурі зовнішнього повітря в холодний період року до -5°С джерелом тепла для системи опалення був тепловий насос, а при нижчих температурах – дахова котельня будівлі;

• додатково були налаштовані календарні параметри роботи теплового насоса (день/ніч).

• Економія коштів склала (в залежності від місяця роботи системи опалення) від 25 до 33%.

Висновки:

1. Нові теплові насоси HERZ, завдяки використанню відновлювальних джерел енергії (повітря, масив ґрунту, грунтові води), дозволяють значно заощадити на опаленні та нагріві води (до 33%);
2. Діапазон потужностей від 6 до 18 кВт дозволяє використовувати насоси, як в приватному секторі, так і в громадських та промислових об’єктах;
3. Дистанційний режим керування (T-Control) дає можливість створити комфортні умови до вашого прибуття в приміщення та керувати насосом дистанційно;
4. Конструкція насосів передбачає використання додаткового обладнання: датчиків зовнішнього або внутрішнього повітря, лічильників тощо. Це дозволяє налаштувати їх роботу з найбільшою точністю до вашого життєвого ритму.
5. Ефективність роботи теплового насоса значно зростає при використанні їх у системах з комбінованими джерелами теплової енергії.

Залишились питання? – Зв’яжіться з нами вже сьогодні, і наші експерти з радістю допоможуть вам знайти оптимальні шляхи енергозабезпечення вашої будівлі.

Також ми пропонуємо спеціалізовані навчання для інсталяторів в Академії HERZ Україна. Ви можете залишити заявку на сайті, або написати чи зателефонувати нам за вказаними контактними даними:

«HERZ Україна»