Отопление кондиционером зимой

В нашу жизнь постоянно приходят новые многофункциональные вещи, к примеру, телефон с функциями фотоаппарата или фотоаппарат с возможностью выхода в Интернет. Большинству людей нравится приобретать многофункциональные устройства. Именно поэтому кондиционеры с функцией обогрева с каждым днем набирают популярность.

Отопление кондиционером

Все мы знаем, что первостепенная задача кондиционера – охлаждать помещение и дарить спасительную прохладу в жаркие летние дни. Но современные кондиционеры включают в себя еще и функцию отопления помещения. Такой метод отопления несет в себе как преимущества, так и недостатки. Среди преимуществ стоит выделить следующие:

  • Вы можете включить обогрев, как только наступили холода;
  • кондиционер выглядит более эстетично, чем батареи;
  • устройство отличается простотой в управлении и обслуживании;
  • кондиционер будет придерживаться выставленного температурного режима;
  • он безопасен в использовании.

Как правило, централизованное отопление включается поздней осенью, когда все мы уже успели замерзнуть. При наличии теплового насоса, Вы сможете включить режим отопления кондиционера задолго до подачи централизованного отопления. Что касается использования газовых котлов, их установка требует получения различных разрешений от специальных служб. Да еще и сотрудники газовых служб будут постоянно наведываться к Вам в гости! С этой точки зрения предпочтение также стоит отдать кондиционерам с режимом отопления. Их можно использовать и как дополнительный источник тепла, и как основной. Всё зависит от типа выбранного Вами кондиционера.

Отопление загородного дома кондиционером

При отоплении загородных домов часто используются печи, которые отапливаются дровами. Но, для хранения дров необходимо отдельное помещение, да и такая система не сможет работать в автоматическом режиме. Что касается электрической системы отопления: она требует довольно больших затрат, так как цены на электроэнергию постоянно поднимаются. Хорошим решением становится отопление загородного дома с помощью кондиционера (теплового насоса). Такие устройства работают при температурах до -25 °С.

Кондиционеры делятся на типы: настенные, кассетные, канальные, колонные, напольно-потолочные. Канальные и напольно-потолочные кондиционеры можно отнести к типу полупромышленного оборудования. Главным отличием канальных сплит-систем от всех иных, является распределение воздуха по системам воздуховодов. Отопление канальным кондиционером позволит содержать в тепле сразу несколько помещений, но этот процесс будет сопровождаться некоторой теплопотерей. Отопление инверторным кондиционером позволит Вам без шума прогревать свою комнату. Все типы кондиционеров позволяют регулировать температурный режим. Как мы видим, в каждом устройстве есть свои плюсы и минусы, Вам остается только выбирать.

В нашем каталоге большой выбор кондиционеров от лучших производителей. У нас Вы можете выбрать кондиционер для любой площади помещения, с определенным уровнем мощности и дополнительными функциями.

Уже несколько лет я обогреваю свой загородный дом, расположенный в Московской области, с помощью обычного канального кондиционера. Это не только экологически чистое, но и экономичное отопление. Ведь от него не только нет выбросов частиц pm2.5 (как в случае с печным отоплением), но и такое отопление дешевле, чем обычное электрическое отопление в 2-3 раза.
На текущий момент система отработала 5 отопительных сезонов (установлена в 2013 году). Дом отапливается постоянно, даже если мы в нём не живём. Потребление электрической энергии всего дома (не только на отопление) составляет примерно 7500 квтч в год (из них на отопление расходуется половина). Кондиционер работал без проблем даже при температуре окружающего воздуха на улице ниже -20 градусов (но такие температуры в Московской области бывают редко).
Более подробно про то, как устроена моя система отопления можно посмотреть здесь:
• Установка теплового насоса /2013 год/
• Воздушное отопление /2013 год/
• Опыт использования кондиционера для обогрева загородного дома /2015 год/
• Все правда о тепловых насосах /2016 год/
Кондиционер в качестве отопительного прибора при -20 градусах на улице в 2 (два!) раза выгоднее, чем любой электрический обогреватель. Чудеса? Нет, только физика и никакого мошенничества. Всё дело в том, что кондиционер это тепловой насос и он переносит тепло с улицы в дом. Поэтому на 1 квт потреблённой на работу компрессора энергии он приносит в дом от 2 до 4 квт тепловой энергии.
Работает это очень просто: фреон R410 при нормальном давлении кипит уже при -50 градусах по Цельсию (при этом абсолютный ноль, как известно, это -273 градуса). И при кипении фреон забирает теплоту от уличного воздуха. Никаких ТЭНов в кондиционере нет, просто с понижением уличной температуры его теплопроизводительность снижается. Если при +7 градусах он может отдать 8 квт тепла (потребляя всего 2 квт), то при -20 градусах он сможет отдать 4 квт тепла (при том же потреблении).
Сомневаетесь в том, что кондиционер может приносить в дом в 2 раза больше тепловой энергии, чем получает электрической энергии из розетки, когда на улице -20 градусов по Цельсию? Во-первых, эту информацию можно посмотреть в спецификации производителя вотздесь. Во-вторых, есть независимыйproduct performance reportот Eurovent, в котором совершенно чётко указано, что TOL = -20 °C, а COP @TOL = 2,06.
Так устроена система воздушного отопления в моём доме. Более подробно про её устройство смотрите по ссылкам выше. К этой же системе подключена приточная вентиляция (в настоящий момент полностью автоматизированная датчиком концентрации углекислого газа). Нет, полы в доме не холодные, температура плитки на полу в доме составляет 22 градуса, при этом температура потолка 23-23,5 градуса. Да, это не подогреваемые тёплые полы, но в разы комфортнее, чем отопление с помощью традиционных конвекторов под окнами (с ними пол будет холодный, а под потолком жара).
Вот так выглядит внешний блок кондиционера. В режиме обогрева вентилятор всегда работает на максимальной скорости и прогоняет через испаритель около 4000 кубометров воздуха. У меня блок установлен на северном фасаде дома и учитывая указанный воздухообмен нет никакого смысла устанавливать его на юге. Сверху электроника и инвертор, справа — компрессор, четырехходовой клапан и фреоновые магистрали.

Принципиальная схема кондиционера выглядит вот так. Чтобы кондиционер эффективно работал на обогрев при сильном минусе производители делают хитрую схему теплообменников и держат в секрете алгоритмы работы. Вся магистраль обвешивается кучей термодатчиков (мой ещё не самый крутой, но у него 7 термодатчиков), естественно инвертор (частотник) для компрессора, обязательно электронные дроссели (2 шт, до и после ресивера). А у некоторых идёт подмешивание ещё не кипящего жидкого фреона к кипящему перед компрессором. Температура кипения фреона R410 составляет -50 градусов по Цельсию, в принципе до этой температуры кондиционер сможет работать.
При этом интересный момент: самый «нагруженный» режим работы для кондиционера на обогрев это околонулевая температура, когда уличный воздух имеет высокую влажность и испаритель сильно обмерзает, что требует регулярной разморозки. С точки зрения практической эксплуатации кондиционер поддерживает установленную температуру с точностью до градуса. Если на улице тепло и теплопотери дома незначительны, то он может поработать пару часов и потом ещё несколько часов не работать. Если на улице -20 градусов, то будет работать непрерывно. Рабочий цикл длится 30-40 минут, после чего включается режим разморозки для оттаивания испарителя внешнего блока, который длится 3-8 минут.
Внутренний блок кондиционера прогоняет в рабочем режиме 900 кубометров воздуха в режиме рециркуляции и к нему подмешивается 100 кубометров свежего и отфильтрованного уличного воздуха. Нет, в доме тихо и шума нет. Всё дело в правильном расчёте сечений и использовании шумоизолированных воздуховодов.
Чтобы кондиционер можно было использовать для обогрева при отрицательных уличных температурах, он должен:
1. Быть инверторным, то есть переменный ток из сети преобразуется в постоянный, а затем обратно в переменный нужной частоты для питания компрессора. Это позволяет управлять производительностью компрессора в зависимости от внешних условий.
2. Иметь хитрую систему фреонопроводов испарителя (жидкий, ещё не остывший, фреон сначала должен поступать в самую нижнюю секцию испарителя).
3. Оснащаться электронными дросселями (EEV = electronic expansion valve), которые позволят очень точно управлять температурой испарения и конденсации фреона в зависимости от внешних условий.
Отдельные производители также добавляют подмес жидкого фреона к уже кипящему на всасывании компрессора, что также позволяет немного повысить общий КПД теплового насоса. Ещё для безопасной работы кондиционера на обогрев при отрицательных температурах стоит устанавливать подогрев дренажного поддона внешнего блока. Он нужен для того, чтобы вода после разморозки успела покинуть поддон, иначе на нём начнёт намерзать лёд, который в финале может повредить теплообменник и выдавить раму с крыльчаткой (с обломом лопастей).
Существует ошибочное мнение, что для работы на обогрев кондиционер должен оснащаться зимним пакетом. Это не так. Зимний пакет нужен для кондиционеров работающих на охлаждение (!) при отрицательных температурах на улице (например, в серверных). К работе кондиционера на обогрев зимний пакет не имеет никакого отношения. А любой инверторный кондиционер всегда имеет подогрев масла в картере компрессора (для холодного старта) и четырехходовой клапан (для переключения режимов охлаждение/нагрев).

Кстати, при работе на обогрев кондиционер работает в более комфортных условиях, чем при работе на охлаждение. Следовательно и ресурс кондиционера работающего на обогрев значительно выше, чем у кондиционера работающего на охлаждение. И я уже неоднократно упоминал ранее, что наш дом оказался настолько хорошо утеплён, что мы не пользовались кондиционером для охлаждения — дом просто не нагревается на солнце.
Отопление с помощью теплового насоса всегда выгоднее, чем отопление с помощью любого электрического обогревателя. А все электрические обогреватели, как известно, одинаково эффективны — сколько потребили электрической энергии из розетки, столько и отдали тепла. А вот тепловой насос ВСЕГДА, при любых условиях, будет давать больше тепловой энергии, чем потребил из электрической сети.
Моя экономия на отоплении с помощью кондиционера за 5 лет составила около 160 тысяч рублей (при том, что сам кондиционер стоил 120 тысяч рублей). Вот и вся экономика тепловых насосов. Это просто выгодно.
Но это справедливо только для тепловых насосов воздух-воздух (кондиционеров). Тепловые насосы вода-вода (грунтовые) или воздух-вода обойдутся существенно дороже.

Пора подводить итоги по энергопотреблению построенного мною энергоэффективного загородного дома. С осени прошлого года в доме была установлена и настроена система дистанционного мониторинга температуры и энергопотребления. Ниже я представляю вашему вниманию протокол наблюдений за период с декабря по февраль.
Напомню некоторые детали проекта. За 2 года я самостоятельно, без привлечения наемной рабочей силы построил энергоэффективный загородный дом общей площадью 72 квадратных метра. При строительстве использовались современные технические решения: монолитная фундаментная плита с композитной арматурой, газобетонные стены толщиной 40 см без дополнительного утепления, плоская кровля по сборно-монолитному перекрытию. Концепция всего строительства — квартира на природе. Задача была успешно решена за 2 года.
В качестве источника тепла был выбран полупромышленный кондиционер Mitsubishi Heavy, который представляет собой воздушный тепловой насос класса «воздух — воздух». Номинальное энергопотребление 2 кВт•ч, коэффициент трансформации энергии от 2 (при -20 °C) до 4 (при +7 °C). Общий бюджет на отопительную систему с коммуникациями, включая систему вентиляции — около 150 тысяч рублей.
Выбор системы отопления был обусловлен несколькими факторами. В первую очередь в концепцию «квартира на природе» не вписываются источники отопления на дровах, т.к. они не могут работать в автоматическом режиме и требуют постоянного контроля (хотя бы раз в сутки), а также добавляют грязь и необходимость создания склада для хранения, не говоря уж об отдельной котельной. То же самое касается привозного топлива (газ, дизель) — эти решения потребуют дорогостоящей инфраструктуры при минимальной рентабельности. Магистральный газ в районе застройки отсутствует, поэтому даже не рассматривается.
Остаётся отопление электричеством. Но прямая конвертация электрической энергии в тепловую не выгодна из-за слишком высоких тарифов на электроэнергию, обусловленных расположением загородного дома в садовом товариществе в Московской области, плюс имеющиеся лимиты мощностей (5 кВт, 1 фаза). Стоимость 1 кВт•ч в нашем случае составляет 5 рублей. Сократить энергопотребление можно одним единственным способом — использованием теплового насоса. Система класса «воздух — воздух» это по сути обычный кондиционер, который работает на «реверсе»: он охлаждает улицу и нагревает дом. Эффективный рабочий диапазон температур (с подогревом поддона): до -25 °С.

2. Внешний блок теплового насоса устроен очень просто. Справа за теплозащитным кожухом находится инверторный компрессор имеющий подогрев картера (для возможности безопасного пуска при отрицательных температурах). Рядом с ним находится сложная система фреонопроводов, включая четырехходовой клапан (переключает кондиционер между режимами «обогрев» и «охлаждение»). Сверху расположена вся электроника. Слева расположен теплообменник, который в режиме работы на нагрев выполняет роль испарителя — в нем жидкий фреон испаряется и «забирает» тепло из уличного воздуха. Воздухообмен автоматически регулируется с помощью осевого вентилятора.
3. Сложная система фреонопроводов испарителя. В рабочем режиме испаритель интенсивно обмерзает вследствие сильного понижения температуры. Электроника кондиционера отслеживает производительность системы и периодически включает режим разморозки — переключает четырехходовой клапан в режим «охлаждение». Частота циклов разморозки зависит от влажности и температуры на улице. При отрицательных температурах разморозка происходит примерно 1 раз в час и длится около 5-7 минут. Для безопасной эксплуатации при температурах ниже -15 °C в поддоне установлен подогрев гибким кабелем, т.к. вода с оттаявшего испарителя может успеть замерзнуть на поддоне. Обращаю внимание, что внизу на земле под кондиционером образуются ледяные сталагмиты в очень солидных объемах (за эту зиму получилась глыба льда 1х1,5 метра высотой 50 см).
4. Внутренняя часть системы состоит из блока с высокопроизводительным центробежным вентилятором и теплообменником, к которому подведена фреоновая магистраль от внешнего блока. Теплообменник в режиме обогрева является конденсатором: газообразный фреон отдает свое тепло и конденсируется в жидкое состояние. Система воздуховодов одновременно решает вопросы вентиляции всего дома. Сверху вы видите 3 главных раздающих воздуховода по всем комнатам. Ниже к полу уходит всасывающий воздуховод, решетка которого опущена к полу в холле. Это полностью решает вопросы перемешивания теплого и холодного воздуха в доме таким образом, что разница температур между полом и потолком не превышает 1-1,5 градусов.
5. Воздуховоды в помещениях проведены либо в гипсокартонных коробах (как на фото), либо через соседние помещения. Таким образом во всех жилых помещениях сохранилась высота потолков равная 3 метрам. Теплый воздух поступает из решетки в левом верхнем углу кадра и благодаря постоянному воздухобмену разномерно прогревает весь дом. Пол теплый, даже там, где плитка.
Обо всех технических нюансах лучше смотреть соответствующие статьи, ссылки на которые есть в конце материала.
Также стоит отметить, что во всасывающий воздуховод подключена магистраль забора уличного воздуха с электрическим канальным подогревателем, а в санузле установлен вентилятор на вытяжке. Это обеспечивает постоянный приток свежего воздуха в дом в объеме от 60 кубических метров в час. Про вентиляцию и ее роль в жилых домах я расскажу в отдельной статье.
6. Для мониторинга температуры и энергопотребления я использую беспроводные датчики WirelessTags — они также могут выполнять охранные функции.

7. Данные по энергопотреблению снимаются со счетчика технического учета АВВ С11 с помощью легкой доработки датчика открытия двери. В итоге мы имеем полный поминутый протокол энергопотребления в доме. Стоит отметить, что в данный момент, кроме потребления кондиционера, мы фиксируем суммарное энергопотребление всех электрических устройств в доме. В том числе скважинный насос, водонагреватель, холодильник, электрическая плита, канальный подогреватель, освещение и т.д.
8. Система WirelessTags позволяет скачать весь протокол измерений в формате CSV и самостоятельно построить таблицы и графики в Excel. Решить эту задачу мне помог Алексей svintuss. Итак, какие данные мы визуализировали. Всего у меня установлено более 10 датчиков в различных местах и я отобрал наиболее интересные. Температура и влажность на улице (установлен на восточной стене дома), температура в колодце (установлен на уровне земли НАД утепляющей плитой), температура и влажность в доме (датчик в холле, радом с всасывающим каналом) и общее энергопотребление по дням. Внизу приведены усредненные значения по температурам (в названиях последних строк небольшая опечатка — Grand Total это максимумы и минимумы за весь период, а Grand по месяцам это СРЕДНИЕ минимумы и максимумы). Здесь показаны данные с 5 декабря (обусловлено тем фактом, что именно с этого момента я наладил мониторинг электроэнергии) по 28 февраля.
Какие выводы можно сделать? Минимальная температура за эту зиму -21,4 °C, максимальная +11 °C. При этом средняя температура за зимний период была не ниже -5 °C. Сильное понижение температуры происходит ночью, но днем все равно достаточно тепло. Это идеальные климатические условия для эксплуатации теплового насоса класса «воздух — воздух». Также обратите внимание на температуру в колодце — это даст понимание реальной глубины промерзания земли (на следующий год закопаю для наблюдений один из датчиков в землю).
Что касается энергопотребления. Мы видим, что суммарное потребление за 3 месяца не превышает 3000 кВт•ч. А месячный расход энергии составляет примерно 950 кВт•ч. В этот период в доме поддерживалась положительная температура не менее +16 °C. Сразу хочу обратить внимание, что в эти цифры входит потребление энергии канальным подогревателем на приточной вентиляции, на который уходит примерно 30% энергии. Ставить рекуператор на столь малых объемах не рентабельно, т.к. его срок окупаемости будет более 10 лет. Но подогревать приточный воздух нужно обязательно. Также как и нельзя перекрывать приточную вентиляцию.
Еще обратите внимание, что кондиционеру абсолютно всё равно 0, -10 или -20 градусов на улице. Мой рекорд эксплуатации (прошлой зимой): -27 градусов! Он работает и его производительности достаточно для компенсации теплопотерь здания!
Однако, если вычесть расходы на приточную вентиляцию, то можно сделать выводы, что ежемесячное потребление теплового насоса на компенсацию теплопотерь здания в самые холодные зимние месяцы составляет менее 600 кВт•ч или же 700 ватт в час.
9. Ниже детальные графики по температуре и энергопотреблению. Воздушный тепловой насос в среднем обеспечивает 2,5-кратную экономию электроэнергии. А учитывая наши высокие тарифы — уже окупил половину своей стоимости за два отопительных сезона.
Какие выводы можно сделать? Воздушное отопление с помощью теплового насоса выгодно! А учитывая, что система является частью приточной вентиляции — это вдвойне выгодно, т.к. в любом доме обязательно должна быть вентиляция.
Что касается комфорта эксплуатации. Во-первых, хочу разочаровать всех, кто больше всего кричал о невыносимом шуме. Увы, внутри дома тихо и комфортно даже на третьей скорости вентилятора (900 кубометров в час). Центробежные вентиляторы практически бесшумны, а скорости потока воздуха минимальны. Для сравнения можно уверенно сказать, что шум в холле рядом с забором воздуса на третьей скорости тише, чем шум от среднестатической кухонной вытяжки на минимальной скорости! А в жилых комнатах отопление не слышно от слова совсем. То есть в среднем по дому воздушное отопление фактически бесшумно.
Единственное, что слышно — компрессор на внешнем блоке слышно в режиме максимальной производительности в помещении находящемся непосредственно рядом с внешним блоком.
10. На этот год запланированы глобальные работы по озеленению прилегающей территории, завершение отделочных работ на летней кухне и наконец-то — покраска дома (сейчас он только зашпаклеван). Кроме этого есть планы на создание типового проекта загородного дома со строительством под ключ на основе моего дома по цене 2,5-3 млн. рублей.
Продолжение следует!
ДОПОЛНЕНИЕ: Более развернутый опыт трехлетней эксплуатации можно прочитать в статье «Вся правда о тепловых насосах»
ДОПОЛНЕНИЕ: Эксплуатация теплового насоса как единственного отопительного прибора в доме продолжается даже в 2019 году. Подробные отчёты смотрите в блоге.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *