Как рассчитать мощность теплового насоса для дома
Мощность подбирают по теплопотерям дома в расчётный мороз, а не по правилу «1 кВт на 10 м²». Если насос греет ещё и бак, нагрузку бака добавляют сверху.
- Возьмите теплопотери дома в киловаттах из проекта или посчитайте их по комнатам в калькуляторе теплопотерь.
- Впишите расчётный мороз, на который их считали: температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по своду правил по строительной климатологии вашей страны. Пишите его с минусом.
- Укажите, сколько человек моются. На жителя норма 70 л горячей воды в сутки (СП 30.13330.2020, табл. А.2). Для предварительного расчёта нагрев берут с 5 до 65 °C (там же, п. 5.12). Это 4,9 кВт·ч, в среднем 0,2 кВт круглые сутки. Пока греется бак, отопление обычно прерывается (ГОСТ Р 54865-2011, п. 4.7). Калькулятор показывает бак средней мощностью за сутки, запас на часы нагрева бака добавьте сами.
- Перепишите из паспорта две строки таблицы мощностей: холодную, например A-7/W35, и тёплую, A7/W35. Цифра после A означает температуру улицы, после W подачу в отопление.
Между двумя точками паспорта калькулятор ведёт прямую: мощность и COP между контрольными точками интерполируют линейно (ГОСТ Р 54865-2011, п. 5.5.5.1.1). Если мороз холоднее нижней точки, линию продолжают, и тогда лучше взять строку паспорта ближе к вашему морозу.
Мощность и эффективность теплового насоса воздух-вода зимой
У наружного блока мощность падает вместе с температурой улицы. По средним данным испытаний (прил. Е того же ГОСТ) при подаче 35 °C относительная мощность на −7 °C 0,72, на +7 °C 1,04. Значит, в −7 °C остаётся около 70 % от мощности при +7 °C. При подаче 50 °C доли ещё ниже: 0,68 и 1,00.
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Горячей воды на жителя в сутки | 70 л | СП 30.13330.2020, табл. А.2 |
| Горячая вода для расчёта тепла | 65 °C | СП 30.13330.2020, п. 5.12: предварительный расчёт |
| Холодная вода из трубы, если нет данных | 5 °C | СП 30.13330.2020, раздел 3 |
| Тепло на нагрев 1 л воды на 1 °C | 1,163 Вт·ч | Stiebel Eltron, руководство по нагреву воды, с. 36 |
| Воздух-вода, улица −7 °C, подача 35 °C: доля мощности | 0,72 | ГОСТ Р 54865-2011, прил. Е, рис. Е.3 |
| То же, улица 2 °C | 0,88 | ГОСТ Р 54865-2011, прил. Е, рис. Е.3 |
| То же, улица 7 °C | 1,04 | ГОСТ Р 54865-2011, прил. Е, рис. Е.3 |
| Улица −7 °C, подача 50 °C | 0,68 | ГОСТ Р 54865-2011, прил. Е, рис. Е.3 |
| Улица 7 °C, подача 50 °C | 1 | ГОСТ Р 54865-2011, прил. Е, рис. Е.3 |
| Наименьший COP воздух-вода, A7/W35 | 3 | ГОСТ Р 54865-2011, табл. Д.3 |
| Наименьший COP воздух-вода, A-7/W45 | 2 | ГОСТ Р 54865-2011, табл. Д.3 |
| Наименьший COP грунт-вода, B0/W35 | 4 | ГОСТ Р 54865-2011, табл. Д.3 |
| Наименьший COP грунт-вода, B0/W45 | 3,4 | ГОСТ Р 54865-2011, табл. Д.3 |
| Наименьший COP вода-вода, W10/W35 | 5,1 | ГОСТ Р 54865-2011, табл. Д.3 |
| Наименьший COP вода-вода, W10/W45 | 4,2 | ГОСТ Р 54865-2011, табл. Д.3 |
| Вода-вода, вода 10 °C, подача 35 °C: доля мощности | 1,07 | ГОСТ Р 54865-2011, прил. Е, рис. Е.5 |
| То же, вода 15 °C | 1,22 | ГОСТ Р 54865-2011, прил. Е, рис. Е.5 |
Нагрузку дома калькулятор тоже считает прямой. Потери через стены, окна и на нагрев воздуха растут пропорционально разнице температур в доме и на улице (СНиП 2.04.05-91*, прил. 9 и 10, ныне заменён СП 60.13330). При 20 °C внутри дом в −20 °C теряет вдвое больше, чем в 0 °C.
Пример расчёта теплового насоса воздух-вода
Дом теряет 10 кВт при −20 °C, внутри 20 °C, моются четверо. Бак: 4 × 70 × 1,163 × (65 − 5) / 24 = 814 Вт. Нужно 10,81 кВт.
Паспорт: 8,3 кВт при A-7/W35 и 12 кВт при A7/W35, COP 2,5 и 3,5, предел работы −25 °C. На каждый градус мороза теряется (12 − 8,3) / 14 ≈ 0,2643 кВт. При −20 °C модель отдаст 8,3 − 0,2643 × 13 = 4,86 кВт. Догрев 10,81 − 4,86 ≈ 5,9 кВт. COP при −20 °C: 2,5 − (3,5 − 2,5) × 13 / 14 = 1,57. Из сети уйдёт 4,86 / 1,57 = 3,1 кВт, а вместе с ТЭНом догрева 3,1 + 5,9 = 9,0 кВт. Бивалентная точка −8,4 °C.
Какой мощности нужен тепловой насос для дома от 50 до 200 м²
Теплопотери в таблице посчитаны для одноэтажного дома после 1958 года с высотой этажа 3 м, ветром зимой 5 м/с и 18 °C в доме, по нормам методики МДК 4-05.2004, как в нашем калькуляторе мощности котла (там 5 м/с стоит по умолчанию). Бак на четверых. Дом, утеплённый по нынешним нормам, теряет меньше: впишите свои теплопотери.
| Площадь дома | Мороз −20 °C: теплопотери / нужно, кВт | Мороз −30 °C: теплопотери / нужно, кВт |
|---|---|---|
| 50 м² | 7,1 / 7,9 | 7,7 / 8,5 |
| 60 м² | 8,3 / 9,1 | 8,9 / 9,8 |
| 70 м² | 9,4 / 10,2 | 10,1 / 10,9 |
| 100 м² | 12,8 / 13,6 | 13,8 / 14,6 |
| 120 м² | 14,9 / 15,7 | 16,1 / 16,9 |
| 150 м² | 17,8 / 18,6 | 19,3 / 20,1 |
| 200 м² | 22,6 / 23,4 | 24,5 / 25,3 |
«Нужно» здесь значит мощность в расчётный мороз. Модель с такими киловаттами в строке A7 в мороз даст меньше.
COP теплового насоса и сколько кВт он берёт
COP (коэффициент преобразования) показывает, во сколько раз отданное тепло больше потраченного электричества. Из сети уходит тепло, делённое на COP. Наименьшие COP по ГОСТ Р 54865-2011 (табл. Д.3): воздух-вода 3,0 при A7/W35 и 2,0 при A-7/W45, грунт-вода 4,0 при B0/W35, вода-вода 5,1 при W10/W35. Чем ниже подача, тем выше COP, поэтому тёплый пол на 35 °C выгоднее радиаторов на 45 или 55 °C. Эффективность падает вместе с температурой улицы: в примере COP 3,5 при +7 °C и 1,57 при −20 °C. За всю зиму считают сезонную характеристику SPF (у продавцов SCOP): годовое тепло, делённое на годовое электричество (ГОСТ Р 54865-2011, п. 3.1.27). Методика складывает зиму по интервалам температуры с весом по градус-часам (п. 5.5.4.1). У наружного блока SPF выше COP в расчётный мороз: таких часов за зиму мало. Если продолженная за паспорт линия даёт COP меньше 1, электричество калькулятор не считает: так тратил бы больше ТЭНа.
Бивалентная точка и догрев
Бивалентной точкой (точкой баланса) называют температуру улицы, при которой мощность установки равна нагрузке дома (ГОСТ Р 54865-2011, п. 3.1.30). Выше неё догрев не нужен. Ниже разницу закрывает резервный нагреватель: ТЭН в баке или котёл. Если точка холоднее расчётного мороза, насос справляется один (моновалентная схема). В примере выше точка −8,4 °C, и в −20 °C без ТЭНа или котла не обойтись.
У наружного блока есть нижний предел. По п. 3.1.29 при этой температуре работа останавливается, и все теплопотери покрывает резервный нагреватель. Если расчётный мороз холоднее предела, догрев подбирают на весь дом. Тогда бивалентная точка не холоднее предела работы, и калькулятор покажет сам предел.
Расчёт теплового насоса вода-вода и грунт-вода
Рассол из земли по методике держится от 0 до 4,5 °C, а в мороз −10 °C и холоднее он 0 °C (ГОСТ Р 54865-2011, п. Е.2.1.3, формула Е.1). Для грунта хватает строки B0/W35: её мощность сравнивают с нужной, недостачу закрывает догрев.
Температуру грунтовой воды методика считает постоянной круглый год и для примера допускает 6 °C (п. Е.2.1.4). Строка W10 в паспорте снята при воде 10 °C. По рис. Е.5 при подаче 35 °C мощность вода-вода растёт с 1,07 при 10 °C до 1,22 при 15 °C, около 3 % на градус. Калькулятор пересчитывает строку W10 на вашу воду: 10 кВт при 6 °C в скважине дают 10 × (1,07 − 0,03 × 4) / 1,07 = 8,9 кВт. COP тогда тоже ниже, и из сети уйдёт больше расчётного.
Как выбрать тепловой насос: частые ошибки подбора
- Смотрят мощность при +7 °C. В мороз наружный блок отдаёт заметно меньше.
- Берут строку W35 при радиаторах. Им нужна строка с подачей 45 или 55 °C, там мощность и COP ниже.
- Не смотрят нижний предел. Если мороз холоднее, догрев тянет весь дом.
- Берут с большим запасом. Такой насос часто включается и выключается, а модель стоит дороже.
Расчёт предварительный. Кабель и автомат подбирают по наибольшей потребляемой мощности из паспорта плюс мощность ТЭНа догрева (калькулятор автомата по мощности), а не по строке «насос берёт из сети».
Когда до покупки ясно, сколько киловатт будет в ваш мороз и какой нужен догрев, ТЭН, бак и кабель нужного сечения можно сразу заложить в смету. На портале можно посмотреть настоящие сметы компаний и найти монтажника одной заявкой: телефон получит только тот, кого вы выберете. Если компания ведёт объект в программе RemontCRM, вы видите смету целиком, а цену фиксируют до начала работ.