Отопление дома кондиционером: миф или правда?

Россия — страна с суровым климатом, где отопительный сезон в среднем длится 6-7 месяцев.

Традиционно, в РФ принято обогревать коттеджи системами отопления с жидким теплоносителем и радиаторной разводкой. А источником тепла являются котлы, которые работают на магистральном или сжиженном газе, электричестве, солярке. Или твёрдом топливе — дровах, топливных брикетах или угле. Либо ставятся конвекторы и радиаторы, работающие напрямую от электрической сети. Но среди загородных жителей растёт интерес к отоплению тепловыми насосами. Например, воздушном отоплении современным кондиционером, который летом охлаждает, а зимой обогревает дом.

Отопление кондиционером — как это работает?

Основной режим работы кондиционера — охлаждение помещений летом. Но многие слышали, что современные сплит-системы не только охлаждают, но и могут отапливать дом. Среди владельцев загородной недвижимости циркулирует множество слухов и домыслов об эффективности работы климатического оборудования в таком режиме.

Чтобы расставить все точки над «i», нужно разобраться в принципе действия сплит-систем, и в том, как в них функционирует режим обогрева.

У современного кондиционера есть два блока — испаритель и конденсатор. Зачастую, режим охлаждения сплит-системой принимается как базовый, а отопление как обратный.

Исходя из этого, по умолчанию, «испарителем» называется внутренний теплообменник, а «конденсатором» наружный. В режиме обогрева они, условно говоря, меняются местами.

Для понимания, сначала опишем процесс охлаждения, а потом расскажем, как

кондиционер работает на обогрев. На фото ниже показан общий принцип работы сплит-системы.

Основные детали:

Компрессор — повышает давление хладагента.

Конденсатор. В нём пары фреона охлаждаются и превращаются в жидкость.

Испаритель. В нём хладагент снова переходит в парообразную форму.

ТРВ (терморегулирующий вентиль) — понижает давление хладагента перед испарителем.

Примечание: Конденсатор и испаритель обдуваются воздухом от вентиляторов.

Кондиционер работает так:

По системе циркулирует хладагент – легкокипящая незамерзающая жидкость.

Хладагент в парообразной форме поступает из испарителя в компрессор.

Компрессор сжимает пары под большим давлением. Это приводит к увеличению их температуры и далее хладагент направляется в конденсатор.

Конденсатор обувается воздухом. Пары хладагента конденсируются и переходят в жидкую форму с выделением теплоты, которая передаётся воздуху.

Хладагент поступает в терморегулирующий вентиль. Это снижает давление и температуру хладагента ещё больше.

Хладагент снова поступает в теплообменник-испаритель, который обдувается вентилятором. Хладагент испаряется и поглощает тепло у воздушных масс. Это приводит к понижению температуры воздуха в помещении, где установлен внутренний блок сплит-системы.

Хладагент снова поступает в компрессор, а цикл повторяется.

Запомните, что при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние — теплота поглощается (происходит испарение), при переходе из газообразного в жидкое — теплота отдается (происходит конденсация). Перевести вещество из одного агрегатного состояния в другое можно изменяя его температуру, либо повысив или понизив его давление. Чтобы кондиционер мог нагревать воздух в комнате, его оснащают четырёхходовым клапаном (реверсом). Он необходим, чтобы направлять поток хладагента в противоположную сторону, т.е., в режиме нагрева, конденсатор фактически выполняет роль испарителя и наоборот.

Таким образом, по сути, современный кондиционер работающий как отопительный прибор при отрицательных температурах — это тепловой насос класса «воздух-воздух», который при работе на обогрев забирает тепло у наружного воздуха и переносит его в дом для обогрева комнат. Тепловой насос использует «даровое» тепло от любого низкопотенциального источника (воздуха, земли и воды). Но в этой статье мы рассмотрим только кондиционер, как доступный вид воздушного отопления.

Итак, рабочий контур воздушного ТН (сплит-системы работающей и на обогрев) состоит из четырёх основных компонентов:

— теплообменник-испаритель (холодная сторона);

— теплообменник-конденсатор (теплая сторона);

— компрессор (необходим для повышения давления);

— дроссельный элемент (служит для снижения давления);

И обязательный вспомогательный элемент — четырёхходовой вентиль.

Особенности сплит-систем для обогрева дома

Кондиционер, при работе на обогрев, как тепловой насос, производит больше энергии, чем потребляет из электрической сети. Т.к. электричество тратится не на прямой нагрев, а на перенос тепла с улицы в дом.

Средний СОР теплового насоса — коэффициент преобразования (трансформации теплоты), три. Т.е. на 1 кВт затраченной электроэнергии, кондиционер, в среднем, произведёт 3 кВт тепла. В реальности тепловой коэффициент преобразования варьируется в зависимости от сезона и уличных температур. Например, при повышении температуры наружного воздуха эффективность работы ТН «воздух-воздух» увеличивается. И наоборот, при отрицательных температурах наблюдается снижение эффективности системы и падение коэффициента COP.

Поэтому, существуют определенные ограничения работоспособности кондиционеров по нижней уличной температуре зимой. Но технический прогресс не стоит на месте. Если раньше кондиционеры работали на отопление до -5 °C, а потом до -15 °C, то сейчас появились современные сплит-системы, которые извлекают тепло из воздуха и при более низких уличных температурах.

Инверторное управление сплит-системой регулирует скорость вращения вентилятора и производительность компрессора в широком диапазоне во время их работы. Поэтому инверторное управление обеспечивает повышенный комфорт, так как плавно снижая или повышая производительность кондиционера, исключаются температурные перепады при эксплуатации сплит-системы. У инверторных кондиционеров нет скачков пусковых токов при включении, и они стабильно работают от домашней электросети. Кроме этого экономится электроэнергия и снижается уровень шума.

Обратите внимание! В сплит-системе самые шумные и габаритные элементы находятся в наружном уличном блоке. Это — компрессор, конденсатор, вентилятор, дроссель, автоматика. А во внутреннем блоке — испаритель с вентилятором и фильтрами.

Критерии использования кондиционера для отопления загородного дома

Представим ситуацию — регион проживания — Подмосковье. Загородный дом используется как «дача», т.е. не для постоянного проживания, а как строение для поездок на природу на выходные дни и на праздники, в том числе и зимой. Магистрального газа нет. Требуется быстро обогреть помещения при приезде, допустим, вечером в пятницу, а владелец недвижимости не хочет превращаться в кочегара и заниматься протапливанием камина или твердотопливной печи. Как решить задачу?

Один из вариантов — установить электрические конвекторы. И на неделе поддерживать в доме плюсовую температуру, чтобы его не заморозить. Например, +10 — +15 °C. А затем быстро поднять температуру до комфортных +22 °C. Практика показывает, что это — рабочий вариант для домов сезонного проживания, где сделана хорошая отделка, установлена качественная сантехника, мебель, а людям на выходных хочется побыть в комфортных условиях и в тепле.

Усложним задачу. Что если, в месте, где построен дом, ограничена электрическая мощность? Допустим, выделено не 15 кВт, а только 5-7 кВт? В этом случае поставить электрообогреватели не получится. Сеть просто не вытянет совокупного потребления сразу нескольких приборов. Выход — установить кондиционер, работающий в режиме воздушного отопления.

Помним, что выше мы уже писали, что коэффициент преобразования теплового насоса «воздух-воздух» один к трём. А в современных кондиционерах (класс A++), разница между потребленной электрической и генерируемой тепловой энергией, может быть больше в четыре-пять раз. Поэтому, затратив 1 кВт электричества, мы получим 4-5 кВт тепла. Преимущество очевидно.

Область использования кондиционеров, как отопительных приборов, не ограничивается только дачными домами. Сплит-систему можно установить в загородных коттеджах, где нет газа, или его подключение обходится слишком дорого. В энергоэффективных “пассивных домах” с минимальными тепловыми потерями. На террасах, закрытых беседках — т.е. в местах, где отопление требуется «здесь и сейчас», без необходимости прокладки труб и монтажа батарей.

Опытные загородные жители могут возразить и сказать, что кондиционер, с возможностью эффективной работы до -30 °C, стоит дороже по сравнению с электрическим котлом, нагревающим воду для системы отопления и, тем более, электрическими конвекторами. Ошибочно полагать, что система отопления — это только один котел. Для создания водяной системы обогрева потребуются радиаторы (батареи). Нужно прокладывать трассы с трубами и т.д.

Вода в трубах зимой может замерзнуть (если мы говорим о даче). Придётся либо поддерживать работу отопительной системе в режиме +10 °C. Либо заливать вместо воды антифриз. Это удорожает систему. Кроме этого, из-за токсичности, этиленгликоль нельзя использовать в 2-х контурных системах с ГВС. А часто рекомендуемый для системы отопления дорогой пропиленгликоль имеет более высокую вязкость и коэффициент расширения, а также меньшую теплоёмкость, чем вода. А значит потребуется: увеличить мощность циркуляционного насоса, смонтировать трубы большего диаметра и более ёмкий расширительный бачок. Ещё придётся повесить дополнительные секции радиаторов, чтобы увеличить теплоотдачу. Кроме этого пропиленгликоль очень текуч, что предъявляет повышенные требования к герметичности соединений в системе отопления.

Либо, при периодическом режиме топления дома (дача) придётся сливать воду из системы на зиму, а это дополнительные расходы и потеря времени. Электрические конвекторы — это один из самых дорогих видов отопления. А стоимость тарифов на электроэнергию постоянно растёт, что приведёт к его большему удорожанию отопления такой системой.

Поэтому: стоимость отопления, а также смету на оборудование, нужно считать в совокупности всех затрат и на долгосрочную перспективу. Эксплуатация кондиционера выходит дешевле, т.к. электричество в основном тратится на работу компрессора и в меньшей мере на вентиляторы и другие функции.

Ещё раз вернёмся к вопросу эффективности работы воздушного ТН. Выше мы уже писали, что средний коэффициент его преобразования один к трём. При реальной эксплуатации кондиционер выдаёт около четырёх единиц при + 5 — +10 °C и 2.5 единицы при -20 — -30 °C. Но морозы -30 °C, в Подмосковье, — редкость. Падение температуры до -15 °C — — 20 °C длится, за весь отопительный период считанные дни, а средняя температура зимой составляет -5 °C — -10 °C. Не забываем про межсезонье. Частые оттепели и переходы через 0. Таким образом, тепловой насос «воздух-воздух», большую часть времени на обогрев, будет работать с эффективностью близкой к 90%.

Современные сплит-системы, за счет продуманной конструкции: защиты от замерзания внешнего блока и дренажной системы, а также программы подогрева картера компрессора, могут успешно эксплуатироваться в широком диапазоне низких температур. При выборе системы отопления помните, что оптимальный вариант — включая воздушный ТН, рассчитывается под конкретный дом, его теплопотери и регион проживания.

Преимущества и недостатки использования кондиционера для обогрева дома

Плюсы инверторного кондиционера

Отопление зимой и охлаждение летом. Т.е. пользователь получает в одном продукте сразу две функции, а это дополнительная экономия на покупке инженерного оборудования для оснащения коттеджа.

Благодаря вентилятору и режиму объемного распределения воздуха, кондиционер быстро нагревает помещения.

С помощью заслонок-направляющих можно выбирать оптимальное направление распределения потока нагретого воздуха.

Сниженное энергопотребление по сравнению с электрическими конвекторами и уменьшение затрат на отопление по сравнению с традиционными системами.

Эффективная очистка от пыли за счёт системы фильтров.

Недостатки:

Есть шум при работе, хотя современные кондиционеры имеют хорошие показатели при работе в супер тихом режиме.

По сравнению с электрическими конвекторами, высокие начальные затраты на покупку сплит-системы, но окупаемость кондиционера надо рассчитывать в долгосрочной перспективе.

Есть нижняя температурная граница работоспособности системы. Но для большинства регионов РФ средней полосы, с умеренным климатом, не говоря о южных, эффективность кондиционера, работающего в режиме отопления, достаточна.

Подведение итогов

Современные сплит-системы, за счет продуманной конструкции: защиты от замерзания внешнего блока и дренажной системы, а также программы подогрева картера компрессора, могут успешно эксплуатироваться в широком диапазоне низких температур. При выборе системы отопления помните, что оптимальный вариант — включая воздушный ТН, рассчитывается под конкретный дом, его теплопотери и регион проживания.