Термопомпени бойлери

Повечето собственици на жилища, които имат термопомпи, ги използват за отопление и охлаждане на домовете си. Но термопомпата може да се използва и за подгряване на вода - или като самостоятелна водонагревателна система, или като комбинирана система за подгряване на вода и климатизация на помещение.

Термопомпените бойлери използват електроенергия за пренос на топлина от едно място на друго, вместо да генерират топлина директно. По тази причина те могат да са двойно или тройно по-енергийно ефективни отколкото конвенционалните бойлери с електрически нагревателни елементи. За пренос на топлина термопомпите работят подобно на хладилниците, но наобратно.

Термопомпеният бойлер извлича топлинната енергия от околния въздух и я отвежда при много висока температура в своя резервоар. Можете да закупите самостоятелна термопомпена водонагревателна система като общо интегрирано устройство с вграден резервоар за вода и резервни водонагревателни електрически елементи. Но като алтернативно решение можете да оборудвате съществуваща термопомпа, така че да работи със съществуващ конвенционален бойлер.

Термопомпените бойлери следва да бъдат монтирани на места, където температурите се движат в диапазона 4,4 - 32,2 °C през цялата година, а около самия бойлер трябва да бъде осигурено свободно пространство от поне 28 кубически метра. Студеният отработен въздух може да бъде отведен в помещението или навън.

Термопомпените бойлери трябва да се монтират в добре отоплено помещение - например при пещи. Те не могат да работят ефективно на студени места. Когато работят, термопомпените бойлери охлаждат пространството, в което се намират. Можете да внедрите термопомпена система с източник на топлина околния въздух, която обединява отопление, охлаждане и подгряване на вода.

През зимата тези комбинирани системи извличат топлина от въздуха навън и я отвеждат вътре в помещението, а през лятото извличат топлината от вътрешността на помещението и я разсейват навън. Тъй като те извличат топлината от въздуха, за места с топъл климат са подходящи всякакви видове термопомпени системи с източник на топлина околния въздух.

Собствениците на жилища монтират предимно геотермални термопомпи за отопление и охлаждане на домовете си. Тези помпи извличат топлина от земните недра през зимата, и от въздуха в къщата през лятото. За подгряване на вода към геотермалната отоплителна термопомпена система може да се добави пароохладител.

Той представлява малък спомагателен топлообменник, който използва прегретите газове от компресора на термопомпата за подгряване на вода. След това тази затоплена вода се отвежда по тръбната система до резервоара на термопомпения бойлер.

Пароохладители се използват и за проточните водонагреватели (бойлери). През лятото пароохладителят използва излишната топлина, която иначе би била отведена в земята. Ето защо, когато термопомпата от геотермален тип работи често през лятото, тя би могла да подгрява цялата топла вода, която се консумира.

През есента, зимата и пролетта, когато пароохладителят не генерира много излишна топлина, може да се разчита повече на обемен или проточен водонагревател за подгряване на нужната топла вода. Някои производители предлагат и геотермални термопомпени системи с тройно действие, които осигуряват отопление, охлаждане (климатизация) и гореща вода. Те използват отделен топлообменник за задоволяване на всички потребности от топла вода в домакинството.

Термопомпеният бойлер отвътре
Термопомпата има три основни компонента: изпарител, компресор и кондензатор. В изпарителната серпентина на термопомпата течният хладилен агент е изложен на стайна температура. Докато хладилният агент се подгрява от топлината, извлечена от стайния въздух, агрегатното му състояние се променя от течно на газообразно вътре в изпарителната серпентина.

Газообразният хладилен агент преминава в компресора, който го свива и повишава налягането и температурата му. След това загретият хладилен агент минава през кондензатора, който или е серпентина, увита около вградения резервоар, или топлообменник под налягане, свързан с отделен резервоар за вода.

Докато загретият хладилен агент отдава топлината си на по-студената вода, той се охлажда и кондензира във вид на течност. След това хладилният агент преминава през разширителен шибър, където налягането му се понижава и след това цикълът се повтаря.

Използвайки уникалните свойства на хладилния агент, термопомпата може да извлича енергия от въздуха в помещението, в което се намира, като леко го охлажда. Количеството на извлечената енергия зависи от температурата на околния въздух и на водата в резервоара.

Трансформирането на една единица електроенергия в три единици топлина е уникално предимство на термопомпените бойлери от гледна точка на нагревателната им способност. Това повишение на отоплителния ефект се означава като коефициент на полезно действие (КПД) на термопомпения бойлер.

Повечето термопомпени бойлери имат КПД между 2 и 4, в зависимост от стайната температура и влажността, както и от температурата на водата. За сравнение, счита се, че един конвенционален електрически бойлер има КПД равно на 1. Температурата в помещението, в което се намира термопомпеният бойлер, топлоизолацията на резервоара и честотата на ползване на топла вода оказват влияние на КПД на термопомпените бойлери.

Енергията за захранване на термопомпата може да идва от пасивното отопление от проникващите в помещението слънчеви лъчи; от конвенционална отоплителна система; от затоплящия ефект на почвата, окръжаваща стените на мазето; или от други източници на топлина. Охлаждането, което термопомпеният бойлер предизвиква в помещението, в което се намира, е от полза през лятото, но е недостатък през зимата.

Ако бойлерът е монтиран в мазе, колкото по-голямо е то, толкова по-малко влияние ще оказва на жилищните помещения. Освен това в мазета в райони с висока влажност значително предимство на термопомпения бойлер е това, че той отстранява влагата от въздуха, намалявайки или съвсем елиминирайки нуждата от допълнителен изсушител на въздух.

Тъй като термопомпеният бойлер работи и като изсушител на въздуха, трябва да му бъде осигурен подов сифон с канализационно отклонение за отвеждане на кондензата.

Избор на термопомпен бойлер
Системите с термопомпени бойлери обикновено имат по-високи първоначални капиталови разходи в сравнение с конвенционалните електрически обемни водонагреватели. От друга страна обаче, термопомпените бойлери имат по-малки експлоатационни разходи, което компенсира по-високите разходи за тяхното закупуване и монтаж.

Преди закупуването на система за осигуряване на топла вода чрез термопомпен бойлер, трябва да се разгледа следното: размерите на бойлера и неговата оценка “First Hour Rating” (оценка за първия час); вида на горивото и  неговата наличност; коефициентът на енергийната ефективност на бойлера и общите разходи за експлоатацията му.

Оразмеряване на термопомпени бойлери и бойлери с резервоари
За да се оразмери правилно един жилищен бойлер - в това число термопомпен бойлер - се използва оценката “First Hour Rating” на същия. Тя отразява броя на литрите топла вода, които водонагревателят може да осигури на час от момента, когато е запълнен с гореща вода. Тя зависи от капацитета на бойлера, от източника на топлина (нагревател, въздух, вода и т. н.) и от капацитета на този източник.

Видове горива, наличие и разходи за подгряване на вода
Ако в региона има налични няколко вида горива, добра идея е да се сравнят цените им, особено при строеж на нова къща. Дори при смяна на водонагревателя в съществуващ дом може да се спестят разходи в дългосрочен план, ако се използва различно гориво или енергиен източник.

Видът на избрания бойлер оказва влияние и на разходите за отопление. Един тип водонагревател може да използва даден вид гориво по-ефективно, отколкото бойлер от друг тип. Например хибридният електрически-термопомпен обемен водонагревател е по-енергийно ефективен, отколкото конвенционалния електрически бойлер.

Освен това хибридният електрически-термопомпен бойлер може да има по-малки текущи разходи, поради по-високата си ефективност в сравнение с конвенционалните газови котли, дори когато местните цени на природния газ са по-ниски от тези на електричеството.

Определяне на енергийната ефективност
Коефициентът на енергийна ефективност показва общата енергийна ефективност на бойлера според количеството топла вода, произведена в резултат на изгарянето на единица гориво, консумирано в течение на един типичен ден.

Той включва следното: коефициент на ефективно възстановяване - колко ефективно топлината от енергийния източник се предава на водата; загуби от резервиране - процентът на топлинните загуби за един час от съхраняваната топла вода, съотнесен към количеството топлина в съхраняваната топла вода (за бойлери с резервоари); циркулационни загуби - топлинни загуби, докато водата циркулира през водонагревателя и/или входните и изходните тръбопроводи.

Колкото по-висок е коефициентът на енергийна ефективност, толкова по-ефективен е бойлерът. Но по-високият коефициент на енергийна ефективност не винаги означава по-ниски годишни експлоатационни разходи, особено когато се сравняват цените на различните горива.

Монтаж и поддръжка
Правилният монтаж и поддръжка на една термопомпена водонагревателна система може да оптимизира нейната енергийна ефективност. Правилната инсталация зависи от много фактори. Те включват: вида на горивото; климата; изискванията на местните строителни норми; изискванията за безопасност.

Ето защо е най-добре да се наеме квалифициран изпълнител на ОВиК системи или проектант/монтажник на геотермални термопомпени системи, който да монтира термопомпата.