Организация отопления и водоснабжения дома тепловым насосом «рассол/вода» Viessmann Vitocal 300‑G BWC 108 

В этой статье мы подробно расскажем, как организовать систему отопления и водоснабжения загородного дома с помощью теплового насоса Viessmann.

Объект расположен в деревне Хапо-­Ое Ленинградской области и представляет собой участок площадью 10 соток с двумя жилыми строениями — двухэтажным коттеджем и одноэтажным гостевым домом со встроенной баней и мастерской.

Участок был приобретён с уже готовым коттеджем. Это здание типовой постройки, выполненное по каркасной технологии и возведённое в 2011 году. Площадь отапливаемых помещений в основном доме — 131 м2, их объём — 327 м3. Общие теплопотери здания — 8200 Вт (удельные теплопотери — 62,5 Вт/м2). Позже, в 2013 году на участке был построен второй дом — гостевой. Это одноэтажное здание, как и основной дом, оно каркасное, но с более эффективной теплоизоляцией. При отапливаемой площади 113 м2 и объеме 282 м3 общие теплопотери постройки составляют 5360 Вт (47,5 Вт/м2).

Участок электрифицирован (на него выделены 15 кВт), оснащён локальными очистными сооружениями (септиком) для утилизации бытовых стоков из построек. Имеется собственный источник воды — артезианская скважина, которая снабжает оба здания.

Ни на момент приобретения дома владельцем, ни в настоящее время магистральный газ туда не проведён. В отсутствие доступного дешёвого топлива пришлось искать другой источник энергии для системы отопления и ГВС. Основными критериями поиска были минимальные энергозатраты и низкие эксплуатационные расходы в долгосрочной перспективе. Горючие виды топлива (сжиженный газ, дизель, дрова и т. д.), ввиду высокой стоимости и сомнительных перспектив роста цен на них в будущем, а также проблем доставки, не рассматривались. Поэтому было решено использовать в качестве основного источника энергии тепловой насос.

Основной дом

Котельная основного дома. Теплом и горячей водой дом обеспечивают тепловой насос, бойлер и буферная ёмкость

Система отопления. Основным источником тепла в доме служит тепловой насос «рассол/вода» Viessmann Vitocal 300‑G BWC 108 тепловой мощностью 8,4 кВт. Первичный контур теплового насоса образован двумя грунтовыми зондами глубиной 85 метров каждый и заполнен незамерзающим теплоносителем. Данная модель оборудована мощным компрессором, но за счёт эффективной шумоизоляции отличается низким уровнем шума. Корпус теплового насоса компактный, но, несмотря на это, уже оснащён встроенными насосами для обеспечения циркуляции теплоносителя в контурах. Vitocal 300‑G допускает установку в его корпусе проточного электрического водонагревателя, и здесь этой возможностью воспользовались — ТЭН служит дополнительным источником тепла в пиковые холода. ТЭН поддерживает три ступени мощности — 3/6/9 кВт, однако в данном случае в настройках контроллера теплового насоса его мощность ограничили 6 кВт.

Тепловой насос «рассол-пода» берёт тепло из грунта и требует установки геотермального зонда. На фото — бурение скважины для закладки зонда

Вторичный контур теплового насоса обеспечивает нагрев теплоносителя до 35–60 °C и подачу его в систему отопления и на теплообменник бойлера косвенного нагрева — в этом качестве выступает Viessmann Vitocell 100‑V CVW объёмом 390 л. Данная модель бойлера специально ориентирована на применение с тепловыми насосами и конденсационными котлами. Теплообменник бойлера в форме змеевика достигает дна ёмкости и за счёт большой площади теплообмена обеспечивает быстрый нагрев теплоносителя. Ёмкость бойлера выполнена из стали, внутренний слой защищён от коррозии покрытием Ceraprotect, снаружи бойлер снабжён круговой теплоизоляцией. Модель поддерживает установку проточного электрического водонагревателя, что и было реализовано на объекте — здесь использован бойлер со встроенным водонагревателем мощностью 6 кВт. Вода в бойлере нагревается до 50 оС, один раз в неделю её температуру повышают ТЭНом до 65 оС — с целью профилактики развития легионеллы. В системе ГВС установлен насос циркуляции для поддержания температуры воды в водопроводе. Нагретый теплоноситель также поступает в 200‑литровую буферную ёмкость системы отопления Viessmann Vitocell 100‑E SVW, которая защищает тепловой насос от частых включений и выключений. Обвязка теплонасосной установки выполнена полипропиленовыми трубами и включает всю необходимую запорную и защитную арматуру.

В обоих домах в качестве основного источника тепла для отопления выступают системы тёплых полов

Система отопления в доме — низкотемпературная, с параметрами теплоносителя 55/40 оС. Всего в системе три контура: два обслуживают системы тёплых полов, а третий — радиаторы. Основными источниками тепла, как на первом, так и на втором этажах служат системы водяных тёплых полов с ограничением температуры подачи 45 оС. Всего на первом этаже уложено шесть контуров тёплого пола, составляющих пять зон регулирования, а на втором этаже — семь контуров с четырьмя зонами регулирования. Для создания систем тёплых полов были использованы трубы и комплектующие Rehau. Помимо тёплых полов, в доме установлены радиаторы водяного отопления Zehnder Charleston — два на первом этаже и четыре на втором. Это стальные трубчатые приборы, которые в силу большой площади поверхности эффективно работают в низкотемпературных системах.

Распределительные коллекторы и автоматика систем тёплых полов. В основном доме температурой в помещениях управляет проводной
контроллер

Также к системе отопления подключён контур подогрева приточного воздуха, поступающего из приточно-­вытяжной вентиляционной установки.

Водоснабжение. Вода поступает в дом из скважины, поэтому перед попаданием в систему водоснабжения она проходит многоступенчатую очистку. Система очистки включает обезжелезивание, деманганацию, умягчение и УФ­обеззараживание воды. Очищенная вода попадает в накопительную ёмкость, откуда расходуется на бытовые нужды или на пополнение запасов воды в накопителе гостевого дома. Системы холодного и горячего водоснабжения дома выполнены по коллекторной схеме, с трубопроводом циркуляции горячей воды, на котором установлены водяные полотенцесушители.

Погодозависимый контроллер теплового насоса

Управление климатом. В доме реализовано погодозависимое управление системой отопления. Его обеспечивает цифровой контроллер теплового насоса Vitotronic 200 WO1A. Он регулирует температуру подачи в соответствии с заданной программой и ориентируясь на показания датчика уличной температуры воздуха, а также датчиков температуры, установленных в бойлере и буферной ёмкости. Автоматика управляет и периферией системы — циркуляционными насосами, клапанами смесителя и т. д.

В доме также установлен проводной контроллер Rehau, который даёт возможность индивидуально задавать желаемую температуру воздуха в каждой из регулируемых зон системы тёплых полов. Для этого в помещениях смонтированы комнатные термостаты, подключённые к центральному контроллеру.

Вентиляция. Как известно, вентиляция служит одним из значимых источников теплопотерь даже в хорошо утеплённом доме. Нагретый воздух, на поддержание комфортной температуры которого уходит немало энергии, при вентиляции попросту удаляют из дома, замещая холодным свежим с улицы. В обычных условиях нагревать свежий воздух пришлось бы снова. На рассматриваемом объекте для решения этой проблемы смонтирована приточно­вытяжная вентиляционная установка Swegon с рекуператором. Проходя через рекуператор, вытяжной воздух нагревает поверхность теплообменника, а поступающий с улицы приточный воздух забирает это тепло. В результате из вентустановки в помещения попадает уже подогретый воздух, и для достижения его комфортной температуры требуется значительно меньше тепла. Таким образом, рекуперация тепла при вентиляции позволяет снизить теплопотери дома.

Гостевой дом

Поскольку основной дом на участке был типовой постройки, у владельца появилась возможность проанализировать расходы на отопление аналогичных строений по соседству, в которых в качестве источников тепла выступают котлы разных видов, и сравнить с собственными расходами. Результаты сравнения оказались не в пользу котлов. Так, в доме с установленным электрическим котлом и с высокотемпературной системой отопления эксплуатационные расходы оказались выше в пять раз. У котлов, работающих на сжиженном газе, и дровяных котлов на первый взгляд дела обстояли лучше — по сравнению с тепловым насосом расходы здесь были выше «всего» в три раза, но при этом владельцам домов приходилось решать вопросы доставки топлива, что создавало дополнительные неудобства.

В котельной гостевого дома установлены тепловой насос, бойлер и буферная ёмкость, которые и обеспечивают постройку теплом и горячей водой

Нашёлся и пример использования в таком же типовом доме и теплового насоса. Однако, в отличие от рассматриваемого объекта, тот тепловой насос не оправдал возложенных надежд своих владельцев, поскольку работы по проектированию и монтажу системы отопления были выполнены с ошибками. В частности, тепловой насос был установлен без буферной ёмкости и с бойлером малого объёма, по этой причине тепловой насос функционировал со сбоями и не мог обеспечить должного комфорта пользования горячей водой.

Неудивительно, что при планировании строительства второго здания на участке — гостевого дома с интегрированной в него сауной — у владельца не было сомнений, какой источник тепла выбрать и кому доверить выполнение работ.

При возведении гостевого дома также был учтён опыт эксплуатации основного здания, поэтому для нового дома выбрали более качественную теплоизоляцию — чтобы дополнительно сократить расходы за счёт снижения теплопотерь.

В итоге в доме был установлен тепловой насос «рассол/вода» Viessmann Vitocal 300‑G BWC 301.A06 тепловой мощностью 5,9 кВт со встроенным проточным электрическим нагревателем мощностью 3/6 кВт. Первичным контуром для него служит один грунтовой зонд глубиной 120 метров, заполненный незамерзающим теплоносителем. Вторичный контур нагревает теплоноситель до температуры 35–60 оС и подаёт его в систему отопления и в теплообменник бойлера косвенного нагрева (Viessmann Vitocell 100‑V CVW объёмом 390 л со встроенным ТЭНом 6 кВт). В обычное время вода в бойлере нагрета до 50 оС, но, как и в основном доме, раз в неделю содержимое бойлера догревают ТЭНом до температуры 65 оС. В системе ГВС предусмотрена линия рециркуляции, поддерживающая постоянную температуру воды в водопроводе. В систему отопления интегрирована также буферная ёмкость Viessmann Vitocell 100‑E SVW объёмом 200 л для нагретого теплоносителя, которая обеспечивает защиту теплового насоса от частых включений и выключений. Для обвязки использованы трубы из полипропилена.

Водоснабжение и отопление. В плане организации водоснабжения и отопления гостевой дом мало чем отличается от основного. Здесь тоже применена коллекторная схема разводки систем ГВС и ХВС с рециркуляцией горячей воды и установленными на линии циркуляции четырьмя полотенцесушителями. Отопление низкотемпературное, причём с параметрами теплоносителя 45/35 оС. Система включает два контура, но радиаторов в ней нет — всю отопительную нагрузку принимают на себя тёплые полы, которых в доме 14 контуров. Особенность гостевого дома в том, что, помимо жилых помещений и санузлов, здесь предусмотрена зона СПА с баней и бассейном, в которых необходимо поддерживать более высокую температуру воздуха, чем в гостиной и спальнях. Кроме того, здесь расположена кладовая с пониженной температурой 19 оС. В результате контуры тёплых полов разделены на девять зон регулирования. Для создания систем тёплых полов были использованы продукты Uponor, в том числе и автоматика управления климатом в помещениях. В этом качестве выступает беспроводной контроллер Uponor, который поддерживает связь с беспроводными комнатными термостатами и по заданным на них параметрам и показаниям датчиков температуры воздуха управляет работой контуров тёплого пола во всех зонах.

В гостевом доме есть также дровяной камин. Большую часть времени камин выполняет скорее декоративные функции, но он может вносить свой вклад в отопление дома в сильные холода, а также послужить резервным источником тепла на случай аварийной ситуации.

Распределительные коллекторы и автоматика систем тёплых полов. В гостевом доме температурой в помещениях управляет беспроводной контроллер

Управление климатом. Погодозависимый контроллер теплового насоса Vitotronic 200 WO1B управляет самим тепловым насосом и внешними устройствами (циркуляционными насосами, клапанами, смесителями) в соответствии с заданной программой и показаниями датчиков температуры, установленных в бойлере, буферной ёмкости, а также датчика наружной температуры воздуха. При необходимости контроллер включает проточный электрический водонагреватель, который служит пиковым догревателем. Подобно аналогичному оборудованию в основном доме, ТЭН в тепловом насосе поддерживает три ступени мощности (3, 6 или 9 кВт), но его максимальная мощность программно ограничена 6 кВт.

Вентиляционная установка Viessmann Enervent с рекуператором тепла не только снабжает дом свежим приточным воздухом, но и помогает сохранить тепло и снизить расходы на отопление

Вентиляция и осушение. Для гостевого дома вентиляционное оборудование выбрали тоже с рекуперацией тепла. При этом приточно­-вытяжная установка Enervent, смонтированная в доме, оснащена ещё и встроенным тепловым насосом. Он позволяет подогревать приточный воздух за счёт тепловой энергии уличного воздуха. Таким образом, с помощью рекуператора тепла и встроенного в вентустановку теплового насоса удаётся снабжать помещения свежим воздухом и не расходовать на его нагрев тепло системы отопления. Тепловой насос также работает на охлаждение, поэтому и в летнюю жару приносит пользу — понижает температуру приточного воздуха и помогает поддерживать комфортную температуру в доме. Кроме того, благодаря тому, что при охлаждении воздуха на теплообменнике теплового насоса выпадает конденсат, который затем выводится в дренаж, вентустановка способствует и осушению влажного воздуха в летний период.

Беспроводной комнатный контроллер хорош тем, что его можно монтировать в любом подходящем месте без предварительных работ по укладке кабеля. На фото — контроллер в зоне СПА гостевого дома

В зоне СПА также установлен осушитель воздуха со встроенным тепловым насосом, который позволяет снижать уровень влажности в помещениях.

Гидравлическая схема котельной

Итоги

Теплонасосная установка на первый взгляд кажется затратным способом отапливать дом: помимо стоимости самого теплового насоса и буферной ёмкости, понадобится вложиться ещё и в создание геотермальных зондов (эти услуги обойдутся дороже оборудования). Но зато в дальнейшем можно будет забыть о тратах на дорогостоящее топливо и проблемах его доставки. При этом тепловой насос позволяет не только получать тепло из грунта «задаром», но и реализовать комфортное низкотемпературное отопление в доме и эффективно управлять им за счёт «умной» автоматики.

Редакция благодарит ведущего инженера компании ООО «Альянс-Нева» К. П. Пруненко за предоставленный материал.

Сайт компании: www.alliance-neva.ru

Сайт компании «Виссманн»: www.viessmann.ru

Объект опубликован в объединённом выпуске ОСЕНЬ-ЗИМА 2017 журналов “Инструменты” + “Всё для стройки и ремонта” + “GardenTools” серии “Потребитель”

Архив всех выпусков в pdf-формате смотрите здесь