Система отопления и горячего водоснабжения дома с использованием теплового насоса Viessmann Vitocal 222-G

В данной статье представлена информация о реальном объекте, на котором системы отопления и горячего водоснабжения с использованием теплового насоса Viessmann Vitocal 222-G.

Проектирование системы и монтаж произведены компанией «Геотермальные Системы». Сайт: www.geoterms.ru
Редакция благодарит Максима Владышевского, руководителя отдела инновационных проектов компании «Геотермальные Системы», за предоставленный материал.

При обустройстве систем жизнеобеспечения дома, в первую очередь отопления и водоснабжения, заказчики могут предъявлять самые разные требования. Кто-то хочет готовую систему «под ключ», с максимальным использованием всех её возможностей, другим, наоборот, достаточно минимума, третьих для начала устроит сравнительно недорогая система, но с возможностью дальнейшего её расширения. Немаловажен и финансовый вопрос: одни клиенты заинтересованы в достаточно простом и недорогом строительстве, для других финансовый вопрос вторичен — требуется только техника премиум-класса. И среди отопительного оборудования можно найти образцы, пригодные для удовлетворения пожеланий всех этих групп клиентов.

Кроме цены строительства, ещё очень важна дальнейшая стоимость эксплуатации: покупают-то один раз, а вот оплачивать расходы на содержание, техобслуживание и ремонт придётся постоянно. Тем более что цены на энергию во всех её видах снижаться явно не планируют, зато повышаются с завидной регулярностью. И вот тут у всех клиентов пожелание, в общем, одно — расходы на эксплуатацию должны быть по возможности ниже. И это реально, но тут потребуется уже комплексное решение: подбор подходящего отопительного оборудования, организация хорошей теплоизоляции и ещё множество «мелочей». Словом, если строить энергоэффективный дом — лучше начинать строительство по заранее продуманному проекту, где изначально учтены все нюансы.

Наиболее дешёвым видом отопления на текущий момент считается газовое, от магистрали, но газ встречается далеко не везде. И даже в случае дальнейшей газификации только «за подключение» можно выложить довольно серьёзную сумму. Впрочем, есть решение, которое по стоимости эксплуатации примерно сравнимо с газовым отоплением. Это тепловые насосы, точнее, их «грунтовые» и «водяные» разновидности. По крайней мере в Европе, где все виды энергоносителей весьма дороги, тепловые насосы широко применяются и частными пользователями, и на довольно крупных объектах. У нас это направление развито не настолько сильно.

Произведённую тепловую энергию надо ещё и рационально использовать — не допустить её бессмысленной траты. И тут на помощь приходят современные технологии: хорошее утепление стен и кровли и использование «пластиковых» окон со стеклопакетами, а также применение низкотемпературных систем отопления и электронных систем регулирования позволяют сберечь произведённое тепло.

Но и этого недостаточно. По­настоящему энергосберегающие дома полностью строятся сначала «на бумаге», вернее теперь уже на компьютерах. Причём учитываться должно буквально всё. Хороший резерв для экономии тут — оптимизация жизненного пространства. Даже очень большую жилую площадь можно так «завалить вещами», что толку от неё не будет. И наоборот, при рациональной планировке и размещении даже в сравнительно небольшом строении можно добиться и комфорта, и ощущения «больших размеров». Цель очевидна: правильно скомпонованный дом, в котором есть всё необходимое и нет ничего лишнего, может занимать небольшую площадь и при этом удовлетворять всем запросам в отношении комфорта, а расходы на его содержание окажутся невелики. Но это уже задачи для архитектора и дизайнера.

	Энергоэффективный дом «Вишнёвый сад»
	Начало строительства. Дом кирпичный, каркасная пристройка к нему — гостиная, свес крыши прикрывает будущую площадку для автомобилей, он поддерживается колонами, установленными на монолитной плите
	С помощью компактного бурового оборудования можно пробурить скважину для зонда или ХВС, не опасаясь сильно испортить окружающий ландшафт. Тут, впрочем, это неважно — скважины бурятся одновременно с обшивкой дома теплоизоляцией
	Зонды готовы: пробурены скважины, в каждую из них опущено по два витка труб, скважины заполнены цементно-песчаным раствором, а трубы (всего их 6, а значит, 12 выходов) подсоединены к распределителям рассола
	Один из планов строения, вернее план размещения мебели на первом этаже. К капитальной части дома пристроена гостиная, отопление в которой включается при необходимости. Для этого в ней предусмотрены камин и фанкойл. Есть также небольшие открытая и крытая площадки (терраса и патио) и навес для стоянки автомобилей. Крыша навеса и патио — продолжение крыши дома

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Забегая вперёд, отметим, что реализованный проект имеет собственное название — энергоэффективный дом «Вишнёвый сад», спроектированный московским архитектором Павлом Владышевским (ООО «Архитектурная студия «18»). Таких домов построено два, на разных участках, различаются они незначительно, в основном внутренней планировкой, так что дальше, чтобы не путаться, будем использовать единственное число.

Дом расположен неподалёку от Москвы, в Мытищинском районе Московской области (14 км от МКАД), на берегу реки Клязьмы, в особо охраняемой зоне Акуловского гидроузла, образующего Учинское водохранилище. Район экологически чистый, с хорошей транспортной доступностью и развитой инфраструктурой. Это закрытая зона, которая имеет всю необходимую для жизни инфраструктуру — школы, детские сады, спортивные площадки и секции. Земельный участок — общей площадью порядка 800 квадратных метров. Магистральное газоснабжение отсутствует, выделенная электрическая мощность невелика, то есть «для жизни» электричества достаточно, а использовать какое­то мощное отопительное оборудование не представляется возможным — сеть «просаживается». Но и в этих «минусах» можно найти свои «плюсы» — стоимость участков «без газа» ниже, чем газифицированных, а отапливаться с комфортом можно, и не затрачивая много энергии — тепловые насосы как раз для этого и предназначены.

Первым этапом стройки было проектирование и самого дома, и всех его систем, вплоть до размещения мебели и светильников. Такое в индивидуальном строительстве встречается довольно редко, куда чаще сначала строят «коробку», а потом начинают думать, как разместить в ней и рядом с ней всё необходимое. И разумеется, внезапно оказывается, что где­то площадей не хватает, а где­то, наоборот, можно было бы и «поменьше». Но — поздно, приходится работать с тем, что есть. Рациональным такой подход назвать нельзя.

Здесь же основной концепцией являлось создание комфортной, экологически благоприятной и безопасной среды проживания при одновременной минимизации расходов на эксплуатацию. Собственно говоря, «под ключ» строился не только дом, но и весь участок. И как в доме, так и на участке была применена концепция зонирования: участок делится домом на две зоны: представительную с местами для стоянок автомобилей (вполне можно поставить до пяти машин) и дворовую, с газонами, спортивной и детской площадками.

Зонирование применено и в самом доме, вернее даже в домовом комплексе. В круглогодичном отоплении больших площадей нет смысла — достаточно обогревать только основные жилые помещения. Но должна быть и возможность «расширения границ», например на случай приёма гостей, да и в летнее время хочется быть «поближе к природе». Обычно для этого проектируют различные террасы или веранды, здесь использовано несколько иное решение. Основная часть комплекса — двухэтажный «капитальный» дом, рассчитанный на круглогодичное проживание. Площадь каждого этажа — около 50 квадратных метров. К дому пристроена гостиная площадью 30 квадратных метров. Имеются также два открытых участка — веранда с южной, «дворовой» стороны с отдельными входами в дом и гостиную и навес с западной. Крыша навеса — продолжение крыши дома и гостиной, фундамент общий, монолитный, в районе навеса выполнен в виде плиты, на которой установлены колонны, подпирающие свесы крыши. Таким решением достигаются сразу несколько целей: под навесом имеется место для двух автомобилей, к тому же именно эта сторона больше всего продувается ветром, а дополнительный скат обеспечивает защиту и гарантирует экономию тепла. Общая площадь дома, гостиной, веранды и пространства под навесом — 150 м2.

Планировочное решение первого этажа организовано как гостевая зона и место, наиболее посещаемое всеми жильцами дома. На нём есть всё, что необходимо: отдельная гостиная, а также, в «капитальной» части дома, прихожая, кухня, столовая, другие помещения и лестница на второй этаж, где запланирована «хозяйская» зона: холл, три спальни и «хозяйский» санузел.

Попасть в гостиную можно и из дома, и с открытой террасы, основной вход в дом, с крыльцом и отдельным небольшим навесом, расположен с севера, в представительной зоне. Дома немного различаются расположением санузлов: планировка первого видна на схеме, во втором выход к навесу­автоплощадке отсутствует, санузел размещён в «высвободившемся» тамбуре.

Дом выполнен из полнотелого кирпича, стены утеплены пенополистиролом, отделанным полимерными материалами, перекрытия — железобетонные, крыша также имеет двойное панцирное утепление из минеральной ваты, толщина слоя теплоизоляции стен и крыши — 200 мм. В наших условиях обычно применяют меньшую толщину, но в странах, где тепловая энергия обходится дороже, чем у нас, 20 см теплоизоляции — это вполне типично, бывает и больше. Получился вполне классический «термос»: кирпичная, внутренняя часть стены аккумулирует тепло, наружная, из эффективного утеплителя, препятствует его потерям. Совсем иначе сделано помещение гостиной. Это каркасное строение, у стен которого нет задачи аккумулирования тепла. Собственно, и стен как таковых тут немного: едва ли не половину всей их площади занимает остекление. Гостиная монообъёмная, потолочных перекрытий и второго этажа в ней не предусмотрено. Большая площадь остекления нужна для беспрепятственного «сбора» солнечного тепла, весной, летом и осенью вполне можно обходиться без отопления. А в зимнее время гостиная нужна бывает нечасто, и её допустимо исключить из общей отопительной системы, тем самым экономя энергию. «Лёгкая» каркасная конструкция не способна накопить тепло, но и холод она не накапливает — прогреть её удаётся быстро. Для обогрева используют установленные в помещении печь­камин и фанкойл — жидкостной вентиляторный конвектор, подключённый к основной системе отопления, модели Viessmann V209H.

Ещё один, менее мощный фанкойл модели Viessmann V203H установлен и в «основном» доме, его включают в сильные морозы как дополнительный источник тепла. Особенности конструкции дома таковы, что много энергии ему не нужно: специальной вентиляции не требуется, теплопотери минимальны. В летнее время тепловой насос, системы тёплого пола и фанкойлы можно включить в реверсивном режиме, на охлаждение помещений. Для отопления дома, то есть его основной части в два этажа, достаточно всего 6 кВт тепловой мощности. Отапливается только то, что необходимо, площадь тёплых полов первого этажа — примерно 33 квадратных метра, второго — ещё меньше, «ненужных» отапливаемых площадей нет.

СИСТЕМА

Все решения, применённые при строительстве, направлены на одно — снижение энергопотребления. А сама схема довольно проста: для отопления дома в холодное время и пассивного охлаждения в жару использован рассольно­водяной тепловой насос Viessmann Vitocal 222‑G. Модель практически бесшумна, оснащена встроенным контроллером Vitotronic с большим графическим дисплеем, разработанным специально для установки в условиях ограниченных пространств. Насос занимает в плане площадь всего в 0,4 м2, при этом оборудован встроенным бойлером ГВС объёмом 170 л, так что и лишних площадей для хранения запаса горячей воды не требуется. Отопление обеспечивается раздельными контурами. Каждый контур и фанкойлы снабжены термостатическими вентилями, их температуру можно регулировать раздельно. Для перекачки жидкостей в системах отопления и ГВС применены энергоэффективные циркуляционные насосы с частотным регулированием. Интересная деталь, на которую стоит обратить особое внимание, — бак­аккумулятор Viessmann Vitocell 100‑E (тип SVW, предназначен для использования в сочетании с тепловыми насосами) ёмкостью 200 л, расположенный между насосом и контурами отопления. Его задача в любой системе такая же, как и у всякого аккумулятора, — запасти энергию и расходовать её по мере надобности. В случае если хозяевам понадобится включить фанкойл в кухне­столовой или гостиной, этот запас тепловой энергии из бака как раз и пригодится. Во всех системах отопления накопительные баки также позволяют реже включать оборудование: пока нагретый бак отдаст тепло, пройдёт довольно много времени, насос успеет «отдохнуть».

Насос, бак­аккумулятор и большинство элементов арматуры были размещены под лестницей, ведущей на второй этаж. Общая площадь этого помещения — менее трёх квадратных метров. Обычно такие места становятся у хозяев в лучшем случае складом ненужных вещей, но в концепцию дома такая «расточительность» не вписывалась. Чего не скажешь о тепловом оборудовании. Доступ к оборудованию — через небольшую дверку рядом с насосом. Места там немного, но пространства для обслуживания вполне достаточно. Управлять работой насоса можно с его панели или с настенного терморегулятора Viessmann Vitotrol 200A, закреплённого на первом этаже, у лестницы. Можно настроить один из трёх режимов регулирования температуры в помещениях: погодозависимое, «по температуре в помещении» или комбинированное, при котором учитываются оба эти параметра.

Источник тепловой энергии — три грунтовых четырёхтрубных зонда глубиной по 50 м каждый (расчётное «снятие» тепла с погонного метра такого зонда — 40 Вт; итого — 6 кВт). Зонды находятся на территории участка. Важная особенность грунтовых зондов — их «невидимость»: сами они никакого обслуживания не требуют: пробурил скважину, опустил в неё трубы, залил песчано­цементной смесью — и можно разбить на этом же участке газон. Срок службы грунтовых зондов исчисляется десятилетиями, возможно, и столетиями. Точнее никто сказать не может: тепловые насосы — сравнительно новая техника, и статистики ещё не существует. Но портиться в них просто нечему.

	Отопительное оборудование установлено в нише под лестницей, ведущей на второй этаж
	Подлестничная ниша перегорожена корпусом теплового насоса и дверкой рядом с ним
	Терморегулятор Viessmann Vitotrol 200A, закреплённый на стене рядом с «насосной»
	Фанкойл в кухне–столовой. Двери справа — вход в гостиную, за стеклом немного виден ещё один установленный в ней фанкойл
	При необходимости включения отопления в гостиной можно затопить печь–камин

МОНТАЖ

Строительство обоих домов началось в мае 2011 года, к концу осени 2011 года основные наружные строительные работы в целом были закончены. Зимой 2011/2012 года проводились внутренние отделочные работы в первом доме, большую часть их завершили весной 2012­го. Для отопления дома в этот период использовали «временный» тепловой насос мощностью 6 кВт. С его помощью заодно и сушили тёплые полы. Уже на этом этапе эффективность применения насоса для отопления была очевидной. Несмотря на то, что контур дома был закрыт не идеально, двери и окна постоянно открывались, насос справлялся с задачей, хотя ему и приходилось работать больше, чтобы компенсировать увеличенные теплопотери. Бывали дни, когда он работал, практически не выключаясь, круглые сутки — и в помещениях было тепло. В дальнейшем этот насос был заменён на Viessmann Vitocal 222‑G. Тепловая мощность насоса — 7,8 кВт (взята с небольшим запасом). Окончательно работы по обустройству первого дома и участка были закончены летом 2013 года. Внутренняя отделка второго дома началась зимой 2012‑го, в настоящее время и он сдан в эксплуатацию — нашёл своего покупателя.

	Накопительный бак и элементы арматуры
	Вход под лестницу. Всё пространство максимально использовано. Внутри нет ничего, что требует обслуживания со стороны хозяев: контроллер насоса доступен снаружи

ПЕРВЫЙ ЗАПУСК НАСОСА

Как уже упоминалось, для обогрева дома при строительстве пользовались «временным» тепловым насосом, который впоследствии был заменен на насос Viessmann со встроенным бойлером ГВС. «Сухой» вес насоса — более 250 кг, но при транспортировке его можно легко разобрать на отдельные элементы: отсоединить обшивку и бойлер, а собрать уже на месте. Подключение насоса к сети и коммуникациям — тоже не проблема. Но этого мало, перед вводом в эксплуатацию нужно заполнить первичный и вторичный контуры насоса теплоносителями, удалить воздух из контуров и проверить герметичность. После этого можно начинать настройку. В данной модели предусмотрен режим «Ассистент ввода в эксплуатацию», включающийся при первом запуске: порядок действий выводится на экран контроллера. Начинается всё, как и на любой сложной электронике, с выбора языка и настройки даты/времени, затем конфигурируется система, проверяются показания и работоспособность датчиков, сигнальных входов, реле и подключённых электронных устройств управления (в нашем случае — терморегулятора Viessmann Vitotrol 200A), а затем — проверка различных функций аппарата. Конечно, всё это — зона ответственности специалистов монтажной организации, но благодаря «Ассистенту» ввод в эксплуатацию насоса упрощается.

ИТОГИ

В результате комплексного подхода к строительству удалось организовать практически автономную систему с минимальными последующими затратами на эксплуатацию. Всё что нужно для её работы — небольшое количество электроэнергии, которую обеспечивает не слишком мощная местная сеть. Прочие «удобства» децентрализованы. Водоснабжение обеспечивается от собственной скважины глубиной около 70 м, канализация — септик (автономная станция очистки), на кухне установлена газовая плита (газ «баллонный»). Горячее водоснабжение —  от встроенного в тепловой насос бойлера.

В зимнее время при полном отключении теплогенератора падение температуры в доме за сутки составляет всего 1,5 °C. В общем, можно без помех пережить и периодические отключения, и даже аварийные сроком в несколько дней, не подключая резервный генератор.

Потребляемая электрическая мощность насоса в рабочем режиме — не более 1,7 кВт, меньше, чем у чайника. Этого достаточно для отопления всего дома, а при необходимости — и помещения гостиной. Если зимой планируется приезд гостей — можно затопить камин, включить фанкойл и через несколько часов помещение гостиной прогреется до комнатной температуры. Теплоотдачи одного фанкойла, без камина, достаточно для создания комфортной температуры «за ночь».

Реальный объект опубликован в летнем выпуске журнала «Потребитель. Всё для стройки и ремонта» ЛЕТО 2014