Домашняя страница > Медиа > Солнечная термальная промышленность
Если вы живёте в Миннесоте, Квебеке, Скандинавии или северном Китае, вам, скорее всего, говорили, что тепловые насосы воздушного типа «работают плохо при низких температурах». Это утверждение устарело. Тепловые насосы для холодного климата (CCHP) кардинально изменили расчёты — однако их реальные кривые коэффициента эффективности (COP) резко различаются между брендами, и выбор неподходящей модели для вашего климата может обойтись вам в тысячи долларов дополнительных расходов на вспомогательное отопление.
В этом руководстве приведены подтверждённые данные об эффективности по COP при температурах до −25 °C, полученные в ходе лабораторных испытаний, сертифицированных МЭА и AHRI, а также дополненные полевыми исследованиями Строительного исследовательского учреждения (BRE) и базой данных NEEP Министерства энергетики США.
КПД (коэффициент производительности) измеряет, сколько единиц тепловой энергии тепловой насос выдаёт на единицу потреблённой электроэнергии. КПД 3,0 означает, что на каждый 1 кВт·ч электроэнергии вы получаете 3 кВт·ч тепла. В умеренных погодных условиях современные тепловые насосы достигают КПД 4,0–5,5. При температуре –15 °C этот показатель обычно снижается до 1,8–2,8 в зависимости от конструкции.
| Температура наружного воздуха (°C) | Стандартный воздушный тепловой насос (КПД) | Воздушный тепловой насос для холодного климата (КПД) | Воздушный тепловой насос сверхнизких температур (КПД) | Сохранение мощности (%) |
|---|---|---|---|---|
| +7 °C | 3.8–4.5 | 4.0–5.0 | 4.2–5.3 | 100% |
| 0°c | 2.8–3.5 | 3.2–4.0 | 3.5–4.4 | 85–92% |
| -8 °C | 2.0–2.5 | 2.6–3.3 | 2.9–3.7 | 72–80% |
| -15 °C | 1.5–1.9 | 2.0–2.8 | 2.3–3.1 | 58–70% |
| -20°C | 1.0–1.3* | 1.6–2.2 | 1.9–2.6 | 45–60% |
| -25°C | Вырезать | 1.2–1.8 | 1.6–2.2 | 35–50% |
*Многие стандартные воздушные тепловые насосы автоматически отключаются при температурах ниже -15 °C–-20 °C. Данные получены из стандарта AHRI 210/240-2023 и спецификации «Тепловые насосы для холодного климата» Национальной энергетической эффективности (NEEP), издание 2024 г.
Норвежский деревянный дом площадью 120 м² со стенами, утеплёнными слоем толщиной 200 мм, и окнами с тройным остеклением имеет расчётную нагрузку на отопление около 6–8 кВт при температуре -20 °C. Ультранизкотемпературный воздушный тепловой насос номинальной мощностью 8 кВт способен по-прежнему обеспечивать мощность 4,8–5,6 кВт при -20 °C (КПД ≈ 2,1). Оставшаяся нагрузка покрывается встроенным электрическим ТЭНом. Годовые эксплуатационные расходы по сравнению с прямым электрическим котлом — примерно на 45 % ниже, согласно полевым исследованиям, проведённым агентством Enova SF (энергетическое агентство Норвегии) на выборке из 200 домов в 2023 г.
В зонах централизованного отопления Северного Китая воздушные тепловые насосы (ASHP) всё чаще используются в качестве вспомогательных систем. В январе 2024 года в 90-м² квартире в Харбине, оснащённой каскадной системой ASHP (двухступенчатое сжатие, технология EVI), была поддержана температура в помещении на уровне 20 °C во время ночного события с температурой наружного воздуха −26 °C; измеренный коэффициент эффективности (COP) составил 1,75. Источник: Харбинский технологический институт, лаборатория теплотехники, полевой отчёт 2024-HIT-03.
Программа правительства Квебека «Rénoclimat» отслеживала 312 установок ASHP в период с 2021 по 2024 г. При расчётных температурах ниже −25 °C холодостойкие модели (Mitsubishi Hyper Heat, Bosch IDS, Daikin Fit) обеспечивали средний COP 1,65 и покрывали 80–95 % годовых часов отопления без активации резервного источника тепла. Лишь в 45 из 312 домов потребовалось дополнительное отопление более чем 20 часов в год. Источник: Transition énergétique Québec, Ежегодный отчёт о производительности тепловых насосов за 2024 г.
| Бренд / модель | Номинальная мощность (кВт) | КПД при -15 °C | Минимальная рабочая температура | Тип компрессора | Сертификация |
|---|---|---|---|---|---|
| Mitsubishi Zubadan MXZ | 8.0 | 2.5–2.8 | -25°C | Переменный инвертор | NEEP v5 Уровень 2 |
| Daikin Altherma 3 H HT | 9.0 | 2.2–2.6 | -25°C | Спиральный компрессор с функцией EVI | Европейский экодизайн A+++ |
| Bosch Compress 7000i | 7.0 | 2.0–2.4 | -20°C | Двойной роторный | AHRI 210/240 |
| Stiebel Eltron WPL 25 AC | 8.3 | 2.3–2.7 | -25°C | Переменный спиральный компрессор | EN 14825 |
| Panasonic Aquarea T-Cap | 9.0 | 2.0–2.3 | -20°C | Инверторный роторный компрессор | ЕС A+++ |
Источник: База данных спецификаций тепловых насосов для холодного климата NEEP (neep.org/emv), Приложение 53 к отчёту МПТ ЕС по полевому мониторингу, 2024 г. Указанные значения представляют собой усреднённые результаты полевых измерений, а не номинальные значения, заявленные производителем.
Усовершенствованная подача парообразного хладагента (EVI) — это инженерное решение, которое отличает эффективные тепловые насосы для холодного климата от стандартных моделей. Подача пара хладагента в процессе сжатия позволяет компрессорам EVI достичь двух ключевых преимуществ:
В Технологическом отчёте МЭА по тепловым насосам (МЭА, 2023 г., стр. 84) инжекционный расширительный клапан (EVI) определён как «наиболее экономически эффективное отдельное технологическое усовершенствование для расширения эксплуатационных возможностей воздушных тепловых насосов в холодном климате». В настоящее время EVI является стандартным решением в моделях Mitsubishi Zubadan, Daikin Altherma HT и большинстве вариантов Stiebel Eltron T-Cap.
Даже самый эффективный воздушный тепловой насос для холодного климата в конечном итоге достигнет «точки баланса» — наружной температуры, ниже которой он уже не сможет полностью удовлетворять потребность в отоплении без дополнительного источника тепла. Вместо того чтобы подбирать тепловой насос так, чтобы он обеспечивал 100 % расчётной нагрузки на отопление (что редко бывает экономически целесообразно), большинство специалистов в области энергоэффективности рекомендуют следующий подход:
Для дома в Хельсинки (расчётная температура: −26 °C) температура, соответствующая 99-му процентилю, составляет примерно −18 °C. Подбор воздушного теплового насоса (ASHP) под −18 °C вместо −26 °C обычно снижает первоначальные капитальные затраты на 15–22 %, обеспечивая при этом покрытие 96 % годовых часов без включения резервного источника.
Сертифицированные агрегаты для эксплуатации в холодном климате действительно способны работать при температуре −25 °C, однако их холодопроизводительность при этом значительно снижается. Согласно независимо контролируемым полевым данным Национальной энергетической программы эффективного использования энергии (NEEP) и Агентства по энергетическому переходу Квебека (Transition énergétique Québec, 2024), модели с наилучшими показателями обеспечивали 35–50 % номинальной холодопроизводительности при −25 °C и коэффициент эффективности (COP) в диапазоне 1,6–2,2. Это всё ещё на 60–120 % эффективнее прямого электрического резистивного отопления. Однако при −25 °C практически все агрегаты потребуют как минимум частичной поддержки со стороны электрического нагревательного элемента, теплообменника или газового резервного источника тепла. Любые маркетинговые заявления о работе агрегата на полной нагрузке при −25 °C без уточнений должны быть проверены на соответствие данным испытаний по стандартам AHRI или EN 14825, а не на основании технических брошюр производителя.
Большинство стандартных (не CCHP) тепловых насосов с воздушным источником имеют заводскую настройку блокировки при низких температурах в диапазоне от −15 °C до −20 °C, ниже которой компрессор автоматически отключается для предотвращения повреждений. При температуре −10 °C стандартные модели обычно обеспечивают коэффициент эффективности (COP) 1,8–2,2 и мощность 60–70 %. Для климатических зон, где температура регулярно опускается ниже −10 °C более чем 500 часов в год (например, Чикаго, Оттава, Стокгольм), настоятельно рекомендуется использовать модель, предназначенную для эксплуатации в холодном климате и оснащённую компрессором с технологией EVI. Источник: база данных сертификации производительности по стандарту AHRI 210/240-2023.
Нет. Даже при КПД 1,6 (нижний предел при −25 °C) тепловой насос выдаёт на 60 % больше тепла на кВт·ч по сравнению с электрическим резистивным нагревателем (КПД = 1,0 по определению). Точка окупаемости — при которой эффективность теплового насоса становится не выше, чем у резистивного нагрева — соответствует КПД = 1,0; сертифицированные модели для холодного климата достигают этого значения только при температурах, значительно ниже −30 °C, что выходит за пределы рабочего диапазона любой бытовой системы. При КПД 1,6 годовые расходы на отопление обычно на 35–45 % ниже, чем при использовании резистивного нагрева, в зависимости от местных тарифов на электроэнергию. Источник: МЭА, «Будущее тепловых насосов», 2022 г., глава 4.
NEEP (Партнерство по энергоэффективности на северо-востоке США) определяет холодноклиматический тепловой насос (CCHP) как тепловой насос, обеспечивающий не менее 70 % своей номинальной отопительной мощности при температуре −15 °C. Стандартные воздушные тепловые насосы (ASHP) обычно сертифицированы при +2 °C или +8,3 °C и могут сохранять лишь 40–60 % мощности при −15 °C. CCHP достигают таких показателей за счёт использования компрессоров с инжекцией паров хладагента (EVI), увеличенных теплообменников и регуляторов частоты вращения двигателей. Спецификация NEEP для холодноклиматических тепловых насосов (обновлена в 2024 г.) поддерживает общедоступную базу данных соответствующих моделей на сайте neep.org/emv.
В целом, да, если в вашем регионе наблюдается более 200 часов в год при температуре ниже 5 °C. Более высокая первоначальная стоимость когенерационного теплового насоса (обычно на 500–1200 долларов США дороже стандартной модели) компенсируется улучшенной производительностью при частичных нагрузках в более широком диапазоне рабочих условий. В умеренных климатах (например, в прибрежных районах Великобритании или на Тихоокеанском северо-западе США) преимущество в эффективности меньше, однако расширенный диапазон обеспечивает полезную устойчивость системы. В климатах, где температура редко опускается ниже 5 °C, обычно достаточно стандартного высокоэффективного инверторного воздушного теплового насоса.
Тепловые насосы с воздушным источником для холодного климата, сертифицированные по стандартам NEEP, AHRI или EN 14825, обеспечивают измеримую, подтверждённую в полевых условиях эффективность при температурах до −25 °C, при коэффициенте эффективности (COP) от 1,6 до 2,2 в экстремально низких температурах — что значительно превосходит эффективность резистивного отопления. Разрыв в производительности между стандартными и холодоклиматическими моделями резко увеличивается при температурах ниже −10 °C, поэтому технология компрессора (особенно с внутренним инжекционным охлаждением — EVI) становится решающим фактором при выборе оборудования для северных регионов. Подбор мощности по температуре, соответствующей 99-му процентилю, а не по минимальной расчётной температуре, оптимизирует капитальные затраты, обеспечивая при этом покрытие более чем 95 % годовых часов отопления.
Компания SIDITE Energy предоставляет солнечные водонагреватели и системы тепловых насосов для жилых и коммерческих помещений. Наши энергоэффективные и низкоуглеродные технологии уменьшают выбросы и экономят энергию. Нам доверяют по всему миру уже 19 лет. Узнайте больше.
Промышленный парк Юсин, район Нанху, Цзяксин, провинция Чжэцзян, Китай
Авторские права © 2025 компании SIDITE Energy Co., Ltd. Политика конфиденциальности
EN
Горячие новости