Разберёмся, что представляет собой тепловой насос и какие особенности отличают его от другого современного климатического оборудования.

Термины без стереотипов

На практике даже специалисты иногда используют понятия в упрощённом, «бытовом» смысле. Например, термин «сплит-система» многие автоматически связывают только с настенным внутренним блоком, хотя сплит (от англ. split — «разделённый») — это любая система с разнесёнными наружным и внутренним блоками. Внутренний блок может быть не только настенным, но и кассетным, канальным, напольно-потолочным и т. д.

Схожая ситуация наблюдается и с тепловыми насосами. Распространено убеждение, что «тепловой насос» — это обязательно геотермальное решение. На деле же термин значительно шире и включает разные типы устройств, использующих один и тот же физический принцип.

Принцип работы теплового насоса

Согласно второму началу термодинамики, тепло самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Этот процесс описывается прямым циклом

Карно и лежит в основе работы любых отопительных приборов, которые передают тепло «по естественному направлению». Чтобы перенести тепловую энергию в обратную сторону — от менее нагретой среды к более нагретой — необходимо совершить работу. Такой процесс соответствует обратному циклу Карно и реализуется в парокомпрессионных холодильных машинах и тепловых насосах.

Отсюда следует ключевая особенность теплонасосной установки — она извлекает из окружающей среды (менее нагретой) совершенно бесплатное низкопотенциальное тепло и нагревает им теплоноситель (как правило, воду), направляемый затем в систему отопления или для нужд горячего водоснабжения. Источником теплоты могут служить воздух, грунт, поверхностные воды, а также сбросное тепло (например, на производстве от технологических процессов). Однако низкопотенциальное тепло необходимо собрать и сконцентрировать — именно эту задачу и решает тепловой насос.

Упрощённо: любое вещество, имеющее температуру выше абсолютного нуля, содержит тепловую энергию, которую возможно извлечь и преобразовать для практических нужд с помощью парокомпрессионной машины — например, для нужд систем отопления или горячего водоснабжения (рис. 1).


Рис. 1. Принцип работы теплового насоса и источники низкопотенциального тепла

В зависимости от среды, из которой отбирается теплота, тепловые насосы обычно делят на (рис. 1):

  • аэротермальные «воздух — вода» или «воздух — воздух»;
  • акватермальные «вода — вода»;
  • геотермальные «грунт — вода».

Высокотехнологично и экономично

Тепловые насосы относятся к числу наиболее экономичных устройств в климатической технике по эксплуатационным затратам. Сравнение стоимости 1 кВт·ч полезного тепла при различных вариантах теплоснабжения показывает, что по уровню расходов теплонасосные установки, как правило, уступают только магистральному газу (рис. 2).


Рис. 2. Стоимость 1 кВт·ч при использовании различных источников энергии

При этом даже с учётом развития программ газификации потенциал применения тепловых насосов в России остаётся значительным — как для объектов без доступа к сетевому газу, так и для проектов, ориентированных на снижение эксплуатационных расходов и углеродного следа.

Линейка тепловых насосов IGC вида «воздух — вода»

В 2026 году компания «Информтех» представила линейку тепловых насосов IGC типа «воздух — вода» прямого нагрева в моноблочном и раздельном исполнении.

Тепловые насосы IGC обладают рядом практических преимуществ:

1. Используют экологичный и энергоэффективный хладагент R32, применяемый в современной климатехнике.

2. Обеспечивают работу с внешними источниками тепла — накопительные водонагреватели для систем ГВС, солнечные коллекторные водонагреватели, газовые котлы и другие решения могут быть интегрированы в систему как параллельные источники нагрева (рис. 3).


Рис. 3. Применение теплового насоса IGC совместно со сторонними источниками нагрева

3. Оборудованы встроенным электронагревателем (ТЭНом) для компенсации недостающей мощности и обеспечения требуемой температуры теплоносителя.

4. Режимы нагрева и охлаждения — оборудование может работать круглогодично, обслуживая отопление зимой и подготовку охлаждённого теплоносителя летом.

В моноблочном исполнении тепловой насос оснащён встроенным гидромодулем.

Как правило, он включает циркуляционный насос, пластинчатый теплообменник «хладагент — вода», расширительный бак, предохранительный клапан и систему трубных датчиков.

Если параметры гидравлического контура объекта соответствуют характеристикам встроенного циркуляционного насоса, оборудование может работать без дополнительных компонентов. При недостаточной производительности штатного насоса предусматривают установку внешнего циркуляционного насоса.

Теплоноситель при отрицательных температурах

При эксплуатации моноблока на морозе теплоносителем должен являться раствор гликоля. Концентрацию выбирают исходя из минимальной расчётной температуры наружного воздуха, чтобы исключить риск замерзания контура.

Максимальная температура воды на выходе в режиме нагрева составляют +65°C для системы отопления и +60°C — для системы ГВС. Для системы «тёплый пол» требуется теплоноситель с температурой +29…+35°C (в зависимости от конструкции и условий укладки). Тёплые полы в сочетании с тепловым насосом — один из наиболее выгодных вариантов по эксплуатационным затратам, поскольку низкотемпературный режим повышает эффективность системы.

Управление, защита и диспетчеризация

Система управления ТН IGC предусматривает подключение параллельных источников нагрева (например, газового котла или солнечного коллектора) и корректную работу в комбинированных схемах теплоснабжения. Также реализована защита от замерзания в период отсутствия контроля: при понижении температуры автоматика включает режим нагрева.

Если в конкретных условиях мощности компрессорного контура недостаточно, встроенный электрический нагреватель 3/6/9 кВт компенсирует дефицит и обеспечивает достижение заданной температуры теплоносителя.

В комплект поставки входит проводной контроллер для индивидуального управления.


Рис. 4. Централизованное управление группой тепловых насосов

При необходимости группа тепловых насосов может быть интегрирована в систему диспетчеризации здания (BMS) и управляться по Modbus RTU (рис. 4). Для этого требуется опциональный шлюз (как правило, отдельно для каждого блока).

Нагрев и охлаждение одним устройством

Выбирая тепловой насос IGC для отопления и ГВС, важно учитывать его дополнительную функцию — охлаждение в летний период. Диапазон температур охлаждённой воды (теплоносителя) составляет +5…+25°C. Это позволяет решать задачи отопления и холодоснабжения одним оборудованием, значительно упрощая инженерную концепцию здания.

В заключение хотелось бы отметить, что эффективность и надёжность работы системы с тепловым насосом во многом определяется не только характеристиками оборудования, но и качеством проектирования. Тщательный гидравлический расчёт контура теплоносителя и корректный подбор насосного оборудования, теплоносителя и схемы обвязки позволяют избежать типовых ошибок, обеспечить стабильную работу и комфортные условия для пользователя.