Тепловые насосы  NIBE,  система NIBE Uplink

Новым эволюционным этапом в развитии тепловых насосов стало использование инверторной технологии. Отличие инверторного теплового насоса от обычного — в принципе работы основных элементов теплового насоса –  компрессора и автоматики.

В обычном тепловом насосе в процессе стандартного рабочего цикла, хладагент непрерывно перемещается от компрессора к конденсатору, переходя от газа к жидкости и отдавая тепло системе. После того, как температура в помещениях достигнет заданной на термостате, компрессор остановится, давление хладагента сбалансируется, и температуры внутреннего контура выровняются до следующего включения компрессора. Каждый раз, после включения компрессора, начинается новый цикл и система потребляет энергию, чтобы поднять давление и привести хладагент до нужной температуры, прежде чем начнется процесс нагревания. В промежутках между включениями компрессора теплоноситель в системе отопления остывает на несколько градусов, что создает ощутимые перепады температур в помещениях и негативно сказывается на комфорте. Исключение слишком частых пусков компрессора и сглаживание температурных перепадов требует применения довольно больших и дорогих буферных емкостей.

В устройствах с регулируемой скоростью компрессора, или инверторных, цикл хладагента не прерывается, а компрессор работает на разных скоростях в зависимости от температуры источника и тепловой нагрузки. Когда инверторный тепловой насос достигает нужной температуры, он снижает скорость вращения ротора компрессора и поддерживает ее на необходимом уровне. Этот метод работы не только создает комфортный климат, но и избавляет от необходимости применять буферную емкость.

Благодаря изменяемой скорости компрессора, значительно уменьшается количество включений-выключений, повышается срок службы. Но, что особенно важно — инверторные тепловые насосы  имеют ощутимый выигрыш в энергоэффективности. Например,  модель инверторного теплового насоса NIBE F1255, по результатам тестирования проведенного Шведским Агентством Energimyndigheten, была признана лучшей в категории «Самый высокий годовой коэффициент преобразования (SCOP)» [Подробно о тестировании в журнале «Тепловые насосы» №4, 2014]. Так, годовой коэффициент энергоэффективности SCOP у инверторного NIBE F1255 составил: при напольном отоплении SCOP=5, при радиаторном отоплении SCOP=4,1, что существенно выше ближайшего по результатам теплового насоса Viessmann Vitocall 343-G с SCOP равным 4,8 и 3,7 соответственно.

Инверторные тепловые насосы хорошо известны европейскому покупателю. Например, шведская компания NIBE, с 2010 года предлагала на рынке инверторные грунтовые тепловые насосы модели F1127 и F1227. В настоящее время их сменили новые улучшенные модели F1255 и F1155, поступившие в продажу с конца 2013 года.

Рассмотрим некоторые особенности работы инверторного теплового насоса на примере грунтового теплового насоса NIBE F1255-16,  максимальной тепловой мощности 16 кВт. Эта модель имеет встроенный бак для приготовления горячей воды емкостью 180 литров.  Для рассмотрения выбран тепловой насос, установленный в Киевской области и подключенный через Интернет к серверу NIBE Uplink, что позволяет  отслеживать режимы работы теплового насоса за все время с момента запуска и получать результаты наблюдений в удобном графическом виде. Тепловой насос используется на отопление и горячее водоснабжение, пиковым догревателем является газовый котел, который работает под управлением теплового насоса.

Для того чтобы получить доступ к системе дистанционного управления NIBE Uplink, необходимо зарегистрироваться на сайте www.nibeuplink.com и ввести уникальный код соединения, который генерирует сам тепловой насос. Владелец теплового насоса имеет возможность открыть доступ к данным о своем тепловом насосе для других зарегистрированных пользователей NIBE Uplink, чем мы, с разрешения владельца, и воспользовались.

На главной странице NIBE Uplink, благодаря интуитивно понятным  пиктограммам, очень компактно отображена основная информация о работе системы отопления (Рисунок 1).

Здесь пользователь может быстро узнать температуру в помещении, температуру наружного воздуха и температуру в баке горячей воды. Рядом, также при помощи пиктограмм, отображается текущий режим работы теплового насоса. Для того чтобы получить более подробную информацию о работе теплового насоса достаточно навести на условное обозначение компрессора, насоса рассольного контура  или насоса отопления.

Чтобы просмотреть все параметры в табличном виде нужно перейти в меню «Информация».  В этом разделе можно получить информацию о температурах рассола контура источника, времени работы компрессора, температурах и давлениях фреонового контура, расчетных температурах потока для различных климатических зон, которыми управляет контроллер теплового насоса и другими параметрами.

Узнать о возможных сбоях в работе теплового насоса, например пропадания электричества, можно в меню «Сигнализация» (Рисунок 2).

В случае пропадания электричества система NIBE Uplink автоматически отправляет уведомление владельцу на его электронную почту. Наиболее удобный способ наблюдения за работой теплового насоса и системы в целом находится в меню «История».  Здесь на одном графике можно увидеть, как изменялись основные параметры системы, например,  температура в доме и температура на улице, в течение последнего дня, недели, месяца и даже года (Рисунок 3).

По приведенным графикам мы можем увидеть, как тепловой насос изменяет частоту компрессора, подстраивая свою мощность под потребности дома. Так при частоте компрессора 20 Гц тепловой насос NIBE F1255-16  отдает тепловую мощность порядка 4 кВт, а при частоте 102Гц – порядка 16 кВт. Из графика видно (Рисунок 4), что при температуре на улице около нуля градусов,  тепловой насос работает со средней частотой компрессора 77 Гц, то есть примерно на 75% от своей максимальной производительности.

На графике изменения частоты компрессора видны кратковременные понижения частоты. В это время тепловой насос грел воду в собственном бойлере, и компрессор работал на частоте 35 Гц. В течение всего дня тепловой насос поддерживал комфортную для владельца температуру в доме 24 градуса, компрессор не выключался, и частота компрессора ни разу не опустилась ниже 20 Гц.  Из рассмотрения этих данных можно сделать вывод о том, что рассматриваемый тепловой насос NIBE F1255-16 работает правильно: корректно подстраивает свою мощность под тепловую потребность дома, точно поддерживает заданную температуру в помещениях и не допускает частых выключений компрессора.