Повітряний тепловий насос зберігає працездатність до −25 °C, але фізику не обдуриш: що холодніше надворі, то менше тепла він видає і то більше його потребує будинок. Ці дві криві рухаються назустріч одна одній і в певній точці перетинаються. Саме навколо цього перетину будується бівалентна схема опалення — зв’язка теплового насоса з котлом, у якій кожне джерело вмикається тоді, коли працює найвигідніше. Найчастіше такий гібрид збирають у будинках, де котел уже встановлений і ще чесно служить.
Точка бівалентності: де перетинаються дві криві
Точкою бівалентності називають зовнішню температуру, за якої тепловіддача насоса ще впритул покриває тепловтрати будинку; в літературі трапляється й назва «точка рівноваги». Тепліше за цю позначку насос опалює сам. Холодніше — самотужки вже не встигає, і різницю має компенсувати друге джерело: газовий, електричний чи твердопаливний котел.
Днів, коли мороз тримається нижче від цієї точки, за сезон набирається небагато, тож більшу частину зими базове навантаження несе насос, який з однієї кіловат-години електрики віддає в систему в кілька разів більше теплової енергії. Саме тому гібрид економічно виправданий навіть тоді, коли котел лишається в схемі назавжди. Звідки береться цей виграш, детально пояснює принцип роботи теплового насосу.
Точка бівалентності — величина не паспортна, а проєктна, і її можна зсувати. Утеплення будинку зменшує тепловтрати — точка опускається. Перехід системи на нижчу температуру подачі теж грає на боці насоса. Зрештою, можна закласти потужнішу модель. Завдання проєктувальника — знайти баланс, за якого насос покриває основну частину сезону, але не простоює переоціненим у м’яку погоду.
Коли бівалентна схема опалення доречна
Універсальної відповіді немає — усе вирішують стан будинку, котла та електромережі. Гібрид виправданий, коли справний котел уже встановлений і списувати його передчасно. Коли будинок має великі тепловтрати, а радіатори розраховані на високу температуру подачі, яку насосу взимку тримати невигідно. Коли виділеної електричної потужності не вистачає для насоса, здатного самотужки закрити піковий мороз. Нарешті, бівалентність — зручний шлях поетапної модернізації: спершу насос забирає базове навантаження, а після утеплення будинку від котла відмовляються остаточно. Окремий випадок — твердопаливний котел: у зв’язці з насосом він перетворюється зі щоденного обов’язку на джерело для найхолодніших тижнів, і дров за сезон іде відчутно менше.
Якщо ж котел доживає останні сезони, а будинок нормально утеплений, чесніше одразу порахувати повну заміну газового котла на тепловий насос: моновалентна система простіша, і доглядати одне джерело легше, ніж два.
Як автоматика ділить роботу між джерелами
Зв’язкою керує контролер теплового насоса. Він стежить за зовнішньою температурою, температурою подачі та кривою опалення і сам вирішує, коли будити котел, — жодних ручних перемикань і походів у котельню. У налаштуваннях закладено три базові сценарії:
| Режим | Вище точки бівалентності | Нижче точки бівалентності |
|---|---|---|
| Альтернативний | Працює тільки насос | Насос зупиняється, все навантаження бере котел |
| Паралельний | Працює тільки насос | Насос працює далі, котел докладає різницю |
| Частково паралельний | Працює тільки насос | Джерела працюють разом, а в найглибший мороз лишається сам котел |
Для газового чи електричного котла зазвичай обирають паралельний сценарій: насос не зупиняється й далі виробляє основну частину тепла, а котел лише догріває теплоносій до потрібної температури. Альтернативний режим доречний там, де нижче певної позначки насос експлуатувати невигідно, — скажімо, у старих високотемпературних радіаторних системах, яким у мороз потрібна справді гаряча подача.
На практиці це виглядає буденно: у морозну ніч контролер бачить, що температура подачі відстає від розрахункової кривої, і запускає котел; щойно надворі теплішає, догрів так само непомітно вимикається. Мешканці зміни джерел не відчувають — у кімнатах стала температура, а втручання людини зводиться до сезонного сервісу обох джерел.
У Thermia логіка догріву вбудована в штатний контролер: повітряний тепловий насос Thermia iTec автоматично підключає і відключає додаткове джерело за фактичною потребою будинку, тож власникові достатньо раз задати бажану кімнатну температуру. Сезонна ефективність повітряних моделей лежить у межах SCOP 3–5, тому автоматика тримає насос у роботі якнайдовше, а котел будить лише в пік холодів.
Окрім планового догріву, котел у бівалентній зв’язці виконує ще одну роль — резервну. Якщо насос зупиниться через збій електромережі чи на час сервісу, контролер переведе навантаження на другий контур, і будинок не вихолоне. Для власника це аргумент не менш вагомий, ніж економія: система з двома джерелами не має єдиної точки відмови.
З чого починається робочий гібрид
Наш об’єкт: Thermia Solid 26 на Троєщині
У будинку площею 400 квадратних метрів встановлено тепловий насос потужністю 26 кВт. Будинок опалюється теплою підлогою, насос працює на опалення та гаряче водопостачання.
З розрахунку. Потрібні фактичні тепловтрати будинку, температурний графік системи опалення й характеристика конкретної моделі — з них визначають точку бівалентності та вибирають сценарій для котла. Помилка в будь-який бік неприємна: надміру потужний насос працюватиме короткими циклами і швидше зношуватиметься, заслабкий — перекладе на котел завелику частку сезону. Компанія «Новітерм» постачає теплові насоси Thermia в Україну з 2007 року і підбір бівалентних схем починає саме з теплотехнічного розрахунку, а не з каталогу. Правильно порахований гібрид — це не компроміс, а план: сьогодні насос знімає з котла базу, завтра лишається в будинку сам.