Виктор Борисов (victorborisov) wrote,
Виктор Борисов
victorborisov

«Кондиционер как единственный источник тепла не работает!»


После моей публикации о том, как я уже 5 лет обогреваю свой загородный дом с помощью кондиционера, появился ещё один специалист, который решил показать, что обогреваться только кондиционером нельзя. Мне уже несколько человек прислали ссылку на его пост, а я предложил этому специалисту приехать в гости (я оплачиваю дорогу) и наглядно доказать, что мой кондиционер не может быть единственным отопительным прибором в доме.

Но, к сожалению, как это обычно бывает в подобных ситуациях — эксперт начал вертеться как уж на скороводке, когда ему указали на его ошибки и в конечном итоге решил не приезжать. Давайте детально разберём ошибки, которые совершил наш специалист. Поехали!

А ещё я расскажу о том, что происходит с кондиционером при уличной температуре -30 градусов по Цельсию!



Полный текст статьи эксперта можно посмотреть вот здесь. Я не буду касаться того, что он указывает КПД больше 100% тем самым ещё сильнее вводя в заблужение читателей. Разберём основые факты.

Во-первых, автор допускает ошибку подсчёта экономии в рублях без учёта региона эксплуатации. В России есть такой регион, называется он Иркутская область, электричество там стоит 70 копеек за 1 кВт·ч. Делайте что угодно, но ни один кондиционер (тепловой насос) при такой копеечной стоимости электроэнергии не окупится никогда. Поэтому окупаемость напрямую будет зависеть от тарифов на электроэнергию в месте установки.

Во-вторых, любой человек знает, что указанная номинальная теплопроизводительность у кондиционеров приводится для температуры +7°C. И только дурак посчитав теплопотери своего дома для -20°C купит модель кондиционера, которая обеспечит такую теплопроизводительность при +7 градусах. Потому, что нужно покупать модель, которая обеспечит теплопроизводительность достаточную для компенсации теплопотерь при -20°C.

В третьих, автор не знает, что циклы разморозки длятся несколько минут и всегда учитываются в общей теплопроизводительности.

После прочтения текста автора становится очевидно, что кондиционерами для обогрева он никогда не пользовался и вряд ли вообще видел подобные кондиционеры вживую, а всех вокруг обвиняет в заказухе и проплаченности. После того, как я предложил автору приехать и наглядно указать на мои заблужения — он завертелся как уж на скоровородке. Жаль, а я так хотел ему помочь сделать разоблачение всех, кто отапливается с помощью кондиционеров. Не буду перегружать публикацию цитатами автора, можете их сами найти по ссылке выше.



Напомню, что мой кондиционер совсем не мощный и из среднего ценового сегмента. В 2013 году он стоил 120 тысяч рублей. За 5 лет он мне сэкономил 160 тысяч рублей на отоплении. Вот если бы у меня был Zubadan от Mitsubishi Electric — да, в таком случае можно сказать, что у меня дорогой кондиционер. Но я не олигарх и выбирал бюджетные решения. Теплопроизводительность моей модели 4 кВт при -20 градусах.

Дом у меня не переутеплён и имеет нормальные показатели по энергоэффективности (приведенное сопротивление теплопередаче стен R=3,6). До пассивного дома ему очень далеко.

У меня есть отдельная принудительная приточная вентиляция с автоматикой, но любой школьник знает, что приточная вентиляция не является отопительным прибором. Я же уделяю огромное внимание чистоте и качеству воздуха, которым мы дышим. Поэтому уличный воздух, необходимый для дыхания людей, подогревается обычным электрическим ТЭНом с максимальной мощностью 1,25 кВт. К системе отопления приточная вентиляция не относится (а многие вообще без приточной вентиляции живут и ничего).


А теперь самое интересное. Через несколько дней после той самой публикации про пятилетний опыт эксплуации кондиционера, как основного и единственного отопительного прибора в моём загородном доме, произошло событие, которое все очень долго ждали: впервые за 5 лет эксплуатации в нашем районе стрелка термометра опустилась ниже температуры -25°C. И у нас появилась возможность узнать, при какой температуре кондиционер перестаёт работать и греть дом.

Я собрал для вас вот такой график температуры внутри, снаружи и энергопотребления всего дома (исходные данные: Wireless Tags, ESPMeteo, Smappee). Это специальный эксперимент, показывающий, что мой расчёт был верным и я купил кондиционер, теплопроизводительность которого 4 кВт при -20°C на улице. С учётом теплопотерь моего дома, этого достаточно для поддержания в доме температуры +22°C.


Эксперимент проводился 25-27 февраля 2018 года. Уличная температура снижалась до -28°C. В доме никого нет, приточная вентиляция отключена. В доме работает электроника (роутеры, камеры), холодильник, накопительный водонагреватель в режиме ожидания. Если полностью отключить кондиционер, то дом за сутки без людей потребляет 4 кВт·ч электрической энергии (постоянное потребление дома 150 ватт).

Как можно видеть из графика, ровно за сутки (26 февраля), когда температура на улице не поднималась выше -10°C на поддержание в доме температуры +19 градусов потребовалось всего 32 кВт·ч электрической энергии. Из которых кондиционер израсходовал 28 кВт·ч. В рублях по нашему тарифу это менее 90 рублей. За сутки, когда на улице в среднем -15 градусов, а в доме +19.

Кстати, обратите внимание, что из-за высокой теплоёмкости газобетонного дома, кондиционер в режиме поддержания температуры фактически «старт-стопит», а не работает постоянно! То есть из 24 часов за сутки, более 10 часов он находился в выключенном состоянии.

Но в ночь с 26 на 27 февраля уличная температура опустилась сильно ниже, чем -20 градусов (официальный рабочий температурный диапазон моего кондиционера при работе на обогрев: от -20 градусов и выше). По пилообразному графику хорошо видно, что уже при -25 градусах теплопотери дома стали превышать теплопроизводительность кондиционера. Никаких чудес, по графику можно видеть, что при этом и снизилось энергопотребление кондиционера — если его номинальный ток 10А, то при -20 он снизился до 9А. А как только температура на улице упала до -27 градусов кондиционер уже не смог заниматься переносом энергии с улицы в дом. Его потребление упало до 5А, теплоотдача стала менее 1 кВт, а теплопотери продолжали увеличиваться.

Я решил прекратить издевательства над кондиционером и утром 27 февраля поехал смотреть в каком состоянии находится кондиционер. Поскольку температура в доме уже сильно просела, то нужно было её вернуть в норму, поэтому я достал из шкафа старенький тепловентилятор мощностью 1 кВт и включил его чтобы не допустить более сильного остывания дома. Одновременно в этот момент температура на улице поднялась выше -27 градусов и кондиционер снова смог выйти на рабочий режим с номинальным потреблением 2 кВт (и теплопроизводительностью 4 кВт).



Что в итоге
Кондиционер в моём доме является единственным отопительным прибором уже в течение 5 лет. Если температура на улице выше -25 градусов, то кондиционер способен поддерживать в доме температуру +22. При это потребляя 2 кВт электрической энергии и отдавая теплом 4 кВт. Это уже в 2 (!) раза выгоднее, чем просто обогреваться электричеством. Если на улице теплее, то обогрев с помощью кондиционера ещё более выгоден (вплоть до 4 раз, если на улице температура +7 градусов). Если холоднее, чем -25°C — ну извините, кондиционер официально только до -20°C может работать на обогрев, включайте тепловентилятор за 350 рублей. Но такие холодные дни для Московской области большая редкость. Обратите внимание, что я ждал 5 лет, чтобы выяснить предельную температуру, при которой мой кондиционер может работать на обогрев.

Напомню, что кондиционер я установил не только для экономии на отоплении, но и потому, что у меня полностью отсутствует магистральный газ и есть лимит по выделенной электрической мощности (всего 5 кВт на одной фазе). И за 5 лет я сэкономил на отоплении больше, чем стоил сам кондиционер.



Ещё я не так давно переставил в загородным дом ватт-метр HN-PM1, о котором писал в прошлом году, чтобы иметь максимально детализированную статистику по потреблению кондиционера (график выше взят из Smappee, который измеряет потребление энергии всего дома). Смотрите какая красота на детализированном графике: видим напряжение и ток, видим как электроника кондиционера в течение рабочего цикла меняет частоту компрессора, и видим как быстро происходит цикл разморозки. Заодно ватт-метр измеряет температуру и влажность на улице. Как соберу побольше интересной статистики — обязательно с вами поделюсь.



И поменьше слушайте всяких диванных экспертов из интернета, которые не имеют практического опыта. Я тоже пытался прислушиваться к их советам, когда в 2012 году впервые столкнулся со строительством. Из-за таких советчиков и лишний кирпичный цоколь сделал (они говорили, что газобетон будет сосать влагу и намокнет — это ошибка) и воздуховоды избыточного диаметра установил (они говорили, что будет шум — и это ошибка) и многое многое другое.

Напомню, что моё предложение для автора статьи указанной выше остаётся открытым. Не уверен, что он приедет, поскольку автор YouTube канала «Тепло-вода», который также утверждал, что тепловым насосом отапливаться не выгодно, едет ко мне уже второй год...



Кстати, если вы не забыли, то я недавно делал репост статьи от Дениса, который тоже отапливает свой дом в котором они живут постоянно, только с помощью кондиционеров. У них конечно не такой большой опыт эксплуатации, как у меня, но два отопительных сезона они провели не только в тепле, но и при этом не разорились на отоплении.




Со всеми публикациями о том, как был построен мой дом можно ознакомиться здесь (более 70 материалов в хронологическом порядке). По этой же ссылке вы найдёте всё, что касается системы отопления с помощью кондиционера: от монтажа до ежегодных отчётов по эксплуатации.


Литература для самостоятельного изучения:
MHI Service Manual: HYPER INVERTER PACKAGED AIR-CONDITIONERS (Split system, Air to air heat pump type)
Спецификация по теплопроизводительности для моей модели FDC71VNX при различных температурах воздуха



Остались вопросы? Задавайте их в комментариях!

И не забудьте подписаться на мой блог, чтобы не пропустить новые статьи!

Tags: делюсь опытом, дом, кондиционер, отопление, статистика, строительство, тепловой насос, электричество, энергоэффективность
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 675 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

Bestfregimus

March 24 2018, 07:31:15 UTC 8 months ago Edited:  March 24 2018, 07:42:48 UTC

  • New comment
ЖЖ мне подбросил ссылку на Ваш пост. Спасибо, чрезвычайно интересно подумать о термодинамике процесса. Действительно, эффект не очень интуитивный, потому что нам (ну, тем кто физику учил, во всяком случае), вдолблено про максимально возможную эффективность тепловой машины, цикла Карно и т. д. Первая реакция — ну невозможно же, вечный двигатель и все такое прочее!

Меж тем, это ограничение, на интуитивном опять же уровне, в данном случае на невозможность получения большей работы, чем затрачено на привод теплового насоса, из разницы температур дома и на улице. То есть те "лишние" 3 кВт.ч, перекачанные насосом при затрате 1 кВт.ч энергии, Второй закон запрещает превратить обратно в 1 кВт.ч, скажем, электроэнергии — иначе бы вышел вечный тепловой двигатель. Но этот избыток при, скажем для примера, 300К в доме и 260К на улице дает максимальную тепловую эффективность цикла Карно всего лишь в 260/300, явно и не близкую даже к необходимой теоретической эффективности в 1/3, нужной для превращения 3 кВт.ч тепла "обратно" в 1 кВт.ч работы, т. е. ограничению, накладываемому Вторым законом. Так этот кажущийся парадокс легко разрешить даже без расчета, на пальцах.

Расчет с термодинамическими выкладками: https://dothemath.ucsd.edu/2012/06/heat-pumps-work-miracles/ Теоретическая эффективность теплового насоса несколько выше, чем та, что реально получается: "For instance, the theoretical efficiency of a heat pump operating between 293 K indoors (20°C, or 68°F) and freezing outside is 293/20 = 14.7, while a frigid −20°C (−4°F) would only allow a theoretical efficiency of 7—half as good." Выходит, что в случае, близком к Вашему (20°C внутри, −20°C снаружи) эффективность реального устройства где-то вполовину максимальной. Вполне ожидаемая цифра, учитывая потери из-за неадиабатичности реального компрессора, трения, неидеального мотора, теплообмена между фреоном и средой при его транспортировке по трубкам, и много понемногу еще где, наверное.

Мы тоже такой штукой и обогреваемся, и охлаждаемся. В наших краях мороза не бывает, так что это еще более эффективно, чем в холодном климате. Ноя как-то никогда не задумывался о его термодинамике, просто знал, как факт, что он экономичнее, а так греет, да и ладно. Благодаря случаю вот пришлось разобрать термодинамику. Не ожидал, честно, что тепловой насос настолько эффективен — думал, ну, может, раза в 1,5. А оказывается, при наших здешних температурах, раз примерно в 7! Ого!
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →