Тепловий насос для офісного центру: розрахунок тепловтрат

Скільки тепла потребує офісне приміщення в орендованому центрі?

Розрахунок тепловтрат — обов'язковий перший крок перед вибором теплового насоса для орендованого офісу. Для прикладу розглянемо офісне приміщення площею ~200 м² із висотою стелі 3 м (об'єм 600 м³), розрахунковою зимовою температурою −22 °C і температурою у приміщенні 21 °C. Параметри огороджень: зовнішні стіни 80 м² з U = 0,4 Вт/(м²·К), вікна 40 м² з U = 1,4 Вт/(м²·К), дах 200 м² з U = 0,25 Вт/(м²·К), кратність повітрообміну 2,0 крат/год.

Результат розрахунку: загальні тепловтрати — 23,48 кВт (23 478 Вт). З них трансмісійні втрати через огорожі — 5 934 Вт (≈25 %), вентиляційні втрати — 17 544 Вт (≈75 %). Висока частка вентиляційних втрат типова для офісів із нормативною кратністю ≥ 2 крат/год. Це означає, що без рекуперації тепла з витяжного повітря більша частина енергії витрачається саме на підігрів свіжого повітря, а не на компенсацію втрат через стіни та вікна.

Чому потужність повітряного теплового насоса при −22 °C критично падає?

Повітряний тепловий насос — найбільш поширене рішення для орендованого офісу, оскільки не потребує геоконтуру чи свердловини. Однак його реальна теплопродуктивність суттєво залежить від температури зовнішнього повітря. За умовами розглянутого прикладу (розрахункова зимова −22 °C) агрегат із номінальною потужністю 30 кВт при стандартній точці A7 (тобто при +7 °C зовні) при −22 °C видає лише 8,25 кВт — зниження на 73% від номіналу. Мінімальна потужність модуляції при цій температурі — 2,47 кВт, діапазон регулювання — 5,77 кВт.

Практичний висновок: для покриття розрахункових тепловтрат 23,48 кВт при −22 °C повітряний тепловий насос номіналом 30 кВт (A7) самостійно не впорається — необхідний або більший агрегат (із запасом на деградацію), або резервний електронагрівник (ТЕН-дорощувач). Саме тому для офісів у кліматичних зонах із розрахунковою температурою нижче −15 °C критично важливо закладати в проєкт бівалентну точку й резервний джерело тепла, а не орієнтуватися лише на номінальну потужність обладнання.

Які фактори визначають вибір системи клімат-контролю для орендованого офісу?

• Тепловтрати та вентиляційне навантаження — як показує розрахований приклад, вентиляційна складова може становити до 75 % загального навантаження; застосування рекуператора тепла дозволяє суттєво знизити цю частку і, відповідно, зменшити необхідну потужність теплового насоса.
• Розрахункова зимова температура — визначає, наскільки реальна теплопродуктивність повітряного ТН відхилятиметься від номінальної; для центральних і східних регіонів України (розрахункова −22 °C і нижче) запас потужності або бівалентна схема є обов'язковими.
• Тип теплового насоса — повітря/повітря (VRF або мультиспліт) монтується без змін у гідравлічній системі будівлі; повітря/вода із фанкойлами забезпечує рівномірний розподіл тепла й охолодження по зонах та підходить, якщо в орендованому просторі вже передбачена водяна розводка.
• Обмеження з боку управителя будівлі — місце розміщення зовнішнього блоку (дах, фасад, технічна зона), допустиме навантаження на конструкції, погодження трас холодоагенту чи трубопроводів у загальних шахтах.
• Режим роботи орендаря — цілодобовий офіс, серверна кімната або шоурум мають різний профіль теплового навантаження, що впливає на підбір потужності й схему автоматики.