Общие положения
Тепловые насосы повсеместно признаны критически важным инструментом декарбонизации, а их область применения расширилась далеко за пределы бытового и коммерческого секторов, открывая новые возможности для декарбонизации в промышленности всего мира.
В 2025 году мировой рынок тепловых насосов «воздух-вода» оценивался в 4,42 миллиона единиц оборудования, что на 1,3% больше показателя предыдущего года. Если не брать в расчет Китай, крупнейший рынок этого типа оборудования в мире, мировой рынок вырос 7,2% до почти 2,27 миллиона единиц оборудования. Эти цифры отражают две противоположные тенденции: сокращение внутреннего рынка Китая при значительном расширении международного рынка.
Мировой рынок тепловых насосов «воздух-вода» проходит путь, который не назовешь ни гладким, ни прямым. Он переживает сокращение субсидий и компенсаций, ужесточение стандартов эффективности, переход на новые хладагенты и постоянную нехватку квалифицированных монтажников. Эти общие проблемы, актуальные для всех основных рынков, отражают трудности роста отрасли, переходящей от политической обусловленности к коммерческой зрелости.
Одновременно с этим расширяются границы коммерческого и промышленного применения тепловых насосов «воздух-вода», слияния и поглощения перекраивают границы конкуренции, а локализация производства становится важнейшей стратегической задачей.
Анализ рынка
По мере того, как в мире ускоряется переход от ископаемых видов топлива, тепловые насосы «воздух-вода» становятся ключевой технологией для глобального сокращения углеродных выбросов. Опираясь на растущее множество политических мер в области климата и программ финансового поощрения, эта технология закрепилась в бытовом, коммерческом и промышленном секторах.
Тем не менее, степень ее внедрения остается неравномерной, что обусловлено разницей в климатических условиях, энергетической инфраструктуре, экономическом развитии и последовательностью государственной политики, из-за чего проникновение тепловых насосов заметно отличается от страны к стране и от региона к региону, отражая не только уровень зрелости рынка, но и широкий круг проблем глобального энергетического перехода.
В чем преимущество тепловых насосов «воздух-вода»?
По сравнению с грунтовыми тепловыми насосами тепловые насосы «воздух-вода» не требуют бурения скважин и прокладки подземных трубопроводов, что обеспечивает гибкость монтажа и существенно снижает начальные затраты.
На всех основных рынках тепловые насосы «воздух-вода», способные, в зависимости от конструкции, применяться в бытовом, коммерческом и промышленном секторах, обеспечивая обогрев, горячее водоснабжение и охлаждение, пользуются поддержкой в рамках программ поощрения, что укрепляет их статус основной технологии декарбонизации зданий и сооружений.
В Европе тепловые насосы «воздух-вода» прокладывают путь к декарбонизации. Несмотря на проблемы, вызванные политической и экономической нестабильностью, этот путь, опирающийся на научные и технологические достижения, обещает привести к более «зеленому» будущему.
В северных регионах Китая продолжается уверенный рост сегмента экологичного отопления и коммерческих водонагревательных систем, стимулируемый продолжающейся инициативой «От угля к электричеству».
В Австралии приверженность экологическим принципам делает внедрение технологии тепловых насосов естественным шагом, а государственные программы стимулирования способствуют ускорение ее распространения на рынке.
Наружные блоки: моноблоки и раздельная компоновка
Наружные блоки тепловых насосов «воздух-вода» могут иметь моноблочную или раздельную компоновку.
Моноблочные системы больше по размеру. Все основные компоненты в них, такие как компрессор, конденсатор, испаритель, вентили и расширительный бак помещаются внутри единственного блока. Эти системы отличаются простотой монтажа и не требуют прокладки трубопровода хладагента. В некоторых моделях предусмотрен отдельный гидромодуль, в других он встроен прямо в наружный блок. Моноблочные конструкции широко распространены в таких странах, как Германия и Великобритания.
Сплит-системы, в свою очередь, более компактны, но требуют монтажа трубопровода хладагента, для чего необходимы квалифицированные монтажники. Гидромодуль сплит-системы устанавливается внутри помещения и включает в себя теплообменник, вентили, насосы и расширительный бак.
Выбор той или иной конфигурации зависит от устоявшейся местной практики и климатических условий. Считается, что в более холодных регионах существует риск замерзания воды в трубах при установке моноблока на улице, хотя конструкция таких тепловых насосов рассчитана на работу при минусовой температуре. Сплит-системы же выбирают за меньшие габариты наружного блока.
В последнее время предпочтение все чаще отдается более компактным наружным блокам, при этом сплит-системы опережают моноблоки и по показателям энергоэффективности.
В дополнение к традиционным моноблокам и сплит-системам, для удовлетворения специфических требований различных объектов и видов применения на рынке постепенно появляются новые конструкции, такие как параллельные тепловые насосы и тепловые насосы с водяным контуром.
Гибридные системы
Гибридные системы, объединяющие тепловой насос с газовым/мазутным котлом или фотоэлектрическими панелями, работают в режиме теплового насоса при температуре наружного воздуха выше 5-6°С и переключаются на сжигание топлива, когда становится холоднее.
Эта универсальная технология, играющая важную роль в переходе к низкоуглеродному будущему, получает большое распространение, в частности, в здравоохранении и других областях, стремящихся диверсифицировать источники энергоснабжения. Такой фактор, как снижение цен на газ и нефть, способен вызвать еще больший интерес к подобным системам у конечных пользователей.
В условиях изменчивости политики субсидирования в разных странах, гибридные тепловые насосы становятся более коммерчески привлекательными в сравнении с обычными тепловыми насосами «воздух-вода».
В силу таких факторов, как климатический режим, тарифы на электроэнергию и цены на ископаемое топливо, гибридные решения получили широкое распространение в Европе, в то время как для других регионов больше подходят классические тепловые насосы «воздух-вода». Признавая потенциал гибридных решений, почти все ведущие производители инвестируют в их разработку. Перспективность такого оборудования подтверждается европейскими выставками, на которых демонстрируется все больше гибридных систем.
Тепловые насосы для многоквартирных домов
Во многих странах тепловые насосы стали основной технологией отопления для новых стандартных домов, предназначенных для проживания одной семьи, особенно в Европе. Однако процесс переселения в города увеличивает плотность проживания, способствуя росту доли многоквартирных домов.
Типичный европейский дом на несколько семей – это единое здание, состоящее из трех или более жилых блоков и предназначенное для проживания 8-9 человек. Установка тепловых насосов в такие многоквартирные строения создает серьезный и пока не используемой потенциал для масштабной декарбонизации городской недвижимости и, прежде всего, ее теплоснабжения. При этом требуется решить проблему ограниченности пространства для размещения наружных блоков таких систем.
Для решения этой проблемы все более популярными становятся централизованные тепловые насосные системы, обслуживающие сразу множество блоков, что позволяет сократить количество необходимых наружных блоков и упростить техническое обслуживание. Районные энергетические сети, где общая тепловая насосная станция обеспечивает энергией целый жилой квартал или район, представляют собой дальнейшее развитие, предлагая повышенную эффективность и экономию за счет масштаба.
Универсальные внутренние блоки
Разные производители выпустили универсальные внутренние блоки «все-в-одном», предназначенные для обеспечения охлаждения, отопления и горячего водоснабжения. Компактная конструкция этих устройств упрощает монтаж, экономя время и пространство, а также облегчает обслуживание.
В некоторых интегрированных системах гидромодули и связанные с ними баки устанавливаются в помещениях дома, например, на кухне, где не выделяются своим внешним видом среди других бытовых приборов.
В ряде тепловых насосов «воздух-вода» предусмотрен двузонный контроль за счет применения двух отдельных водяных контуров, подающих одновременно воду разной температуры. В регионах с холодным климатом контур с более горячей водой может обслуживать радиаторы отопления, обеспечивая достаточный обогрев без включения большого вентилятора для принудительной циркуляции воздуха.
Контур с водой меньшей температуры при этом обслуживает микротепловентиляторы – компактные устройства, обеспечивающие прецизионную циркуляцию воздуха в помещении. Микровентиляторы работают с очень малой скоростью, потребляют мало энергии и практически бесшумны, создавая при этом устойчивый и комфортный воздушный поток. В результате стабильный микроклимат в помещении поддерживается без шума и сквозняков, характерных для традиционных мощных тепловентиляторов.
Тепловые насосы «воздух-вода» для холодного климата
Исторически в районах с более холодным климатом продажи тепловых насосов «воздух-вода» были невелики, что связано с конкуренцией со стороны других систем отопления и снижении производительности тепловых насосов при чрезвычайно низких температурах.
Однако, современные тепловые насосы «воздух-вода» способны устойчиво обеспечивать обогрев и горячее водоснабжение даже в суровые зимы, предлагая улучшенную функциональность при низких температурах наружного воздуха и прокладывая путь для более широкого внедрения таких устройств в регионах, традиционно получавших тепло за счет ископаемого топлива.
Передовые модели способны сохранять эффективность при температурах до -20°C, а наиболее совершенные системы, использующие улучшенную технологию впрыска паров хладагента, остаются работоспособными даже при -35°C.
Чтобы ускорить развитие в этом направлении, все большее число брендов создают специализированные научно-исследовательские лаборатории в регионах с экстремально низкими температурами, включая Хоккайдо (Япония), Аляску (США), Харбин (Китай) и Норвегию, где реальные зимние условия предоставляют бесценную среду для испытаний.
Находящиеся в разработке и проходящие полевые испытания тепловые насосы «воздух-вода» для сверхнизких температур наружного воздуха демонстрируют работоспособность даже в очень сильные морозы, демонстрируя перспективу дальнейшего продвижения на рынки регионов с экстремально низким климатом.
Теплонасосные водонагреватели «воздух-вода» со встроенным цилиндрическим баком
Тепловые насосы «воздух-вода» со встроенным цилиндрическим баком представляют собой универсальное решение для горячего водоснабжения. Как правило, это устройства мощностью до 3 кВт, использующие хладагент R134a и способные подключаться к фотоэлектрическим панелям для повышения энергоэффективности.
В домах Европы обычно не требуется производство большого объема горячей воды, так она используется, в основном, для душа. Из-за этого на европейском рынке тепловых насосов «воздух-вода» представлены, главным образом, устройства, предназначенные только для обогрева помещений, но есть и модели обеспечивающие и отопление, и горячее водоснабжение. При этом в таких странах, как Франция и Германия растет спрос на модели, предназначенные только для ГВС.
Реверсивные модели с цилиндрическим баком
Реверсивные тепловые насосы «воздух-вода» с цилиндрическим баком обеспечивают и нагрев, и охлаждение, при этом бак ГВС встроен в моноблок. Жарким летом эти устройства могут производить ледяную воду для систем охлаждения или обеспечивать работу горячего водоснабжения, а в остальное время года — осуществлять обогрев.
Эти сложные инновационные системы все чаще устанавливаются в новостройках, что обеспечило им заметное присутствие на рынках таких стран, как Италия и Испания. Напротив, в странах, где бытовые кондиционеры воздуха менее распространены, например, в Германии и Великобритания, реверсивные тепловые насосы на рынке практически не наблюдаются.
Водонагреватели Eco Cute на CO2
Созданная в Япония технология воздушных тепловых насосов демонстрировала устойчивый рост на протяжении двух десятилетий благодаря ведущим местным брендам. Прекрасным примером этой технологии является водонагреватель Eco Cute, созданный в 2001 году как инновационное решение для горячего водоснабжения.
Теплонасосный водонагреватель Eco Cute использует диоксид углерода (CO₂) для производства горячей воды высокой температуры. Хотя из-за применения CO₂, отличающегося высоким рабочим давлением, для таких устройств требуются особо прочные трубопроводы хладагента, что увеличивает начальную стоимость, но превосходные экологические характеристики и способность системы обеспечивать высокотемпературный нагрев перевешивают этот недостаток.
Вступив в третье десятилетие своей истории, Eco Cute утвердился как надежное и эффективное решение, устойчиво работающее по всему миру. В ответ на высокий спрос, ведущие бренды приступили к внедрению на рынок маломощных систем Eco Cute, способных использовать в качестве источника тепла как воздух, так и грунт.
Горячее водоснабжение для коммерческих объектов
В коммерческом секторе все больше объектов заменяют свои традиционные электрические водонагреватели и мазутные котельные мощными тепловыми насосами «воздух-вода». Это особенно характерно для объектов среднего масштаба, таких как жилые комплексы, гостиницы и учреждения здравоохранения. В таких заведениях, как рестораны, салоны красоты и фитнес-центры, набирают популярность тепловые насосы для высокотемпературного нагрева воды, что способствует стабильному росту их доли на рынке.
Основным хладагентом для коммерческих тепловых насосов «воздух-вода» остается R32.
В Европе использование тепловых насосов «воздух-вода» для горячего водоснабжения коммерческих объектов находится на подъеме, несмотря на нестабильность динамики рынка.
В Японии тепловые насосы не только широко применяются для горячего водоснабжения, но и играют ключевую роль в сфере обслуживания: в гостиницах и ресторанах.
В Китае популяризация тепловых насосов «воздух-вода» началась с горячего водоснабжения коммерческих объектов, особенно в районе дельты Янцзы, наиболее экономически развитом и влиятельном регионе страны. Затем технология быстро распространилась на юге Китая. Этот процесс в полной мере демонстрирует значительный вклад технологии теплового насоса в сокращении выбросов CO₂.
Даже в США, где на рынке преобладают тепловые насосы «воздух-воздух» и газовые обогреватели, спрос на горячее водоснабжение коммерческих объектов растет. На таких выставках, как AHR Expo, многие бренды показывают свои новые тепловые насосы. В штатах с активной политикой в области охраны окружающей среды государственные и местные органы власти активно продвигают продукцию, использующую тепловые насосы.
Умные тепловые насосы «воздух-вода»
На рынке систем отопления, вентиляции, кондиционирования и охлаждения (HVAC&R) наблюдается тенденция к разработке продуктов с интеллектуальными функциями. Это справедливо и для мирового рынка тепловых насосов «воздух-вода», где различные бренды улучшают свои модели с помощью интеллектуальных облачных сервисов, позволяющих пользователям удаленно управлять отоплением и горячим водоснабжением.
Системы облачного управления предоставляют такие преимущества, как энергосбережение, комфорт, удаленный доступ и повышение эффективности. Тепловые насосы «воздух-вода», интегрированные с интеллектуальными системами управления энергосетями, обеспечивают гибкость реагирования на спрос благодаря стандартизированному интерфейсу, адаптируя работу на основе сигналов контроллера для оптимизации энергопотребления в режиме реального времени.
Модели, использующие искусственный интеллект (ИИ), идут дальше, анализируя типовые схемы использования помещений, прогнозы погоды и цены на энергоносители, чтобы автономно планировать отопление и горячее водоснабжение, а интеграция реагирования на спрос позволяет динамически перераспределять нагрузку в ответ на сигналы сети, поддерживая стабильность и позволяя пользователям пользоваться преимуществами переменных тарифов на электроэнергию.
Проблема хладагентов
Хотя хладагент R32 широко используется в тепловых насосах «воздух-вода», внедрение R290 также быстро расширяется, особенно в Европе. Благодаря своим свойствам, R290 все чаще применяется в моноблочных системах, о чем свидетельствуют экспозиции на выставках. Однако нехватка квалифицированных монтажников замедлила рост рыночной доли таких систем.
Между тем, хладагенты с низким потенциалом глобального потепления (ПГП), такие как R454C с ПГП 148, привлекают внимание как переходные варианты, предлагающие баланс между соблюдением природоохранного законодательства и требованиями безопасности.
По материалам JARN
