Главная
Статьи
CO2 (R744) в тепловых насосах для ГВС: транскритический цикл, газоохладитель, экономика

Нужен быстрый подбор? Напишите в чат

Инженер на связи 24/7. Отвечаем обычно за ~1 минуту.

Оперативно проконсультируем, просчитаем, подберем. Пиши...

CO2 (R744) в тепловых насосах для ГВС: транскритический цикл, газоохладитель, экономика

Тепловые насосы · Хладагенты · ГВС · 25 июня 2026 · 18 мин. чтения

CO2 (R744) в тепловых насосах для ГВС — единственный массовый хладагент, который греет воду до +85…+90 °C без электродотопа, сохраняет COP 3,0-4,2 при наружных −15 °C и имеет GWP=1 (против 1430 у R134a и 2088 у R410A). Транскритический цикл с газоохладителем меняет правила подбора: вместо конденсатора — противоточный теплообменник с большим температурным глайдом, вместо ТРВ — высокоточный электронный регулятор давления газохолодильника. Эта статья — про реальную инженерию: где CO2-ТН экономически оправдан, где провалит COP, какое оборудование подходит для МКД и гостиниц, и сколько это стоит в РФ в 2026.

Кратко о CO2-тепловых насосах

Транскритический цикл — давление на стороне нагнетания 90-120 бар, выше критической точки CO2 (73,8 бар / +31,1 °C). Вместо конденсации идёт изобарное охлаждение сверхкритической газовой фазы в газоохладителе.
Температура подачи ГВС — стабильно +85…+90 °C без электродотопов, что снимает риск легионеллы (по СП 30.13330.2020 раз в неделю нужно +70 °C на весь объём).
COP при −15 °C наружного и +60 °C ГВС — 2,8-3,2 (Mitsubishi QAHV, Mayekawa Unimo, СанДен Eco-Cute). При +7 °C наружного — 3,8-4,5.
Узкое место — обратная вода в газоохладитель должна быть холодной, +10…+15 °C. На рециркуляционных схемах МКД с +50 °C обраткой COP падает на 35-45%.
Цена 1 кВт — 95-180 тыс. ₽ для агрегатов 30-90 кВт против 35-60 тыс. ₽ у R410A/R32 моноблоков. Окупаемость 5-9 лет за счёт экономии электричества и отказа от дотопов.
Применение в РФ — гостиницы, фитнес-центры, общежития, прачечные, молокозаводы. Для отопления низкотемпературного (тёплый пол +35 °C) R744 теряет преимущество — там выгоднее R32 или R290 (пропан).
Бренды на рынке РФ — Mitsubishi Electric QAHV, Mayekawa Unimo-AW, SCM Frigo, Carel (контроллеры и ТРВ), Danfoss (вентили и датчики P/T), отечественные — НТЦ «Холодильная техника», «Остров» (на R744 в стадии пилотов).

Почему именно CO2, а не R290 или R32

После Кигалийской поправки к Монреальскому протоколу (вступила в силу 01.01.2019, ратифицирована РФ 03.10.2020) хладагенты ГФУ с высоким GWP постепенно выводятся из обращения: R404A (GWP=3922) уже фактически запрещён в новом оборудовании, R410A (GWP=2088) и R134a (GWP=1430) ограничены квотами импорта. Производители выбирают между тремя «чистыми» путями: углеводороды (R290 пропан, R600a изобутан), R32 (GWP=675, формально ещё ГФУ, но в 3 раза «чище» R410A) и CO2 (R744, GWP=1).

Для ГВС-применений CO2 имеет фундаментальное физическое преимущество перед всеми остальными — критическая точка лежит ниже типичных температур подачи (+31,1 °C против +90 °C у R134a и +96 °C у R290). Это значит, что нагнетательная сторона работает в сверхкритическом режиме, а сам процесс отдачи тепла идёт с большим температурным глайдом (например, +90 °C → +35 °C), идеально подходящим под нагрев воды от +10 °C на входе до +85 °C на выходе. У классических хладагентов конденсация идёт почти изотермически, и для нагрева на 60-70 К приходится перегревать газ или ставить несколько ступеней.

Второе преимущество — экологическое и регуляторное. CO2 не горит, не токсичен (хотя при концентрации >5% объёма вытесняет кислород — нужна вентиляция машзала и сигнализация), не требует квот по Монреальскому/Кигалийскому, не подлежит обязательной утилизации спецорганизациями. Для объектов в жилом фонде, гостиницах, общественных зданиях это критично — R290 (пропан) ограничен по заряду 150 г на контур согласно EN 378-1:2016 и ГОСТ 12.2.142, что не позволяет строить установки крупнее 8-12 кВт.

Третье преимущество — низкотемпературные характеристики. CO2-ТН не теряют производительность при −20…−25 °C наружного воздуха так, как теряют R410A-моноблоки (у последних COP падает до 1,5-1,8 и часто переходят на электродотоп). У Mitsubishi QAHV паспортный COP при наружных −25 °C / ГВС +65 °C — 2,3, что для РФ-климата принципиально.

Транскритический цикл — как это работает

В классическом субкритическом цикле (R410A, R134a, R32) хладагент в конденсаторе меняет агрегатное состояние газ→жидкость при ~постоянной температуре. Кривая P-h-диаграммы имеет характерный «горб», и линия конденсации идёт горизонтально внутри двухфазной области. Для CO2 это невозможно: при типичных температурах источника +30…+90 °C и давлениях 80-130 бар хладагент находится выше критической точки и не имеет границы фазового перехода — это сверхкритический флюид со свойствами и газа, и жидкости одновременно.

Цикл выглядит так: компрессор сжимает газообразный CO2 с +5 бар / −5 °C до 100-120 бар / +120…+140 °C. Дальше газ идёт в газоохладитель (gas cooler — не «конденсатор», термин принципиально другой), где отдаёт тепло воде ГВС, охлаждаясь до +35…+40 °C при том же давлении 100-120 бар (изобарное охлаждение). После этого — электронный регулятор давления газоохладителя (HPV — high-pressure valve, или EEV), который сбрасывает давление до 30-40 бар и одновременно расщепляет поток на жидкость и пар. Жидкость идёт через испаритель (с воздуха или гликоля), пар напрямую через ресивер обратно в компрессор. Часто между ними ставят внутренний теплообменник (IHX) — он подогревает пар перед компрессором за счёт охлаждения сверхкритической линии, что даёт +5-12% к COP.

Ключевая особенность подбора — оптимальное давление газоохладителя зависит от температуры воды на входе. Для холодной воды +10 °C оптимум 95-100 бар, для +30 °C обратки — 115-125 бар. Контроллер (Carel pCO5+ или Danfoss EKE) считает оптимум в реальном времени и регулирует HPV. Это даёт +15-20% COP относительно фиксированного давления, и без такого контроллера CO2-ТН вообще не имеет смысла строить.

Глайд температуры на газоохладителе — главное технологическое отличие. Если у R410A конденсация идёт условно «на одной температуре» +50 °C и противоток с водой даёт LMTD ~10-15 К, то у CO2 идёт линия охлаждения от +120 °C на входе до +35 °C на выходе. Вода в противотоке идёт от +10 °C до +85 °C. Локальный ΔT по длине теплообменника — 5-15 К, очень равномерно. Это позволяет получать температуру воды +85 °C при наружных −10 °C без проблем с COP.

Газоохладитель — главный теплообменник системы

Газоохладитель в R744-ТН — это не конденсатор. Геометрически и материально это противоточный аппарат с очень высокими требованиями к чистоте противотока (отклонение от истинно противоточной схемы убивает разницу температур). Типы конструкций для коммерческого/промышленного класса:

Паяные пластинчатые из нержавейки AISI 316L — Alfa Laval CB60H-2 / CB76H-2, Kaori K071HE (специально под R744, давление до 140 бар PED CAT IV). Применяются на агрегатах 15-90 кВт. Цена паяного блока 280-650 тыс. ₽ за пакет на 60 кВт.
Печные сварные (semi-welded) — Kelvion GBH 700-CO2, SWEP B649 CO2-edition. Высокая ремонтопригодность, выдерживают 130-150 бар. Цена выше паяных на 30-50%.
Micro-channel coaxial (труба в трубе) — Mitsubishi MZH для бытовых Eco-Cute. Самый компактный вариант на малые мощности 4-12 кВт. Не разборный.
Кожухотрубные с гладкой нержавеющей трубой — на мощностях >120 кВт (Mayekawa Unimo-AW, Star Refrigeration). Корпус AISI 316L, трубный пучок AISI 316L или Cu-Ni 90/10. Цена в 2-3 раза выше пластинчатых, но ремонтопригодность близка к 100%.

Материалы пластин — только AISI 316L или выше, поскольку давление 120-140 бар требует прочности, а сторона воды контактирует с городской водой с хлором (для AISI 304 это запретно — см. отдельную статью про материалы и коррозионную стойкость теплообменников). Уплотнения для разборных аппаратов не используются — давление 140 бар несовместимо с EPDM/NBR; только паяные, сварные или печные конструкции.

Скорости воды в каналах газоохладителя — 0,8-1,4 м/с, выше типичных 0,5-0,8 м/с для классических ИТП. Это снижает риск накипи и даёт более равномерный коэффициент теплопередачи, но требует более жёсткой водоподготовки. Жёсткость подпиточной воды — не более 1,5 °Ж по ГОСТ 31954-2012, иначе через 2-3 сезона газоохладитель закоксуется накипью (см. наш разбор по накипи в подогревателях).

Испаритель — воздушный или гликолевый

На испарителе R744 работает в обычном (субкритическом) режиме — кипение жидкого CO2 при +5…+10 бар / −5…−40 °C. По типу источника тепла различают:

Air-source (воздух-вода) — испаритель оребрённый, обдувается вентиляторами. Основная масса коммерческих CO2-ТН именно такие: Mitsubishi QAHV (40 кВт), Mayekawa Unimo-AW (30-150 кВт), SCM Frigo NeoEnergy (15-100 кВт). Проблема — обмерзание оребрения при наружных 0…+5 °C с высокой влажностью, требуется регулярный режим оттайки реверсом или горячим газом.
Brine-to-water (гликоль-вода) — испаритель пластинчатый, на пропилен-/этиленгликоле от грунтовых зондов или скважин. COP стабильнее и выше в среднем (нет циклов оттайки), но капвложения в геополе 35-70 тыс. ₽ за каждый кВт тепла. Для МКД редко окупается, для гостиниц и санаториев — да.
Water-source — испаритель пластинчатый/кожухотрубный на стороне канализационных стоков, серой воды, грунтовых вод. Применяется в фитнес-центрах с большим оборотом тёплой воды, прачечных, аквапарках. Дешевле геополя, но требует ТЭО по доступности источника.

Подбор испарителя под CO2-ТН имеет особенности по сравнению с обычным фреоновым: масса заряда хладагента в 2-3 раза меньше при той же мощности (плотность жидкой фазы CO2 при −5 °C — около 925 кг/м³ против ~1230 кг/м³ у R134a), и распределение потока по каналам — критично. Подробнее про эту специфику разобрано в материале «Испаритель в составе чиллера/ТН: нюансы подбора и эксплуатации».

Для воздушных испарителей CO2-ТН типичный шаг оребрения — 4-6 мм (против 2-3 мм у фреоновых), потому что в Mid-Russian климате гарантируются 50-80 циклов обмерзания за сезон, и при шаге 2 мм межрёберное пространство закупоривается льдом за 25-40 мин работы при наружных +1…+3 °C 90% влажности. Производители подбирают оребрение под средневзвешенный климат региона: для Москвы/СПб обычно 5 мм, для Сочи/Краснодара — 3-4 мм, для Тюмени/Новосибирска — 6 мм.

Где CO2-ТН экономически оправдан в РФ

Не всякое здание подходит под R744. Главный критерий — нужна горячая вода +60…+85 °C в больших объёмах, с холодной обраткой. Без этого CO2 теряет своё уникальное преимущество и проигрывает по COP/CAPEX обычным R32/R290 моноблокам. Реальные ниши:

Объект	Мощность ГВС, кВт	Применимость R744	Окупаемость
Гостиница 80-200 номеров	60-180	Отлично — большой проток ГВС, низкая температура подпитки	5-7 лет
Фитнес-центр с бассейном	120-300	Очень хорошо — постоянный расход на душевые, аквазона +28 °C	4-6 лет
Студенческое общежитие	40-120	Хорошо при правильной обвязке с большим буфером	6-8 лет
МКД 9-25 этажей с рециркуляцией	80-250	Только при низкой обратке ≤+25 °C — иначе COP падает	7-12 лет
Прачечная промышленная	150-500	Отлично — нужна вода +75…+85 °C круглосуточно	3-5 лет
Молокозавод, пивзавод (CIP-мойка)	200-800	Отлично — высокая температура, низкая обратка	4-6 лет
Жилой коттедж низкотемпературное отопление	5-20	Невыгодно — R290 или R32 моноблок дешевле в 2 раза	не окупается
Офис, школа (без ГВС, только отопление)	30-150	Не подходит — R32 даёт лучший COP при подаче +45 °C	не окупается

Главная ошибка проектировщиков, начинающих работать с CO2: ставить R744 туда, где вообще не нужна температура выше +60 °C. CO2-ТН не оптимизирован под низкотемпературные системы — для тёплого пола +35…+40 °C обычные ГФУ-моноблоки дают COP 4,5-5,5 при половинной цене оборудования.

Вторая частая ошибка — игнорирование требования к низкой обратке. Для объектов с рециркуляционной системой ГВС, где после пользователя возвращается +50…+55 °C, нужно или (а) ставить промежуточный охладитель обратки, или (б) перейти на бак-аккумулятор с послойной загрузкой (stratified storage) объёмом 1500-5000 л, где CO2-ТН греет только самую нижнюю холодную часть бака. Без этого COP в полевых условиях вместо паспортных 3,5 даёт 2,0-2,2, и вся экономика разваливается.

Обвязка и схема включения с буфером

Правильная схема CO2-ТН для МКД или гостиницы выглядит так. Внизу — буферный бак ГВС 1500-5000 л (зависит от пикового расхода) с послойной загрузкой. Низ бака (+10…+15 °C) подключён к стороне воды газоохладителя по подающей линии, верх бака (+85 °C) забирается через термосмесительный клапан (ESBE VTC или Honeywell DR) с настройкой на +60 °C и идёт в стояк ГВС потребителя. Рециркуляция возвращается не в бак, а через отдельный пластинчатый теплообменник догрева в кольцо рециркуляции, чтобы холодный низ бака не загрязнялся тёплой обраткой.

Циркуляционный насос на стороне газоохладителя — частотно-регулируемый (Wilo Stratos MAXO или Grundfos Magna3), управляется по сигналу контроллера ТН таким образом, чтобы температура воды на выходе газоохладителя держалась на уровне +83…+87 °C. Минимальный расход обычно 0,3-0,4 м³/ч на 1 кВт тепла; при меньшем потоке вода может локально вскипать (вода в буфере не под избыточным давлением).

На стороне холодного контура — испаритель с гликолем или воздухом. Если воздух — нужны 2-3 вентилятора с регулировкой оборотов под нагрузку, и обогрев поддона испарителя на режим оттайки (мощность греющего кабеля 200-400 Вт/м² поддона). На входе подпитки в газоохладитель ставится фильтр-сетка 100 мкм и обратный клапан, после газоохладителя — манометр и термоманометр для контроля.

Узловая особенность — система контроля давления газоохладителя. На нагнетании компрессора стоит высокоточный датчик давления (Carel SPKT, диапазон 0-160 бар, ±0,3% точность) и температуры (NTC 10K). Контроллер pCO5+ или Danfoss EKE 300 в реальном времени считает оптимальное давление по формуле P_opt = 2,7×T_газоохладитель_выход + 1,8 (бар, °C) и регулирует электронный вентиль HPV (Carel CCT/MOP-CO2 или Danfoss CCMT). Без этого контура COP уходит на 15-25% ниже паспортного.

Если ТН работает в гибридной схеме с резервным газовым котлом — котёл стоит в кольце рециркуляции после верха буфера, как «верхний обогрев», и включается только при недостатке мощности в пиковые часы. ТН греет 80-90% годовой потребности, котёл закрывает 10-20% пика. Такая бивалентная схема даёт лучшую окупаемость, чем монобивалентная (только ТН), при дельте температур ниже −15 °C ТН переходит на пониженный режим, а пик берёт котёл.

Готовые агрегаты на рынке РФ

Модель	Тепловая мощность	COP (+7/+65)	COP (−15/+65)	Цена, ₽
Mitsubishi Electric QAHV-N560YA-HPB	40 кВт	4,3	2,9	4,8-5,4 млн
Mayekawa Unimo-AW MD-100	100 кВт	3,9	2,7	9,5-11,2 млн
SCM Frigo NeoEnergy NRC 30	30 кВт	4,1	2,8	3,2-3,8 млн
SANDEN GAU-A45HPA (Eco-Cute pro)	45 кВт	4,2	3,0	5,1-5,9 млн
Star Refrigeration NeatPump 250 кВт	250 кВт	3,7	2,5	18-22 млн
Carrier AquaForce 30RB-CO2 (под заказ)	60-180 кВт	3,8-4,0	2,6-2,8	7-15 млн

Цены — на 2-й квартал 2026, с учётом параллельного импорта и таможни. Сроки поставки 8-16 недель для Mitsubishi и SCM (через дистрибьюторов в РФ), 14-22 недели для Mayekawa (Япония напрямую), 16-26 недель для Star Refrigeration (UK). На рынке также присутствуют китайские бренды Dunan, Tianjin Tasen, Phnix Eco-Energy — цена на 30-45% ниже, но в РФ ещё нет полноценных сервисных партнёров, что критично для агрегатов с давлением 130 бар.

Отечественное производство R744-ТН в РФ пока в стадии пилотов. НТЦ «Холодильная техника» (Подольск) собрал линейку 15-60 кВт по лицензии итальянского Frascold (компрессоры) с локализацией контроллеров и обвязки. Серийных поставок пока нет, единичные пилоты. «Остров» (Мытищи) делает СПГ-агрегаты на CO2 для пищпрома, для ГВС адаптированных моделей нет.

Компоненты заказываются отдельно у Danfoss (вентили AKV/CCMT под CO2, датчики MBS3000), Carel (контроллеры pCO/pCOE, ТРВ E2V/E3V CO2-edition), Bitzer (компрессоры 4FTC/4HTC под CO2 до 150 бар), Frascold (Z-series CO2). Это — для тех, кто собирает агрегат под заказ или модернизирует существующий.

COP, тарифы и экономика — расчёт окупаемости

Возьмём типовой пример: гостиница 120 номеров в Москве, среднесуточный расход ГВС 18 м³/сут, температура подачи +60 °C, подпитки +8 °C. Годовая теплопотребность на ГВС: 18×365×(60-8)×4,19/3600 = 39 800 кВт·ч/год тепла, точнее 138 МВт·ч/год.

Базовый сценарий — электробойлеры или газовый котёл:

Электробойлеры (КПД 99%): 138 МВт·ч × 7,8 ₽/кВт·ч (тариф Москва, юр.лицо, среднее 2026) = 1 076 400 ₽/год
Газовый котёл (КПД 92%): 138 / 0,92 × 0,75 ₽/кВт·ч эквив (газ Москва) = 112 500 ₽/год, плюс обслуживание котла 80-150 тыс./год

Сценарий с CO2-ТН Mitsubishi QAHV 40 кВт + газовый пик:

ТН покрывает 88% годовой потребности при среднем SCOP 3,3: 138×0,88 / 3,3 = 36,8 МВт·ч электричества × 7,8 ₽ = 287 040 ₽/год
Газовый пик покрывает 12%: 138×0,12 / 0,92 × 0,75 = 13 500 ₽/год
Итого OPEX = 300 540 ₽/год

Экономия относительно электробойлера = 1 076 400 − 300 540 = 775 860 ₽/год. CAPEX дополнительный (CO2-ТН вместо бойлеров + буфер + обвязка): ориентировочно 5,4 млн на ТН + 1,2 млн на буфер 3000 л + 0,8 млн на обвязку и автоматику = 7,4 млн ₽. Простая окупаемость: 7,4 / 0,776 = 9,5 лет. С учётом роста тарифа электроэнергии 6-8% в год — реальная окупаемость 6,5-7,5 лет.

Экономия относительно газового котла — невыгодно при текущих тарифах на газ. CO2-ТН на 187 тыс. дороже OPEX/год по сравнению с котлом, окупаемость отрицательная. Поэтому в регионах с дешёвым газом R744-ТН ставят не по экономике, а по экологии или ESG-обязательствам.

Эти расчёты сильно зависят от региональных тарифов. В Краснодаре или Ростове при тарифе электричества 6,2 ₽ окупаемость растягивается на 11-14 лет. В Магадане или Якутске с электротарифом 4,5-5,0 ₽ (за счёт субсидий) ТН на R744 не окупается вообще — там выгоднее тепловые сети. В Москве/Питере 7,5-8 ₽ за кВт·ч — золотая середина, где CO2-ТН экономически оправдан.

Типовые ошибки и риски при внедрении

Рециркуляция в буфер вместо отдельного контура — обратка +50 °C поднимает температуру нижнего слоя буфера до +30…+40 °C, COP ТН падает с 3,5 до 2,1. Исправление: отдельный пластинчатый ПТО для догрева кольца рециркуляции.
Маленький буфер — менее 25-30 л на кВт мощности ТН. Агрегат начинает тактовать (включение/выключение каждые 10-15 минут), ресурс компрессора падает в 2-3 раза. Правильно: 30-50 л/кВт для коммерческих объектов, 60-100 л/кВт для МКД с пиковым расходом.
Городская вода без водоподготовки — жёсткость >1,5 °Ж приводит к зарастанию газоохладителя за 1-2 сезона. Подробный разбор борьбы с накипью — в материале про скорости, материалы и промывку подогревателей. Для CO2-ТН обязателен умягчитель Na-катионитовый на 0,2-0,5 °Ж.
Игнорирование требований по утечке CO2 в машзале — нужен датчик CO2 (Honeywell Sensepoint XCD или Vaisala GMP252) с уставкой 5000 ppm на сигнал и 30 000 ppm на аварийную вытяжку. EN 378-3:2016 и СП 60.13330.2020. Без датчиков пожарная инспекция не примёт объект.
Машзал без аварийной вентиляции — при разгерметизации ТН выбрасывает 20-80 кг CO2 за несколько минут. В заглублённых помещениях создаётся опасная концентрация. Нужна вытяжка 5-10 крат с автозапуском от датчика.
Дешёвые контроллеры HPV или фиксированное давление — теряется 15-25% COP, окупаемость превращается из 7 лет в 11-12. Экономия на Carel/Danfoss за 80-150 тыс. ₽ — самая дорогая ошибка.
Отсутствие IHX (внутреннего теплообменника) — без него COP ниже на 7-10%. Доп. стоимость IHX-теплообменника 60-120 тыс. ₽ окупается за 2-3 года.
Использование не-CO2-марок компонентов — обычный фреоновый ТРВ Danfoss TQ или Siemens, рассчитанный на 30-40 бар, разрывается при первом запуске CO2-системы. Все компоненты — только CO2-edition с давлением минимум 90 бар на низкой стороне и 140-160 бар на высокой.

Режимы эксплуатации, паспорт, обслуживание

Согласно ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением», CO2-ТН с давлением >0,07 МПа и объёмом сосуда >0,025 м³ подлежит регистрации в Ростехнадзоре как сосуд под давлением. Для большинства коммерческих ТН (Mitsubishi QAHV 40 кВт, например, имеет ресивер 1,8 л — на грани попадания) — нужна полная аттестация: ввод в эксплуатацию через ПТО лицензированной организации, периодическое освидетельствование раз в 4 года, ежегодные испытания страховых клапанов.

Страховые клапаны на CO2 — отдельная история. Уставка на высокой стороне 140-150 бар, на низкой 60-70 бар. Производители — Castel, Henry Technologies, Carel CO2 SRV. Цена 25-70 тыс. ₽ за штуку, проверка раз в год обязательна. При срабатывании клапана происходит выброс CO2 наружу через специальный трубопровод (vent line, не в машзал!), и теряется большая часть заряда — нужна дозаправка специализированной службой.

Заправка CO2 — допускается заводская промышленная CO2 чистотой не менее 99,9% (марка «пищевая» по ГОСТ 8050-85 или «холодильная R744» по ASHRAE 34). Цена 80-150 ₽ за килограмм. Типичный заряд агрегата 40 кВт — 12-25 кг, агрегата 100 кВт — 40-80 кг. Заправщик должен быть сертифицирован Ростехнадзором на работу с CO2-системами.

Режимные карты ТН: настройка по сезонам (зима — приоритет ГВС, дотоп газом; лето — только ТН, газовый котёл отключён), еженедельная антилегионелльная обработка с подъёмом температуры в баке до +70 °C на всю массу воды (по СП 30.13330.2020), оттайка испарителя — 1-3 раза в сутки в межсезонье по сигналу датчика обмерзания. Подробнее про режимы ГВС в системах теплоснабжения — отдельный материал про пластинчатые подогреватели в системах теплоснабжения и пром-ГВС.

ТО — раз в полгода: проверка давлений, чистка фильтров, проверка датчиков и страховых клапанов. Раз в год — лабораторный анализ CO2 на содержание влаги (<10 ppm) и масла, проверка контроля утечек. Раз в 4 года — гидроиспытания газоохладителя и ресивера. Контракт на сервис у дистрибьютора Mitsubishi/Mayekawa — 80-180 тыс. ₽/год для агрегата 40-60 кВт.

Алгоритм подбора CO2-ТН под объект

Считаем тепловую нагрузку ГВС. Среднесуточный расход (м³/сут) × ΔT (T_подачи − T_подпитки, обычно 50-55 К) × 4,19 / 24 = средняя мощность кВт. Пиковая = средняя × 2,5-3,5.
Определяем подаваемую температуру. Если +60 °C — стандартный режим, любой CO2-ТН. Если +75…+85 °C для прачечной/пищепрома — нужны агрегаты с высоким давлением 130-140 бар (Mayekawa, Star).
Оцениваем климатическую зону по СП 131.13330.2020. Для расчёта SCOP берётся средневзвешенная температура отопительного периода. Москва: −3,1 °C, СПб: −1,8 °C, Новосибирск: −8,7 °C. Чем ниже — тем выгоднее закладывать ТН большей мощности под зимний пик.
Выбираем тип испарителя. Город (плотная застройка, шум) — гликоль от градирни/скважины; пригород — воздух; объект с большим стоком тёплой воды — water-source.
Считаем буфер. Объём = (пиковая нагрузка кВт − мощность ТН кВт) × длительность пика часов × 860 / ΔT_бака К / 1000. Минимум 30 л на кВт ТН.
Подбираем газоохладитель. Если он встроен в моноблок (Mitsubishi, SCM, Mayekawa AW) — отдельный подбор не нужен. Если агрегат сборный (компрессорно-конденсаторный блок Bitzer + газоохладитель отдельно) — нужен расчёт под заданный массовый расход CO2 и температурный график воды.
Считаем COP по факту. Не паспортный, а реальный — с учётом температуры обратки в буфер, обмерзания испарителя, потерь на компрессоре при низких нагрузках. Реалистичный SCOP для МКД = 2,9-3,4 при паспортном COP_номинальный 3,8-4,2.
Проверяем электросеть. Агрегат 40 кВт тепла — это 12-15 кВт электричества пуска, 8-12 кВт рабочих. Нужно 3 фазы 380 В, мощность ввода в здание с запасом.
Считаем экономику. CAPEX, OPEX по сценариям, простая и дисконтированная окупаемость, NPV за 15 лет. Подача воды +60 °C с холодной подпиткой +8 °C — здесь CO2 даёт лучшую экономику, чем R32 (см. также материал «Как подобрать теплообменник ГВС» — общие принципы расчёта ГВС).
Готовим обвязку. Буфер, насосы, ПТО рециркуляции, узел подмеса, фильтры, водоподготовка, КИПиА, датчики CO2, аварийная вентиляция, диспетчеризация Modbus/BACnet.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать CO2-ТН для отопления частного дома 200 м² вместо ГВС?

Технически — да, но экономически нет. Для отопления нужна низкая температура подачи +35…+45 °C (тёплый пол), а CO2-цикл оптимизирован под высокотемпературную отдачу +60…+90 °C. На +40 °C COP CO2-ТН падает до 2,8-3,2, тогда как R32-моноблок (Mitsubishi Ecodan, Panasonic Aquarea) даст 4,5-5,5 за половину цены. CO2 в коттедже имеет смысл только при наличии бассейна или большой потребности в ГВС >1,5 м³/сут.

Что будет, если в системе с R744 произойдёт разгерметизация контура?

Выброс CO2 в машзал. Сам газ не токсичен и не горюч, но при заряде >15-20 кг в закрытом помещении объёмом 50-80 м³ концентрация быстро поднимается выше 5% (50 000 ppm) — это уровень потери сознания за 1-2 минуты. По EN 378 и СП 60.13330 обязательны: датчик CO2 с уставками 5000/30000 ppm, аварийная вытяжка 5-10 крат, сигнализация на пульт. При утечке вытяжка включается автоматически, машзал должен покидаться немедленно.

Как часто нужно дозаправлять CO2 в систему?

Правильно собранная и обслуживаемая система — дозаправка не нужна вообще за 10-15 лет. Все соединения паяные или фланцевые с PED-фланцами под высокое давление. Утечки возможны только через износ уплотнений на сервисных клапанах (раз в 5-8 лет проверка), через старение страховых клапанов, или при срабатывании клапанов по перегреву. Норматив утечки для класса герметичности по EN 378 — не более 0,5% заряда в год. Если ТН требует дозаправки чаще, чем раз в 2 года — есть утечка, нужен поиск и устранение.

Какие компрессоры используются в CO2-ТН и в чём их особенность?

Полугерметичные поршневые (Bitzer 4FTC/4HTC, Dorin CD CO2-edition, Frascold Z-series) — для коммерческих/промышленных мощностей 20-300 кВт. Скролл-компрессоры (Mitsubishi CB-series, Sanden TRSA12) — для бытовых и малых коммерческих 4-50 кВт. Главное отличие от обычных фреоновых: давление нагнетания 120-140 бар (против 25-40 у R410A), что требует усиленных поршней, клапанов и масло-картеров. Масло — синтетическое POE специально под CO2 (Solest CO2-46 или Mobil EAL Arctic). Цена компрессора в 2,5-4 раза выше обычного фреонового той же холодопроизводительности.

Можно ли модернизировать существующую R410A установку под R744 (drop-in)?

Нет, drop-in невозможен. Давления отличаются в 4 раза, материалы трубопровода (медь 1,5 мм стенки) не выдерживают, ТРВ/датчики/компрессоры все надо менять. Реальная модернизация — полная замена контура хладагента, остаётся только обвязка по воде (буфер, насосы, трубопроводы воды). По бюджету это 70-85% от стоимости нового ТН, поэтому обычно проще заменить агрегат целиком.

Как ведут себя CO2-ТН при наружных −30…−40 °C (Сибирь, Якутия)?

Mitsubishi QAHV и Mayekawa Unimo гарантируют работу до −25 °C. При −30 °C COP падает до 1,8-2,1, аппарат продолжает работать, но экономика хуже электробойлера. При −40 °C производители не гарантируют работу — компрессор может остановиться по защите. Для Якутска/Норильска/Магадана нужно или (а) ставить водо-водяные ТН с источником грунтовой воды +4…+8 °C круглогодично, или (б) делать гибрид с резервным котлом, где котёл закрывает 30-40% годовой потребности.

Подойдёт ли CO2-ТН для бассейна частного коттеджа 50 м³?

Не оптимально. Температура воды бассейна +28…+30 °C — это очень низкая отдача для CO2-цикла, COP получится 2,5-2,9 (паспортный 4,2). R32 или R290-моноблок (например, Microwell HP1100 Split) даст 4,5-5,5 при той же температуре подачи. CO2-ТН для бассейна имеет смысл только в гибриде «бассейн +28 °C + душевые +60 °C» — тогда часть тепла идёт высокотемпературному ГВС-контуру (где CO2 эффективен), а часть — теплообменником в бассейн. Без отбора на ГВС — CO2 проигрывает обычным фреоновым агрегатам.

Какие нормативные документы регулируют проектирование CO2-ТН в РФ?

СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» (раздел 7 — холодильное оборудование); СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация» (раздел 7.4 — ГВС); ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением»; ГОСТ 12.2.142-2013 «Холодильные системы. Требования безопасности»; ПБ 09-595-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок» (применяется по аналогии для CO2); СП 124.13330.2012 «Тепловые сети». Импортные стандарты для расчёта: EN 378-1:2016 (требования безопасности и охраны окружающей среды), EN 14276 (теплообменники для холодильных установок), ASHRAE 34 (классификация хладагентов).

Что эффективнее в гибриде — CO2-ТН + газовый котёл или CO2-ТН + электробойлер?

Зависит от тарифов. В Москве/СПб при тарифе на газ ~0,75 ₽/кВт·ч экв и электроэнергию 7,8 ₽/кВт·ч газовый дотоп в 10 раз дешевле электрического в пиковые часы. Гибрид с котлом окупается на 1,5-2,5 года быстрее. В газифицированных регионах однозначно газовый дотоп. В негазифицированных (часть Сибири, ДВ) — только электродотоп, что увеличивает OPEX в пик. Также важно учитывать капвложения: котёл 60-100 кВт стоит 280-500 тыс. ₽ установленный, электробойлеры той же мощности 80-150 тыс. — разница окупается через тарифы за 2-4 года.

Можно ли отапливать CO2-ТН тёплыми полами и одновременно греть ГВС?

Технически — да, через двухконтурную обвязку с разделением по приоритету. Но экономически невыгодно: тёплому полу нужно +35…+40 °C, и на этом режиме CO2 даёт COP 2,8-3,2 против 4,5-5,5 у R32-моноблока. В правильной двухконтурной схеме коттеджа лучше иметь два разных агрегата: маленький CO2-ТН на 8-15 кВт для ГВС (приоритет высокой температуры) и R32-моноблок 15-25 кВт для отопления тёплого пола. Совмещение в одном CO2-аппарате — компромисс не в пользу экономики.

Для подбора CO2-ТН под ваш объект: позвоните инженерам sn22.ru или отправьте параметры — суточный расход ГВС, температурный график (подача/подпитка), климатическая зона, наличие газа, тип здания, требования к шуму машзала. Расчёт с подбором оборудования (Mitsubishi QAHV / Mayekawa Unimo / SCM Frigo / Star Refrigeration), обвязки, буфера, экономики окупаемости — за 30-60 минут.

Полезные материалы: