Что такое тепловые насосы: Тепловые насосы: недостатки, преимущества и разновидности

Тепловые насосы: недостатки, преимущества и разновидности

Перед строительством собственного жилья хозяевам приходится обдумывать множество вещей. Одним из самых важных вопросов, встающих перед ними, становится выбор системы обогрева помещений и способ получения горячего водоснабжения. Так как электроэнергия постоянно дорожает, владельцам приходится рассматривать и изучать потенциальные альтернативные источники. Например, солнечные коллекторы или тепловые насосы (ТН). Несмотря на то, что оборудование нельзя назвать новым, у нас оно появилось сравнительно недавно, поэтому его устройство незнакомо, непривычно, непонятно. Поэтому разобраться в том, что такое тепловые насосы, оценить серьезность недостатков и их неоспоримые преимущества, необходимо.

Как работает тепловой насос?

ТН — парокомпрессионная установка, забирающая тепло у холодных источников. Чтобы понять принцип действия чудо-конструкции, надо вспомнить о том, как функционирует холодильник, который тоже можно назвать небольшим тепловым насосом.

Продукты с комнатной температурой помещаются в агрегат, затем тепло выкачивается из камеры и скапливается во внешнем радиаторе, отдающем его помещению. По этой причине для нормальной его работы нужно оставлять между стеной и прибором свободное место.

Подобный принцип, который называют циклом Карно, используется и в бытовых кондиционерах. Для тепловых насосов тоже характерно извлечение тепловой энергии из окружающей среды: из воздуха, грунта, подземных вод или водоемов. Передача тепла происходит за счет конденсации, испарения хладагента. В тепловых насосах, как и в холодильниках, в этой роли также чаще выступает фреон.

Любой тепловой насос имеет испаритель, конденсатор, и компрессор, повышающий давление. Все приборы соединены трубопроводом в единый замкнутый контур. По этим трубам циркулирует фреон — углеводород, у которого температура кипения очень низкая. В холодной части контура он находится в жидком состоянии, в теплой — превращается в газ.

Теперь надо рассмотреть, как работает тепловой насос. Двигаясь по источнику тепла (например, по трубам, уложенным в грунт) теплоноситель нагревается на несколько градусов даже в том случае, если температура мала и составляет всего 4-5°. Потом он поступает в испаритель и отдает тепло во внутренний контур системы, которая заполнена фреоном. Даже небольшого количество тепла хватает для перехода хладагента из жидкого состояния в газообразное.

Хладагент, превратившийся в пар, поступает в компрессор, где он сжимается. Повышение давления приводит к повышению его температуры. Далее горячий фреон следует в конденсатор, где отдает тепло тому теплоносителю, который функционирует в системе отопления дома. Им может быть вода, воздух, тот же фреон. Нагретый теплоноситель поступает с систему горячего водоснабжения и отопления, а хладагент, отдавший тепло, охлаждается, превращается в жидкость, поступает в испаритель, в котором снова нагревается, и кругооборот его в контуре повторяется.

Преимущества или недостатки?

Так как данные устройства появились у нас относительно недавно, многие россияне до сих пор относятся к ним с большим недоверием. В США, Европе и Японии их используют давно и успешно. Однако нельзя сказать, что такое оборудование для нашей страны абсолютная загадка, «терра инкогнита».

В СССР тоже проводились эксперименты, касающиеся таких альтернативных источников энергии. Однако широкого распространения эта технология так и не получила. Поэтому важно понять, почему, и имеет ли большой смысл замена привычных систем на эко-новинку? Приставка «эко» в этом случае может означать как экологию, так и экономию.

Достоинства

Первое и несомненное преимущество тепловых насосов — значительная экономия электроэнергии. Да, им, в отличие от солнечных коллекторов, она необходима, однако в гораздо меньших количествах. Например, электрический котел (или обогреватель) забирает столько же энергии, сколько выдает тепла. Тепловой насос, наоборот, тратит минимум электроэнергии, а тепла производит в три-семь раз больше. Оборудование может потратить 5 кВт/ч, однако тепла оно выделяет не менее 17 кВт/ч. Высокий КПД — самое привлекательное качество тепловых котлов.

Другие плюсы установки альтернативной системы:

1. Серьезная экономия на энергоносителях. Цены на все виды топлива неумолимо растут, а тепловой насос позволит получать большее количества тепла при сократившихся расходах на электроэнергию.
2. Возможность установки в любой местности, так как источником тепла способны стать воздух вода либо грунт. Особенно актуально оборудование для участков, расположенных далеко от газовой магистрали.
3. Реверсивность установки. Тепловые насосы универсальны. Зимой они обеспечивают тепло, жарким летом дают возможность обеспечить помещению прохладу. Однако такой функцией оснащают не все модели.
4. Долговечность. Оборудование, за которым ухаживают должным образом, способно бесперебойно работать 25-50 лет. Замена компрессора может потребоваться раз в 10-15 (максимум 20) лет.
5. Возможность использования в любых условиях: там, где нет электричества, устанавливают бензиновый либо дизельный двигатель.
6. Экономия на техническом обслуживании. Оборудование не потребует на него больших расходов.
7. Бесперебойная работа при температуре -15°.
8. Полная автоматизация теплового насоса.
9. Безопасность для окружающей среды.
10. Бесплатность источника тепла.

Помимо плюсов есть у систем и слабые стороны.

Недостатки

К ним относится:

1. Цена тепловых насосов и стоимость обустройства геотермальной системы. Причем окупится оборудование далеко не сразу. Владельцам придется ждать как минимум 5 лет. Исключение — воздушные устройства, не требующие дополнительных вложений.
2. Необходимость добавления дополнительного источника тепла в тех регионах, где температура нередко бывает ниже -20°. Такая система называется бивалентной. Если не справляется тепловой насос, то подключается теплогенератор (газовый котел, электрообогреватель).
3. Экологичность, все же находящаяся под вопросом.
   Для человека угрозы нет, но она существует для экосистемы. Например, в грунте живут микроорганизмы — анаэробы. При сильном охлаждении пространства около труб им грозит неминуемая гибель.
4. Почти необходимость обеспечить в доме трехфазную электросеть. Для исправной работы теплового насоса надо свести к минимуму перепады напряжения, которые способны спровоцировать поломку установки.

Оптимально использование такого оборудования в системах, где низкотемпературный теплоноситель, пример — «теплый пол».

Чтобы понять, целесообразна ли покупка и установка теплового насоса, владельцам придется оценить все плюсы и минусы. Главные «противники» — экономия электроэнергии (топлива) и серьезные расходы на приобретение и установку. К существенным минусам ТН относят низкий КПД в холодное время года, однако есть модели, которые могут вырабатывать тепло даже при -35°. Но заплатить за них придется еще дороже.

Стоит ли тратиться на покупку и установку ТН? Каждый решает сам. Единоразовое вложение даст шанс навсегда забыть о больших счетах за отопление. Кроме того, в пользу оборудования свидетельствует его полная безопасность для жильцов, и почти полная — для окружающей среды.

Тепловые насосы: виды систем

Если решения принято в пользу этой альтернативы, то следующий шаг — знакомство с разновидностями таких систем. Их существует несколько. Воздушные (аэротермальные) установки забирают тепло из воздуха, геотермальные используют тепловую энергию земли, гидротермальные — наземных/подземных вод.

Воздушные

Аэротермальные насосы используют тепловую энергию воздуха, находящегося снаружи здания. Эта конструкция максимально проста, поэтому дополнительное оборудование ей не требуется. Воздух сразу поступает в испаритель, там он передает тепло хладагенту, а тот, в свою очередь, теплоносителю внутри дома.

Из-за простоты системы затраты на нее минимальны, однако в этом случае самой важный критерий — производительность установки, но она сильно зависит от температуры внешней среды. В тех регионах, где зимы теплые (от 0° до +5°), такое оборудование будет самым экономичным вариантом из всех возможных.

Если температура зимой в местности, где стоит дом, нередко минует отметку -15°, то тепловые насосы использовать попросту не имеет смысла: производительность ТН в холода сильно падает, а об окупаемости его даже думать не придется. В этом случае рациональнее включать традиционный электрообогреватель либо котел.

Другой «влиятельный» фактор — влажность воздуха. В тех районах, где он сухой, а температура зимой не падает ниже -15°, тепловые насосы устанавливать можно. Холодному, влажному климату такое оборудование противопоказано: тепловые установки не смогут эффективно работать из-за обмерзания и обледенения.

Водяные

Эти гидротермальные источники тепла могут использоваться по-разному.

1. Река, озеро или море. В этом случае коллектор располагают на дне водоема. Эти трубы с жидкостью-антифризом притапливают грузом. Так как температура теплоносителя высока, то оборудование обещает серьезную экономию. Однако целесообразно делать такую установку лишь в тех домах, которые расположены не расстоянии 50 метров, но не более, так как эффективность оборудования уменьшается с каждым лишним метром.
2. Канализационные стоки. Коллектор, установленный в них, можно использовать как для отопления частных и многоэтажных домов, так и для систем горячего водоснабжения. Этот способ с успехом применяют в некоторых российских городах, чаще для обеспечения обогрева и ГВС промышленных зданий.
3. Грунтовая, скважинная вода. Это система предполагает наличие двух колодцев. Из одного воду забирают, в другой сбрасывают. Такая установка сложна в монтаже и трудозатратна.

Самые лучшие условия у тех, кто живет недалеко у глубокого водоема. Если климат позволяет, а дом расположен у реки, озера или на побережье, то шанс получить бесплатное отопление и ГВС упускать нельзя.

Грунтовые

Это самый практичный вариант: грунт — стабильный источник, который накапливает тепло в течение сезона. На 10-метровой глубине температура неизменна, она составляет +10 °. С каждым метром она падает примерно на один градус: на расстоянии 5-7 метров от поверхности земли температура земли может колебаться в минимальных пределах — От +5 до +8°.

Если говорить о способах «добычи» тепла, то их есть два — горизонтальный и вертикальный.

Горизонтальный коллектор

Этот коллектор — труба, расположенная параллельно поверхности земли. Глубину для нее рассчитывают отдельно для каждого конкретного участка. В одних случаях ее закладывают на глубине 1-1,2 м, либо ниже уровня промерзания грунта (1,5-1,7 м), в других — еще глубже — на 2-3 м. Последний вариант дает возможность обеспечить большую стабильность температуры. Иногда для максимальной эффективности системы устраивают двойной коллектор — двухслойный.

Трубы для коллектора используют разные: их диаметр может быть 25, 30, 32 либо 40 мм. Возможная форма коллектора — зигзаг, змейка, петли, спирали. Минимальное расстояние между соседними трубами 600 мм, чаще оно составляет 800-1000 мм. Удельный теплосъем полностью зависит от характеристик грунта:

• сухой песок — 10 Вт/м, такая же глина — 20 Вт/м;
• глина средней влажности — 25 Вт/м;
• глина, в которой содержится много воды, — 35 Вт/м.

Чтобы было понятно, какие площади должен занимать такой коллектор, лучше привести самый показательный пример, для участка с влажной глиной. В этом «тяжелом российском случае» для отопления дома в 100 м² потребуется конструкция, имеющая площадь 400 м². Мало кто может позволить такие масштабные работы. К тому же на этом участке не должно быть никаких построек.

В трубы коллектора закачивают специальную жидкость — антифриз, который еще называют «рассолом». Например, раствор пропиленгликоля или этиленгликоля (30%). Антифриз забирает у грунта тепло, затем следует к тепловому насосу, где отдает его хладагенту. Затем «охладевший» раствор снова возвращается под землю.

Вертикальный зонд

Эта конструкция серьезно экономит площадь участка, зато глубина его значительна. Есть два варианта — одна U-образная труба или их система. В первом случае ее заглубляют на 80-100 м, затем заливают бетонным раствором. Во втором несколько конструкций соединяют и закапывают на глубину «всего» 20 м.

Так как бурение на большую глубину требует «дозволения» властей, обещает расставание с большой суммой, то чаще используют несколько труб-зондов, расположенных не так глубоко. Расстояние между ними — 5-7 м. В этом случае удельный теплосъем с коллектора-зонда зависит от породы:

• сухие осадочные породы — 20 Вт/м;
• каменистая почва — 50 Вт/м;
• осадочные породы, насыщенные водой — 50 Вт/м;
• каменистая почва с высоким уровнем теплопроводности — 70 Вт/м;
• грунтовые подземные воды — 80 Вт/м.

Достоинства вертикальных зондов — меньшая площадь, максимальный теплосъем и стабильная температура, а значит, большая эффективность за счет глубины, которая является минусом, так как требует больших трат на обустройство вертикального коллектора.

Как выбрать тепловой насос?

Если тепловые насосы кажутся владельцам дома перспективными системами, то оценивать любую модель надо по нескольким критериям. К ним относятся:

• размеры отапливаемого дома;
• климатические условия в местности;
• наличие рядом с доступных источников;
• желание потратить на оборудование ту или иную сумму.

Каждый пункт этого небольшого списка влияет на выбор класса модели. Большой дом требует максимально мощного оборудования, а оно означает как серьезные расходы, так и трудозатраты. Вид источника напрямую влияет на качество будущего отопления. Регионы с холодным климатом значительно ограничивают список кандидатов, а иногда вовсе не позволяют обустройство такого экологичного оборудования. Платежеспособность, возможность сразу расстаться с большой суммой — самый главный «ограничитель» для тепловых насосов на российских просторах.

Расчет мощности установки

Мощность ТН зависит от многих факторов. В список входит предполагаемый объем теплоотдачи системам дома, площадь поверхности змеевиков в конденсаторе и испарителе, объем хладагента. По этим причинам целесообразнее доверить расчет мощности специальным программам, которые учитывают и другие данные.

Самый популярный вариант — использование онлайн сервисов-калькуляторов. В них требуется ввести такие параметры:

• для расчета объема — общую площадь здания, высоту потолков;
• регион, где построен дом — для определения среднегодовой температуры;
• степень утепления объекта — для определения производительности установки.

Для расчета используются коэффициенты: в них преобразуют два последних параметра. Затем их умножают на объем помещения. Полученный результат сравнивают с таблицей, в которой мощность насоса связана с объектом.

Обычно получаются такие значения:

• чтобы отопить дом, имеющий площадь 100-150 м², необходим тепловой насос мощностью 5-8 кВт, а для подогрева воды потребуется запас по мощности — 12-16 кВт;
• для отопления здания площадью 350 м² понадобится прибор, который сможет обеспечить 28 кВт.

Понятно, что цифры все же получаются приблизительными, однако ориентироваться на них можно.

Советы

Так как оборудование это дорогое и его нельзя назвать элементарным, покупка теплового насоса — дело ответственное. Чтобы выбрать идеальный агрегат, надо:

• сначала провести все расчеты, создать проект, но всю работу с цифрами, а также проектирование следует доверить профессионалам;
• весь комплекс услуг — монтажные работы и сервисное обслуживание — заказывать в одной компании, которая будет ответственна за работу системы;
• проверять всю документацию: как самого оборудования, так и фирмы, которая будет заниматься «установкой установки»;
• при выборе модели отдавать предпочтение высококачественной продукции европейских производителей.

Тепловые насосы — оборудование, которое в теплых регионах можно и нужно рассматривать в качестве достойной альтернативы традиционным системам. Число таких установок ежегодно растет во многих странах мира. Безусловно, за ними будущее, ведь ресурсы Земли не бесконечны.

В России самая большая беда не дороги и не слишком умные люди, это цены. Однако есть надежда, что ситуация со временем изменится, и безопасное оборудование станет более доступным. Для уменьшения расходов на электричество можно задействовать две системы — ТН и солнечный коллектор (для лета) или тепловой насос и теплогенератор (для зимы), но в этом случае траты возрастут.

Поближе познакомиться с безопасными системами поможет это видео:

Тепловой насос — Википедия. Что такое Тепловой насос

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой^[1]. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель — теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

По прогнозам Международного энергетического агентства, тепловые насосы будут обеспечивать 10 % потребностей в энергии на отопление в странах ОЭСР к 2020 году и 30 % — к 2050 году^{[источник не указан 1143 дня]}

Общие сведения

Основу эксплуатируемого сегодня в мире парка теплонасосного оборудования составляют парокомпрессионные тепловые насосы, но применяются также и абсорбционные, электрохимические и термоэлектрические.

При использовании обычного отопления при помощи источника энергии, с помощью которого можно получить механическую работу A{\displaystyle A}, количество теплоты Qout{\displaystyle Q_{out}}, поступающее в отопительную систему, равно этой работе Qout=A{\displaystyle Q_{out}=A}.

Если же эту работу использовать для приведения в действие теплового насоса, то получаемая нагреваемым телом теплота Qout{\displaystyle Q_{out}} будет больше, чем совершаемая работа A:Qout>A{\displaystyle A:Q_{out}>A}. Пусть температура воды в системе отопления равна Tout{\displaystyle T_{out}}, а температура окружающей отапливаемое помещение среды равна Tin{\displaystyle T_{in}}, причем Tin<Tout{\displaystyle T_{in}<T_{out}}. Тогда получаемое отопительной системой количество теплоты Qout=AToutTout−Tin=A11−TinTout{\displaystyle Q_{out}=A{\frac {T_{out}}{T_{out}-T_{in}}}=A{\frac {1}{1-{\frac {T_{in}}{T_{out}}}}}}. Таким образом, чем меньше температура отопительной системы Tout{\displaystyle T_{out}} отличается от температуры окружающей среды Tout{\displaystyle T_{out}}, тем больший выигрыш дает тепловой насос по сравнению с непосредственным превращением работы в теплоту^[2].

Величину K=ToutTout−Tin{\displaystyle K={\frac {T_{out}}{T_{out}-T_{in}}}} называют коэффициентом трансформации теплового насоса. Коэффициент трансформации теплового насоса, или теплонасосной системы теплоснабжения (ТСТ) «Ktr» представляет собой отношение полезного тепла, отводимого в систему теплоснабжения потребителю, к энергии, затрачиваемой на работу теплонасосной системы теплоснабжения, и численно равен количеству полезного тепла, получаемого при температурах Тоut и Тin, на единицу энергии, затраченной на привод ТН или ТСТ. Реальный коэффициент трансформации отличается от идеального, описанного формулой (1 1), на величину коэффициента h, учитывающего степень термодинамического совершенства ГТСТ и необратимые потери энергии при реализации цикла. В^[3] приведены зависимости реального и идеального коэффициентов трансформации (К тр) теплонасосной системы теплоснабжения от температуры источника тепла низкого потенциала Тin и температурного потенциала тепла, отводимого в систему отопления Тоut. При построении зависимостей, степень термодинамического совершенства ТСТ h была принята равной 0,55, а температурный напор (разница температур хладона и теплоносителя) в конденсаторе и в испарителе тепловых насосов был равен 7 °C. Эти значения степени термодинамического совершенства h и температурного напора между хладоном и теплоносителями системы отопления и теплосбора представляются близкими к действительности с точки зрения учета реальных параметров теплообменной аппаратуры (конденсатор и испаритель) тепловых насосов, а также сопутствующих затрат электрической энергии на привод циркуляционных насосов, систем автоматизации, запорной и управляющей арматуры.

В общем случае степень термодинамического совершенства теплонасосных систем теплоснабжения h зависит от многих параметров, таких, как: мощность компрессора, качество производства комплектующих теплового насоса и необратимых энергетических потерь, которые, в свою очередь, включают:

• потери тепловой энергии в соединительных трубопроводах;
• потери на преодоление трения в компрессоре;
• потери, связанные с неидеальностью тепловых процессов, протекающих в испарителе и конденсаторе, а также с неидеальностью теплофизических характеристик хладонов;
• механические и электрические потери в двигателях и прочее.

В табл.1-1 представлены «средние» значения степени термодинамического совершенства h для некоторых типов компрессоров, используемых в современных теплонасосных системах теплоснабжения.

Таблица 1-1. Эффективность некоторых типов компрессоров, используемых в современных теплонасосных системах теплоснабжения ^{[источник не указан 2489 дней]}

Мощность, кВт	Тип компрессора	Эффективность (степень термодинамического совершенства) h, доли ед.
300−3000	Открытый центробежный	0,55-0,75
50-500	Открытый поршневой	0,5-0,65
20-50	Полугерметичный	0,45-0,55
2-25	Герметичный, с R-22	0,35-0,5
0,5-3,0	Герметичный, с R-12	0,2-0,35
<0,5	Герметичный	<0,25

Как и холодильная машина, тепловой насос потребляет энергию на реализацию термодинамического цикла (привод компрессора). Коэффициент преобразования теплового насоса — отношение теплопроизводительности к электропотреблению — зависит от уровня температур в испарителе и конденсаторе. Температурный уровень теплоснабжения от тепловых насосов в настоящее время может варьироваться от 35 °C до 55 °C, что позволяет использовать практически любую систему отопления. Экономия энергетических ресурсов достигает 70 %^[4]. Промышленность технически развитых стран выпускает широкий ассортимент парокомпрессионных тепловых насосов тепловой мощностью от 5 до 1000 кВт.

История

Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером (нем.)русск.. Петера Риттера фон Риттингера считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году^[5]. Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах XX века, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) экспериментировал с морозильной камерой^[6]. Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал своё изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. В следующем году Вебер продал свою старую угольную печь.

В 1940-х годах тепловой насос был известен благодаря своей чрезвычайной эффективности, но реальная потребность в нём возникла после нефтяного кризиса 1973 года, когда, несмотря на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению.

Эффективность

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение перекачиваемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом производительности (англ. COP — сокр. от coefficient of performance) и служит показателем эффективности теплового насоса. Для вычисления COP используется следующая формула:

COP=QconsumerA=Qin×kA{\displaystyle COP={\frac {Q_{consumer}}{A}}={\frac {Q_{in}\times k}{A}}}

где

COP{\displaystyle {COP}} — безразмерный коэффициент;

A{\displaystyle A} — работа, совершенная насосом [Дж];

Qin{\displaystyle Q_{in}} — теплота, забираемая тепловым насосом из источника низкопотенциального тепла [Дж];

Qconsumer{\displaystyle Q_{consumer}} — теплота, полученная потребителем [Дж].

k- коэффициент полезного действия

Величина A показывает, какую работу необходимо совершить тепловому насосу для «перекачки» определённого объёма тепла. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: то есть температура теплоносителя в «холодной части устройства» должна быть всегда ниже температуры источника низкопотенциального тепла, чтобы энергия от источника низкопотенциального тепла смогла произвольно перетечь к теплоносителю или рабочему телу (Второе начало термодинамики).

то есть COP = 2 означает, что тепловой насос переносит полезного тепла в два раза больше, чем затрачивает на свою работу.

Пример:

Тепловой насос потребляет Pтн = 1 кВт, COP = 3.0 — означает, что потребитель получает Pтн * COP = 1 * 3 = 3 кВт;

потребитель получает Pп = 3 кВт, COP = 3.0 — означает, что тепловой насос потребляет Pп / COP = 3 / 3 = 1 кВт

считаем что КПД компрессора или процесса его заменяющего 100 %

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности более ёмкий источник низкопотенциального тепла, не стремясь добиться его сильного охлаждения. В самом деле, при этом растёт эффективность теплового насоса, поскольку при слабом охлаждении источника тепла сохраняется возможность теплу самопроизвольно перетекать от источника низкопотенциального тепла к теплоносителю. По этой причине тепловые насосы делают так, чтобы запас теплоты (С*m*T, c — теплоёмкость, m — масса, T — температура) низкопотенциального источника тепла был бы как можно больше.

Например: газ (рабочее тело) отдает энергию «горячей» части теплонасоса (для этого газ сжимают), после чего охлаждают ниже источника низкопотенциального тепла (может быть использован дроссельный эффект (эффект Джоуля — Томсона)). Газ поступает в источник низкопотенциального тепла и нагревается от этого источника, затем цикл повторяется.

Проблема привязки теплового насоса к источнику низкопотенциального тепла, имеющего большой запас теплоты может быть решена введением в тепловой насос системы переноса тепла теплоносителем, который осуществляет перенос теплоты к рабочему телу. Таким посредником могут быть вещества со значительной теплоёмкостью, например вода.

Хорошо видно, чтобы построить эффективную машину, необходимо подобрать такое рабочее тело, чтобы для сжатия (для извлечения тепла из рабочего тела) компрессор использовал бы минимум энергии, и как можно ниже (резко возрастает возможное число источников) была бы температура рабочего тела при подводе его к источнику низкопотенциального тепла.

Условный КПД тепловых насосов

КПД теплового насоса приводит многих в замешательство, так как если выполнить «очевидный расчет», то он принципиально больше 1, однако работа теплового насоса полностью подчиняется закону сохранения энергии. То есть если считать тепловой насос «черным ящиком», то действительно, устройство потребляет энергии меньше, чем производит тепла, что принципиально.

Однако, подобные расчеты просто неправильны и не учитывают источник энергии, кроме потребляемого электричества. Таким источником обычно является теплый воздух или вода, нагретые Солнцем или геотермальными процессами. Электроэнергия в устройстве не тратится непосредственно на нагрев, а тратится на «концентрацию» энергии источника низкопотенциального тепла, как правило обеспечивая энергией работу компрессора. Т.е тепловой насос имеет два источника энергии — электричество и источник низкопотенциального тепла, а расчеты не учитывают второй источник, и получаются значения больше единицы.

Пример:

Пусть тепловой насос потребляет из электрической сети 1 КВт и отдает потребителю 4 Квт, и забирает из низкопотенциального источника 5 Квт.

Расчет типа Pпотребителя/Pсети = 4/1 = 4 — неправильный, так как не учитывает источник низкопотенциального тепла.

Правильный расчет для КПД теплового насоса:

Pпотребителя /(Pсети + Pисточника) = 4 /(1 + 5) = 0.67

Как правило, оценить, сколько тепловой насос переносит тепла из источника низкопотенциального тепла, довольно затруднительно, что и приводит к ошибке.

Однако если в расчете учесть и источник низкопотенциального тепла, то КПД машины станет принципиально меньше единицы. Для избежания путаницы были введены коэффициенты: COP и степень термодинамического совершенства. COP показывает во сколько раз тепловая энергия переданная потребителю превышает количество работы необходимой для переноса тепла от низкопотенциального источника, а степень термодинамического совершенства показывает насколько реальный тепловой цикл теплового насоса приближен к идеальному тепловому циклу.

Типы тепловых насосов

Схема компрессионного теплового насоса.
1) конденсатор, 2) дроссель, 3) испаритель, 4) компрессор.

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии (с помощью электроэнергии или топлива).
Также известны полупроводниковые тепловые насосы, использующие в своей работе эффект Пельтье^[7]. В зависимости от источника отбора тепла тепловые насосы подразделяются на^[8] :

1) Геотермальные (используют тепло земли, наземных либо подземных грунтовых вод)

а) замкнутого типа

• горизонтальные Горизонтальный геотермальный тепловой насос

Коллектор размещается кольцами или извилисто в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунта (обычно от 1,2 м и более)^[9]. Такой способ является наиболее экономически эффективным для жилых объектов при условии отсутствия дефицита земельной площади под контур.

Коллектор размещается вертикально в скважины глубиной до 200 м^[10]. Этот способ применяется в случаях, когда площадь земельного участка не позволяет разместить контур горизонтально или существует угроза повреждения ландшафта.

Коллектор размещается извилисто либо кольцами в водоёме (озере, пруду, реке) ниже глубины промерзания. Это наиболее дешёвый вариант, но есть требования по минимальной глубине и объёму воды в водоёме для конкретного региона.

• С непосредственным теплообменом (DX — сокр. от англ. direct exchange — «прямой обмен»)

В отличие от предыдущих типов, хладагент компрессором теплового насоса подаётся по медным трубкам, расположенным:

• Вертикально в скважинах длиной 30 м и диаметром 80 мм
• Под углом в скважинах длиной 15 м и диаметром 80 мм
• Горизонтально в грунте ниже глубины промерзания

Циркуляция хладагента компрессором теплового насоса и теплообмен фреона напрямую через стенку медной трубы с более высокими показателями теплопроводности обеспечивает высокую эффективность и надёжность геотермальной отопительной системы. Также использование такой технологии позволяет уменьшить общую длину бурения скважин, уменьшая таким образом стоимость установки DX Direct Exchange Heatpump

б) открытого типа
Подобная система использует в качестве теплообменной жидкости воду, циркулирующую непосредственно через систему геотермального теплового насоса в рамках открытого цикла, то есть вода после прохождения по системе возвращается в землю. Этот вариант возможно реализовать на практике лишь при наличии достаточного количества относительно чистой воды и при условии, что такой способ использования грунтовых вод не запрещён законодательством.

2) Воздушные (источником отбора тепла является воздух) Используют в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии воздух. Причем источником теплоты может быть не только наружный (атмосферный) воздух, но и вытяжной вентиляционный воздух (общеобменной или местной) вентиляции зданий^[11].

3) Использующие производное (вторичное) тепло (например, тепло трубопровода центрального отопления). Подобный вариант является наиболее целесообразным для промышленных объектов, где есть источники паразитного тепла, которое требует утилизации.

Типы промышленных моделей

Тепловой насос «солевой раствор — вода»

По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на восемь типов: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух» «фреон—вода», «фреон—воздух». Тепловые насосы могут использовать тепло выпускаемого из помещения воздуха, при этом подогревать приточный воздух — рекуператоры.

Отбор тепла от воздуха

Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии сильно зависят от климатических условий, особенно, если источником отбора тепла является атмосферный воздух. По сути этот тип более известен в виде кондиционера. В жарких странах таких устройств десятки миллионов. Для северных стран наиболее актуален обогрев зимой. Системы «воздух-воздух» и «воздух-вода» используются и зимой при температурах до минус 25 градусов, некоторые модели продолжают работать до −40 градусов. Но их эффективность невысока, порядка 1.5 раза, а за отопительный сезон в среднем около 2.2 раза по сравнению с электрическими нагревателями. При сильных морозах используется дополнительное отопление. Когда мощности основной системы отопления тепловыми насосами недостаточно, включаются дополнительные источники теплоснабжения. Такую систему называют бивалентной.

Отбор тепла от горной породы

Скальная порода требует бурения скважины на достаточную глубину (100—200 метров) или нескольких таких скважин. В скважину опускается U-образный груз с двумя пластиковыми трубками, составляющими контур. Трубки заполняются антифризом. По экологическим соображениям это 30 % раствор этилового спирта. Скважина заполняется грунтовыми водами естественным путём, и вода проводит тепло от камня к теплоносителю. При недостаточной длине скважины или попытке получить от грунта сверхрасчётную мощность, эта вода и даже антифриз могут замёрзнуть что и ограничивает максимальную тепловую мощность таких систем. Именно температура возвращаемого антифриза и служит одним из показателей для схемы автоматики. Ориентировочно на 1 погонный метр скважины приходится 50-60 Вт тепловой мощности. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной около 170 м. Нецелесообразно бурить глубже 200 метров, дешевле сделать несколько скважин меньшей глубины через 10 — 20 метров друг от друга. Даже для маленького дома в 110—120 кв.м. при небольшом энергопотреблении срок окупаемости 10 — 15 лет. Почти все имеющиеся на рынке установки работают и летом, при этом тепло (по сути солнечная энергия) отбирается из помещения и рассеивается в породе или грунтовых водах. В скандинавских странах со скальным грунтом гранит выполняет роль массивного радиатора, получающего тепло летом/днём и рассеивающего его обратно зимой/ночью. Также тепло постоянно приходит из недр Земли и от грунтовых вод.

Отбор тепла от грунта

Самые эффективные, но и самые дорогие схемы предусматривают отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров, что делает установку практически независимой от погоды. По данным^{[источник не указан 2781 день]} 2006 года в Швеции полмиллиона подобных установок, в Финляндии 50 000, в Норвегии устанавливалось в год до 70 000. При использовании в качестве источника тепла энергии грунта трубопровод, в котором циркулирует антифриз, зарывают в землю на 30-50 см ниже уровня промерзания грунта в данном регионе. На практике 0,7 — 1,2 метра^{[источник не указан 2781 день]}. Минимальное рекомендуемое производителями расстояние между трубами коллектора — 1,2…1,5 метра. Здесь не требуется бурение, но требуются более обширные земельные работы на большой площади, и трубопровод более подвержен риску повреждения. Эффективность такая же, как при отборе тепла из скважины. Специальной подготовки почвы не требуется. Но желательно использовать участок с влажным грунтом, если же он сухой, контур надо сделать длиннее. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 м трубопровода: в глине — 50-60 Вт, в песке — 30-40 Вт для умеренных широт, на севере значения меньше. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длиной 350—450 м, для укладки которого потребуется участок земли площадью около 400 м² (20х20 м). При правильном расчёте контур мало влияет на зелёные насаждения^{[источник не указан 2781 день]}.

Разное

Устройство беструбного водоподъёма, соединённое с погружным скважинным электронасосом ЭЦВ10-63-110

В скважинах диаметром 218—324 мм можно существенно снизить необходимую глубину скважины до 50-70 м, увеличить отбор тепловой энергии минимум до 700 Вт на 1 пог. м. скважины и обеспечить стабильность круглогодичной эксплуатации^[12] позволяет применение активного контура первичного преобразователя теплового насоса, размещённого в стволе водозаборной скважины (применяется в скважинах имеющих погружной насос, с устройством беструбного водоподъёма, который создаёт проточность жидкости в стволе скважины, продувая током перекачиваемой жидкости теплообменный контур с хладагентом первичного преобразователя теплового насоса, увеличивая отбор тепла не только от прилегающего массива грунта, но и от перекачиваемой жидкости).

Отбор тепла от водоёма

При использовании в качестве источника тепла близлежащего водоёма контур укладывается на дно. Глубина не менее 2 метров. Коэффициент преобразования энергии тепловым насосом такой же, как при отборе тепла от грунта. Ориентировочное значение тепловой мощности на 1 м трубопровода — 30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной 300 м. Чтобы трубопровод не всплывал, на 1 пог. м устанавливается около 5 кг груза. Промышленные образцы: 70 — 80 кВт*ч/м в год.

Если тепла из внешнего контура всё же недостаточно для отопления в сильные морозы, практикуется эксплуатация насоса в паре с дополнительным генератором тепла (в таких случаях говорят об использовании бивалентной схемы отопления). Когда уличная температура опускается ниже расчётного уровня (температуры бивалентности), в работу включается второй генератор тепла — чаще всего небольшой электронагреватель.

Преимущества и недостатки

К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с кпд до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается — тригенерация. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».

Тепловой насос надёжен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.

Важной особенностью системы является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.

Теплонасос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

Хотя идея, высказанная лордом Кельвином в 1852 году, была реализована уже спустя четыре года, практическое применение теплонасосы получили только в 1930-х годах. К 2012 году в Японии, эксплуатируется более 3,5 миллионов установок^[13], в Швеции около 500 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.

К недостаткам геотермальных тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования, необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров. Недостатком воздушных тепловых насосов является более низкий коэффициент преобразования тепла, связанный с низкой температурой кипения хладагента во внешнем «воздушном» испарителе. Общим недостатком тепловых насосов является сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве не более +50 °С ÷ +60 °С, причём, чем выше температура нагреваемой воды, тем меньше эффективность и надёжность теплового насоса.

Перспективы

Для установки теплового насоса необходимы первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет 300—1200 долларов на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4—9 лет, при сроке службы 15—20 лет до капитального ремонта.

Существует и альтернативный взгляд на экономическую целесообразность установки теплонасосов. Так, если установка теплонасоса производится на средства, взятые в кредит, экономия от использования теплонасоса может быть меньше, чем стоимость использования кредита. Поэтому массовое использования теплонасосов в частном секторе можно ожидать, если стоимость теплонасосного оборудования будет сопоставима с затратами на установку газового отопления и подключения к газовой сети.

Ещё более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды).

Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем горячая.

Ограничения применимости тепловых насосов

Основным недостатком теплового насоса является обратная зависимость его эффективности от разницы температур между источником теплоты и потребителем. Это накладывает определённые ограничения на использование систем типа «воздух — вода». Реальные значения эффективности современных тепловых насосов составляют порядка COP=2. 0 при температуре источника −20 °C, и порядка COP=4.0 при температуре источника +7 °C. Это приводит к тому, что для обеспечения заданного температурного режима потребителя при низких температурах воздуха необходимо использовать оборудование со значительной избыточной мощностью, что сопряжено с нерациональным использованием капиталовложений (впрочем, это касается и любых других источников тепловой энергии). Решением этой проблемы является применение так называемой бивалентной схемы отопления, при которой основную (базовую) нагрузку несёт тепловой насос, а пиковые нагрузки покрываются вспомогательным источником (газовый или электрокотел). Оптимальная мощность теплонасосной установки составляет 60…70 % от необходимой установленной мощности, что также влияет на закупочную стоимость установки отопления тепловым насосом. В этом случае тепловой насос обеспечивает не менее 95 % потребности потребителя в тепловой энергии за весь отопительный сезон. При такой схеме среднесезонный коэффициент преобразования энергии для климатических условий Центральной Европы равен порядка COP=3. Коэффициент использования первичного топлива для такой системы легко определить, исходя из того, что КПД тепловых электростанций составляет от 40 % (тепловые электростанции конденсационного типа) до 55 % (парогазовые электростанции). Соответственно, для рассматриваемой теплонасосной установки коэффициент использования первичного топлива лежит в пределах 120 %…165 %, что в 2…3 раза выше, чем соответствующие эксплуатационные характеристики газовых котлов (65 %) или систем центрального отопления (50…60 %). Понятно, что системы, использующие геотермальный источник теплоты или теплоту грунтовых вод, свободны от этого недостатка. С ростом степени сжатия компрессором растет температура нагнетания, что ограничивает температуру конденсации. Ограничение в степени сжатия компрессора и понижение его КПД с ростом степени сжатия приводит к необходимости использования низкотемпературных систем отопления (системы поверхностного нагрева типа «теплый пол», теплая стена, теплый плинтус, воздушные системы отопления с применением фен-койлов и т.  п.). Это ограничение касается только высокотемпературных радиаторных систем отопления. С развитием холодильных компрессоров появились компрессоры позволяющие достигать высоких температур конденсации при использовании впрыска пара и жидкого фреона (хладона) в процессе сжатия, что позволяет повысить степень сжатия и уменьшить перегрев компрессора. Выход из создавшейся ситуации, возможен применением водокольцевого компрессора высокого давления. Где в процессе сжатия атмосферного воздуха происходит мгновенное поглощение тепла водой, при этом достигается двойная выгода; горячая вода+сжатый воздух, позволяющий получить электроэнергию как на ГПА так и на ГТУ.

Основные схемы отопления с применением тепловых насосов

Стандартные объекты обогрева

Литература

• Копп О. А., Семененко Н. М. Геотермальное отопление. Тепловые насосы. // Научно-методический электронный журнал «Концепт», 2017.^[14]
• Лунева С. К., Чистович А. С., Эмиров И. Х. К вопросу применения тепловых насосов. // Журнал «Технико-технологические проблемы сервиса», 2013.^[15]

См. также

Примечания

1. ↑ Тепловой насос // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
2. ↑ Бутиков Е. И., Быков А. А., Кондратьев А. С. Физика в примерах и задачах. — М., Наука, 1989. — Тираж 310000 экз. — с. 212
3. ↑ Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоёв Земли (Монография). Издательский дом «Граница». М., «Красная звезда» — 2006. — 220 °C.
4. ↑ Васильев Г. П., Хрустачев Л. В., Розин А. Г., Абуев И. М. и др. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Правительство Москвы Москомархитектура, ГУП «НИАЦ», 2001.
5. ↑ Burg Rabenstein Архивировано 11 сентября 2010 года.
6. ↑ About Us. What is IGSHPA? / International Ground Source Heat Pump Association (англ.)
7. ↑ Бальян С. В. Техническая термодинамика и тепловые двигатели. — Л., Машиностроение, 1973. — Тираж 23000 экз. — с. 141
8. ↑ System Theory Models of Different Types of Heat Pumps // WSEAS Conference in Portoroz, Slovenia. 2007. (англ.)
9. ↑ Energy Savers: Types of Geothermal Heat Pump Systems Архивировано 29 декабря 2010 года.
10. ↑ Bedrock heat pump  (недоступная ссылка с 12-08-2015 [1155 дней])
11. ↑ Отопление с помощью тепловых насосов
12. ↑ Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоёв Земли (Монография). Издательский дом «Граница». М., «Красная звезда» — 2006. — 220c.
13. ↑ Развитие рынка тепловых насосов в Японии — Портал-Энерго.ru — энергоэффективность и энергосбережение, 27.03.2013
14. ↑ Геотермальное отопление. Тепловые насосы
15. ↑ К вопросу применения тепловых насосов

Тепловой насос вода-вода: принцип действия, виды, особенности обустройства

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Тепловой насос воплотил в себе принцип цикла Карно. Он заключается в том, что движущееся вещество по замкнутой системе и меняющее под воздействием химических, физических или термических факторов свое агрегатное состояние из жидкого в газообразное высвобождает и поглощает огромное количество тепловой энергии.

В роли рабочего вещества выступает тепловой носитель – вода из скважины или водоема.

Даже зимой в природных источниках на определенной глубине сохраняется положительная температура, поэтому из них круглый год можно извлекать тепловую энергию. Единственный недостаток установки – высокий расход электроэнергии и необходимость закупки дополнительного оборудования.

Основные элементы теплового насоса вода-вода:

• компрессор;
• испаритель;
• конденсатор;
• расширительного индукционного клапана;
• автоматическая система, осуществляющая контроль показателей;
• множественные магистрали из медных труб;
• рабочее вещество (хладагент).

С помощью специального насоса вода поступает по трубкам из источника в тепловую установку, после чего взаимодействует с газом (фреоном), закипающим при температуре +2-3 градуса. Фреон поглощает часть тепла воды и всасывается компрессором, где во время сжатия его температура повышается.

Далее хладагент поступает в конденсатор, после чего горячее вещество нагревает воду до заданной температуры (от +40 до +80 градусов), которая транспортируется по трубам системы отопления.

Охлажденная вода поступает в испаритель, затем сливается в приемную скважину. После прохождения конденсатора хладагент становится жидким и собирается на дне элемента, затем через дроссель возвращается в исходное место. Далее цикл повторяется.

Эффективность

С течением времени выгодность ТН становится все более очевидной из-за постоянного роста стоимости энергоносителей. Технологии тоже не стоят на месте.

Программирумые схемы управления домашней техникой с дистанционным доступом уже никого не удивляют. Тепловой насос органично встраивается в систему «умный дом», что позволяет уменьшить износ оборудования, продлить срок его службы.

Правильно подобранный и качественно смонтированный ТН — гарантия обеспечения теплом вне зависимости от времени года и рыночных колебаний уровня цен на энергоносители.

Но максимальной эффективности ТН может достичь, если определиться с выбором отопительной системы на ранних этапах проектирования здания. Тогда есть возможность выбрать оптимальные материалы и толщину ограждающих конструкций с нужной теплопроводностью и тепловой инерционностью.

Функциональность теплового насоса вода-вода: откуда нагрев

Казалось бы, соединив вместе трубы, компрессор, испаритель и другие детали, можно получить функциональный прибор. Но на самом деле задача сложнее. Чтобы насос правильно работал, нагревал теплоноситель, рассчитывают теплообменник вода-вода. Далее определяют мощность компрессора, подбирают пусковое устройство, герметизируют систему. Дом утепляют, сводя к минимуму потери энергии. Самодельные устройства для отопления подключают:

• к теплому полу;
• к трубкам, разложенным в стене;
• к современным радиаторам с большой площадью.

Это позволяет рационально использовать выработанную энергию. Иногда в целях экономии тепловые насосы вода-вода включают вместе с котлами, работающими от газа, электричества или другого топлива.

Преимущества

Развитие транспорта, интернета, мобильной связи, строительных технологий все меньше привязывают человека к одному месту. Все чаще люди выбирают жизнь вне города «на лоне природы». Там уже можно получить привычный «городской» комфорт, удаленный заработок, общение по интернету со всеми континентами. Поэтому, а также из-за постоянного роста стоимости энергоресурсов, ТН становится все более востребованным.

Он обладает и другими выгодами:

1. Экологически безопасен.
2. Использует возобновляемый источник энергии.
3. Отсутствуют регулярные затраты расходных материалов после пуска.
4. Автоматически регулирует нагрев по температуре наружного воздуха.
5. Срок окупаемости начальных затрат — 5-8 лет.
6. Обеспечивает горячее водоснабжение.
7. Летом работает как кондиционер, охлаждая приточный воздух.
8. Минимальные энергозатраты — генерирует от 4 до 6 кВт тепла при 1 кВт потребленного электричества.
9. С электрогенератором любого типа отопление и кондиционирование «удаленного от цивилизации» коттеджа будет независимым.
10. Возможна адаптация к системе «умный дом» для дистанционного управления, дополнительной экономии энергии.
11. Подорожание энергоносителей (нефти, газа) почти не влияет на личный бюджет. Если установить ветряной или солнечный генератор, то получится полная независимость. Гидроэлектрогенератор — идеальный вариант.

Недостатки

Как и любое устройство, данная система имеет ряд недостатков.

Внешний контур

Из-за постоянного отбора геотермальной энергии возле расположения труб внешнего коллектора происходит охлаждение почвы. На севере короткое лето не дает возможности полного восстановления энергопотенциала. Это постепенно снижает эффективность ТН в течение примерно 5 лет. Затем тепловое равновесие стабилизируется.

Остывания почвы можно избежать, если применить ТН типа вода-вода, расположив внешний коллектор в водоеме на глубине более 3-х метров.

Другой вариант — разместить скважины вокруг дома. Тогда отбор тепла происходит с огромной площади всего водоносного слоя, пересеченного пробуренными отверстиями.

Скважины — дорогое мероприятие. Особенно при плотном грунте. Не говоря уже о скальных породах. Тут можно применить вариант с открытым внешним коллектором.

Можно обойтись двумя скважинами. Одна — для забора грунтовых вод . Вторая — для слива обратно в водоносный слой. Такой вариант возможен при хорошем качестве воды.

Фильтры не всегда могут выручить, если слишком много солей жесткости или взвешенных микрочастиц. Перед монтажом надо обязательно сделать анализ воды из скважины.

Компрессорный контур

Электродвигатели шумят во время работы. Компрессор — еще больше, а также создает вибрацию. То же происходит во время работы домашнего холодильника. При этом мощность ТН гораздо больше. Шума и вибрации тоже.

Неприятных эффектов легко избежать:

1. Тепловой насос закрыт шумоизолирующим корпусом.
2. Компрессор крепится к опорной раме через резиновые прокладки с пружинами.
3. Все оборудование лучше разместить в подсобном или подвальном помещении. Обязательно надо предусмотреть принудительную вентиляцию. Утечка фреона может быть опасна для здоровья человека.

Внутренний контур

Система отопления наполнена водой, нагретой до +35° С. Для обычных радиаторов этого мало. Особенно для северных регионов.

Но ТН хорошо работает с теплыми полами. При проектировании нужно предусмотреть достаточную степень тепловой инерционности наружных ограждений здания — толщину и материал стен, полов, крыши, тройное остекление.

Теплые полы, подогрев приточного воздуха создают комфортные и здоровые условия для жизни человека внутри здания.

Кроме температуры воздуха большое значение имеет радиационная температура — инфракрасное излучение стен, полов, потолка. Например, когда человек ночью сидит у костра, то весь горячий воздух идет вверх, никого не согревая. При этом стороне человека, обращенной к костру, тепло, а спина мерзнет.

Стоимость

Начальные затраты велики. Стоимость поставки оборудования, монтажа, пусконаладочных работ значительно превосходит традиционные системы отопления. Но дом строится на десятилетия.

Поэтому правильно будет учесть эксплуатационные расходы за весь срок службы ТН — 30 лет. Даже при сохранении действующих тарифов и цен на энергоносители экономичность системы типа вода-вода — вне конкуренции.

Ежегодная экономия в сравнении с:

• газовым котлом — 70 % ;
• электрообогревом — 350 %;
• твердотопливным котлом — 50 %.

Теперь надо умножить существующие или проектируемые расходы на 30 лет. Экономия многократно перекроет начальные капиталовложения.

Отключение электричества

Компрессор, насосы, автоматика нуждаются в бесперебойном электроснабжении. На случай отключения должен быть электрогенератор с автоматическим запуском. Его мощность должна перекрывать сумму пусковых токов.

Есть большой плюс — после секундной полной нагрузки в момент запуска ТН высвобождается более 40 % мощности генератора. Этого хватит для электропитания остальной домашней техники и освещения.

Пример жидкостного теплообменника

Жидкостный теплообменник сделал участник нашего портала с ником СТАСНН для своего энергоэффективного дома. За год его каркасный дом потребляет менее 33 кВт*часов на кв. м. в год.

Система отопления сделана на основе электрических низкотемпературных конвекторов общей мощностью 3.5 кВт на весь дом. В доме установлена система приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором и жидкостным грунтовым теплообменником подогрева уличного воздуха перед рекуператором.

На горячее водоснабжение установлены вакуумные солнечные коллекторы.

Согласно наблюдениям домовладельца, грунтовый теплообменник в разы увеличивает эффективность рекуперации воздуха и плюс поставляет в дом дополнительное тепло. В этом теплообменнике в качестве теплоносителя используется пропиленгликоль.

Как устроен геоколлектор

Для геоколлектра на участке вырыли траншею размерами:

• длина -50 метров,
• ширина – 1, 2 метра,
• глубина-4 метра.

Для эффективного теплообмена было сделано два контура по 80 метров.

А вот как выполнен ввод геоколлектра в дом под лентой фундамента.

Для ввода геоколлектора сделан специальный короб, трубы проходят через металлические гильзы.

Для проходки труб устройства через пароизоляцию использовались мембраны.

Зимой, когда в доме никто не жил и систему отопления отключали, все помещения обогревались только геоколлектором с рекуператором. За неделю температура в доме снизилась, но очень медленно и всего на 4 градуса – это очень хороший результат.

Наш пользователь ежедневно собирал показания через систему ежедневного мониторинга. Согласно им, ГК отлично работает, когда температура воздух на улице составляет -26 градусов, температура ГК в земле согласно датчикам +5 на входе и +6,5 на выходе.
После грунтового ТО в рекуператор заходит воздух температурой +3 градуса, в помещение после рекуператор + 18 гр.

Разновидности установок

Согласно общепринятой классификации, ТН делятся на типы по источнику получаемой энергии и виду теплоносителя, которому она передается:

1. Насосы типа «воздух-воздух» наиболее близки к традиционным сплит-системам, разница состоит в площади наружного испарителя. Аппарат отнимает теплоту окружающей среды и напрямую передает воздуху помещения, как происходит в обычном кондиционере.
2. Конструкция генераторов «воздух–вода» идентична, но предусматривает нагрев воды либо антифриза, циркулирующего по системе отопления жилого дома.
3. Установка типа «вода-вода» берет низкопотенциальное тепло водоема и передает жидкому теплоносителю. Здесь применяется дополнительный внешний теплообменник из труб, погруженный в колодец, озеро, скважину или канализационный септик. Циркуляцию воды через испаритель обеспечивает второй насос.
4. Геотермальный ТН использует теплоту грунта и нагревает внутридомовой теплоноситель. Внешний теплообменный контур представляет собой змеевик с антифризом, заглубленный на 1.5—2 м и занимающий большую площадь. Второй вариант – несколько вертикальных зондов из труб, опущенных внутрь скважин на глубину 10—100 метров.

Справка. Разновидности тепловых насосов перечислены в порядке увеличения стоимости оборудования вместе с монтажом. Воздушные установки – самые дешевые, геотермальные – дорогие.

Основной параметр, характеризующий тепловой насос для отопления дома, – коэффициент эффективности COP, равный отношению между полученной и затраченной энергией. Например, относительно недорогие воздушные отопители не могут похвастать высоким COP – 2.5…3.5. Поясняем: затратив 1 кВт электричества, установка подает в жилище 2.5—3.5 кВт теплоты.

Способы отбора тепла водных источников: из пруда (слева) и через скважины (справа)

Водяные и грунтовые системы эффективнее, их реальный коэффициент лежит в диапазоне 3…4.5. Производительность – величина переменная, зависящая от многих факторов: конструкции теплообменного контура, глубины погружения, температуры и протока воды.

Важный момент. Водогрейные тепловые насосы не способны разогреть теплоноситель до 60—90 °С без дополнительных контуров. Нормальная температура воды от ТН составляет 35…40 градусов, котлы здесь явно выигрывают. Отсюда рекомендация производителей: подключайте оборудование к низкотемпературному отоплению – водяным теплым полам.

Производители тепловых отопительных насосов вода-вода

Тех-характеристики выбираемого теплового насоса: производительность, длительность эксплуатации и коэффициент СОР, напрямую зависят от производителя отопительного оборудования. Поэтому выбору изготовителя уделяют достаточно времени.

Судя по отзывам покупателей, наибольшей популярностью пользуется продукция следующих производителей:

• Nibe – в отличие от других производителей, шведская компания занимается производством отопительного оборудования, работающего исключительно на возобновляемых источниках тепловой энергии, что отражается на качестве, производительности, экономичности и других характеристиках оборудования.
  Системы Nibe легко интегрируются в уже существующее отопление, подключаются к солнечным коллекторам (также выпускаются компанией), делая систему обогрева полностью автономной и независимой от традиционных видов топлива.
• Vaillant – немецкая компания наладила выпуск систем geoTHERM, предназначенных для отопления и ГВС. Модели имеют высокий показатель СОР. Предназначены для использования в жилых и промышленных зданиях. Нагрев теплоносителя на выходе составляет 60-65°С.
  Серия Vaillant geoTHERM имеет звукоизоляционное исполнение, что позволяет устанавливать станцию непосредственно в жилых помещениях.
• Mammoth – американская компания, продукция которой на рынках России и СНГ стала доступной с 2007 г. главным направлением компании является изготовление систем климат контроля: кондиционеров, тепловых насосов, использующих тепло воздуха, солнца, земли и воды.
  Особого внимания заслуживает серия Mammoth 3 в 1. Модель, совмещающая в себе три важных функции: нагрев и охлаждение помещения, подогрев ГВС, при этом максимальная производительность составляет 46 кВт.

Варианты отбора тепла

Если рядом есть водоем – это идеальный вариант. В него погружаются трубы с рассолом (антифризом), длина и диаметр которых зависит от нужд в тепловой энергии.

Теплообменник — трубы с рассолом, которые погружаются в водоем.

Если водоема нет, можно использовать тепло грунтовых вод, но для этого придется устанавливать дополнительное оборудование – помпу для выкачки воды и ее сброса. При этом не всегда такой вариант выгоден – затраты на электричество и бурение скважины могут быть больше, чем на установку и эксплуатацию грунтового теплового насоса.

Такие тепловые наосы работают следующим образом:

1. Из скважины подается вода;
2. Она протекает через теплообменник теплового насоса;
3. Хладагент (фреон) отбирает тепло у воды;
4. Остывшая вода закачивается обратно в землю или сбрасывается в водоем.

Минус таких тепловых насосов вода-вода – использование электроэнергии для закачки и выкачки воды. Либо – необходимость наличия водоема поблизости.

Устройство теплонасоса

Вся конструкция состоит из трех частей – магистрали для отбора тепла, собственно, теплового насоса и накопительного бака. В тепловом насосе установлены конденсатор, испаритель, дроссельный вентиль, расширительный клапан или бачок, компрессор и теплообменник (если накопительный бак находится отдельно от ТН, то теплообменник находится в нем). В качестве теплоносителя используется фреон (хладагент).

Полный рабочий цикл

• Рассол проходит через трубы, погруженные в воду, где нагревается до ее температуры (0 — +10), после чего отдает свое тепло хладагенту (фреону) в испарителе.
• Компрессор сжимает хладагент, повышая его плотность, он конденсируется в жидкость.
• Из-за изменения давления температура фреона растет, иногда достигая +90 и более градусов (зависит от модели и режима работы).
• Через теплообменник хладагент отдает свое тепло в конденсаторе, где охлаждается до ее температуры.
• Далее фреон переходит в газообразное состояние, из-за чего его температура понижается, а в дроссельном вентиле его давление падает до номинального и температура падает до минимальной.
• Цикл повторяется снова.

Схема теплового насоса, приведена для лучшего понимания полного рабочего цикла.

На что смотреть при обустройстве такого отопления?

Существует большое количество различных модификаций тепловых насосов, предназначенных для помещений любого назначения и размера, а также работающих в разных условиях. Оборудование предназначено для отапливания домов общей площадью 50 до 150 квадратных метров.

Ориентир №1 – жесткость воды

Качество воды скважины или водоема играет важную роль при выборе оборудования. Не все модели способны работать на жесткой воде, содержащей большое количество марганца и железа.

Высокая концентрация этих элементов вредит системе – на трубах быстрее образовывается коррозия, что ведет к уменьшению КПД оборудования и сроков его эксплуатации.

Поэтому перед покупкой теплового насоса берут пробу воды и делают ее анализ на наличие этих и других микроэлементов – сероводорода, аммиака, хлора и т.д. Обычно если в пруду температура превышает +13 градусов, то с большей долей вероятности в воде много ионов железа и марганца.

Таким образом, тепловой насос вода-вода подбирается с учетом жесткости воды. Есть системы, элементы которой максимально защищены от коррозии, но стоят они дороже.

Ориентир №2 – режим работы

Тепловой насос может использоваться в качестве единственного источника тепла или взаимодействовать с другими системами. Поэтому перед выбором модели важно определить, в каком режиме устройство будет работать.

Всего существует два типа функционирования системы:

• Моновалентный. Приборы обладают большой мощностью, подходят для отапливания дома.
• Бивалентный. Менее производительные устройства, дополняют основное обогревательное оборудование.

Для сооружения автономной системы с основным нагревательным агрегатом вода-вода, нужен моновалентный тип.

Ориентир №3 – мощность насоса

Мощность – важный показатель при выборе теплового насоса, так как от него зависит производительность системы. Чем выше мощность, тем выше КПД оборудования, но и расход электроэнергии больший.

Производительность теплового насоса вода-вода подбирается, исходя из реальных потребностей

При выборе устройства с недостаточной мощностью эффективность системы упадет в случае, если теплопотери дома превысят количество отдаваемой системой энергии. Тепловой насос может работать круглосуточно, но эффекта от него не будет из-за понижения температуры воды.

Когда теплопотери постройки ниже, чем теплоотдача системы, то насос обычно автоматически запускается на несколько минут, нагревает воду до установленной температуры, транспортирует ее по системе. После чего выключается до момента, когда температура понизится на несколько градусов. Затем цикл повторяется.

Ориентир №4 – функцинал конкретной модели

Тепловые насосы могут обладать дополнительными функциями, это:

• Система автоматического управления, которая позволит регулировать микроклимат помещения по вкусу. Управление обычно осуществляется с помощью дистанционного пульта.
• Функция нагрева воды для горячего водоснабжения.
• Шумоизоляционный корпус.
• Возможность подключения к другим системам отопления, солнечным коллекторам, что сделает оборудование для обогрева полностью автономным.

Длительность эксплуатации тепловых насосов вода-вода обычно превышает 30 лет.

Преимущества и недостатки тепловых насосов для отопления дома

Строительство дома с нуля включает в себя проведение огромного количества различных строительных и ремонтных работы. И одна из главных – это обустройство отопительной системы, которая призвана обеспечить комфортную температуру в помещении. И тепловой насос в данном случае станет отличным решением, так как позволит вам отказаться от централизованного отопления, работа которого все чаще оставляет желать лучшего.

Достоинства тепловых насосов: что же в них хорошего?

Наличие теплового насоса позволяет не только эффективно отопить дом, но еще и обеспечивает существенную экономию, которая может превышать 50%. Оплачивая только электроэнергию, которая тратится, вы заметно сократите свои расходы.

На сегодняшний день качественный и современный ТН – это устройство, которое полностью автоматизировано и исправно работает практически само. Вам не нужно осуществлять дополнительный контроль, как-либо настраивать и переключать систему и т.д. Кроме того, нужно сказать о таких достоинствах:

• есть возможность сделать индивидуальный проект, который будет идеально подходить для вашего дома;
• хороший ТН будет исправно работать не один год.

Еще один немаловажный аспект, который ставит использование тепловых насосов выше всех прочих вариантов – это потребление энергии, которая добывается из возобновляемых источников. Так что это максимально экологичный среди доступных вариант.

Недостатки тепловых насосов: что в них плохого?

Пожалуй, самый большой недостаток практически любого хорошего ТН – стоимость. Такое капиталовложение будет по карману не каждому, но те, кто решает потратиться, всегда положительно отзываются об этом решении.

Еще один существенный недостаток – особые требования к электросети, которая непременно должна быть трехфазной. А еще для исправной работы ТН к минимуму должна быть сведены перепады напряжения, которые попросту способны привести к неисправности системы.

• Подобрать нужную модель поможет сайт «Прайс навигатор», на котором вы всего за несколько кликов сможете сравнить характеристики разных тепловых насосов, а также узнать наличие в магазинах и актуальную стоимость. Перейти можно по ссылке: https://pn.com.ua/ct/4322/?ff=67995

Несмотря на это, тепловые насосы остаются самым продвинутым и современным решением вопроса обеспечения отопления, и лучшего варианта на рынке вам точно найти не удастся.

Какими бывают тепловые насосы: классификация и особенности

Выделяют два основных типа ТН – это воздушные и грунтовые. В свою очередь первый тип делится на два варианта, которые мы и рассмотрим:

• «воздух-вода» — отвечает за передачу теплого воздуха на отопление, кондиционирование и обеспечение горячей воды. В случаях обустройства больших помещений, а также производств, ресторанов или спортивных залов, это идеальный вариант;
• «воздух-воздух» — работает по принципу кондиционера и, собирая тепло из воздуха, передает его в помещение.

Второй тип ТН, грунтовые, также в свою очередь делятся на типы. Первый вариант «вода-вода» созданы для того, чтобы брать тепло прямо из подземных вод, и таким образом обеспечивают обогрев дома. Другой вариант – геотермальный – вынимают тепло прямо из земли.

Стоит ли тратиться на покупку и установку теплового насоса, каждый решает для себя сам. Мы можем лишь говорить о том, что этот вариант наиболее безопасен не только для жильцов дома, но и для окружающей среды. Кроме того, такое единоразовое вложение позволяет существенно экономить в дальнейшем, и тратить на оплату системы отопления значительно меньше средств. Так что непременно рассмотрите вариант приобретения такого оборудования на сайте, изучив актуальный ассортимент и цены на товары.

Узнайте о тепловом насосе | Trane

Тепловой насос как часть системы центрального отопления и охлаждения использует наружный воздух как для обогрева дома зимой, так и для его охлаждения летом.

Технически тепловой насос — это холодильная система с механическим компрессионным циклом, которая может быть обращена либо для нагрева, либо для охлаждения контролируемого помещения. Подумайте о тепловом насосе как о теплоносителе, постоянно перемещающем теплый воздух из одного места в другое, туда, где он нужен или не нужен, в зависимости от сезона.Даже в слишком холодном воздухе присутствует тепловая энергия. Когда на улице холодно, тепловой насос отбирает имеющееся снаружи тепло и передает его внутрь. Когда на улице тепло, он меняет направление и действует как кондиционер, отводя тепло из вашего дома.

Обратите внимание, что тепловые насосы лучше всего подходят для умеренного климата, а для более низких температур может потребоваться дополнительный источник тепла. В качестве круглогодичного решения для домашнего комфорта тепловые насосы Trane могут стать ключевой частью вашей согласованной системы.Независимый дилер Trane может помочь вам решить, подходит ли вам система с тепловым насосом.

Тепловой насос состоит из двух основных компонентов: внутреннего блока обработки воздуха и наружного блока, подобного центральному кондиционеру, но называемого тепловым насосом. Наружный блок содержит компрессор, который циркулирует хладагент, который поглощает и отдает тепло при перемещении между внутренним и наружным блоками.

Тепловые насосы и кондиционеры используют ту же технологию для охлаждения вашего дома.У них одинаковые энергоэффективные функции. За исключением нескольких небольших технических отличий, тепловые насосы и кондиционеры охлаждают ваш дом одинаково, без реальной разницы в качестве комфорта, энергоэффективности или стоимости энергии.

Основное различие между тепловыми насосами и кондиционерами заключается в том, что тепловой насос также может обогревать ваш дом, а кондиционер — нет. Кондиционер должен быть соединен с печью, чтобы в доме было полноценное центральное отопление и охлаждение.

Основное различие между ними заключается в том, как они создают тепло.Тепловой насос использует электричество для передачи тепла из одного места в другое. Печь сжигает топливо для создания тепла. Благодаря этому тепловой насос будет более энергоэффективным. Например, тепловой насос Trane XV20i является одним из самых эффективных в отрасли HVAC, с рейтингом до 20,00 SEER и 10,00 HSPF.

Еще одно отличие тепловых насосов от печей — это энергоэффективность и воздействие на окружающую среду. Поскольку тепловые насосы работают на электричестве, они не выделяют вредных выбросов, которые, как было доказано, способствуют изменению климата.

Plus, тепловой насос также охладит ваш дом летом, избавляя от необходимости покупать отдельный кондиционер.

тепловой насос или печь? Как лучше всего обогреть ваш дом?

Тепловые насосы и печи обогревают ваш дом — но по-разному. Узнайте, как и какая система может вам подойти.

Когда дело доходит до отопления дома, у вас есть выбор. И если вы не опытный профессионал (что маловероятно), понимание того, как выбрать правильную систему отопления, может показаться непосильной задачей.Не волнуйтесь, вот что вам нужно знать, чтобы сделать правильный выбор.

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОВЫЙ НАСОС?

Тепловой насос как часть системы центрального отопления и охлаждения использует наружный воздух как для обогрева дома зимой, так и для его охлаждения летом. По сути, это означает, что ваш тепловой насос будет действовать как кондиционер, когда становится жарко, и обогреватель, когда на улице холодно, что делает тепловые насосы одним универсальным продуктом. Тепловые насосы не только гибкие, но и энергоэффективные.Подумайте о тепловом насосе как о теплоносителе, постоянно перемещающем теплый воздух из одного места в другое, туда, где он нужен или не нужен, в зависимости от сезона. Зимой насос забирает тепло из наружного воздуха или земли и распределяет его по дому. Летом горячий воздух из дома удаляется, создавая более прохладную атмосферу в помещении.

ЧТО ТАКОЕ ПЕЧЬ?

Печь, как часть системы центрального отопления и охлаждения, преобразует топливо в уютное тепло, которое затем распространяется по всему дому.Все печи состоят из четырех основных компонентов: 1) горелок, подающих и сжигающих топливо, 2) теплообменников, 3) воздуходувки и 4) дымохода, который действует как выхлоп для газообразных побочных продуктов. В зависимости от вашей ситуации, региона и потребностей вы можете выбрать отопительную систему, работающую на газе или мазуте в качестве топлива.

ЧТО ТАКОЕ ДВОЙНАЯ ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА?

Двухтопливные системы сочетают в себе лучшие характеристики газовой печи и теплового насоса. Двухтопливная система включает в себя как тепловой насос, так и газовую печь, и будет управлять тепловым насосом при более умеренных температурах, когда тепловой насос более эффективен, а при понижении температуры наружного воздуха система автоматически переключится на газовую печь.Это не только дает домовладельцу максимальный комфорт в его доме, но и переключается между тепловым насосом и газовой печью в зависимости от того, какая из них наиболее эффективна, что экономит домовладельцам наибольшую сумму денег.

СТОИМОСТЬ УСТАНОВКИ

Общая стоимость установки вашей печи, теплового насоса или двухтопливной системы в значительной степени зависит от совместимости вашего дома и текущей настройки системы. Например, в некоторых домах может не быть доступа к природному газу, что делает установку кондиционера и печи более дорогой альтернативой системе теплового насоса.В качестве альтернативы дома, которые не подключены для дополнительного отопления, связанного с системой теплового насоса, могут понести дополнительные расходы. Ваш дилер — отличный ресурс для определения того, какие системы лучше всего подходят для вашего дома, и может помочь объяснить эти затраты на установку.

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

В идеальных условиях тепловой насос может передавать на 300 процентов больше энергии, чем потребляет. Напротив, газовая печь с высоким КПД имеет КПД около 95%.Тепловые насосы работают от электричества, поэтому вы можете существенно сэкономить на расходе топлива. Он более чем на 100 процентов эффективен в различных условиях умеренного климата и может служить как обогревателем, так и кондиционером.

КАЧЕСТВО ВОЗДУХА

Одни и те же соображения по качеству воздуха в помещении (IAQ) могут применяться как для теплового насоса, так и для системы газовой печи. Такие продукты, как очиститель воздуха для всего дома или вентилятор приточного воздуха, являются отличными вариантами, когда речь идет о максимальном качестве воздуха в вашем доме!

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ХОЛОДНОЙ ПОГОДЫ

Газовая печь сжигает топливо, поэтому в самые холодные дни оно может выделять тепло.Если температура наружного воздуха обычно опускается ниже нуля, тепловому насосу может быть трудно вырабатывать достаточно тепла для поддержания тепла в вашем доме. Дополнительные системы доступны для работы в тандеме с вашим тепловым насосом и работают в самые холодные дни. К сожалению, эти системы потребляют много энергии, что при слишком частом использовании сводит на нет преимущества с точки зрения энергоэффективности. Двухтопливная система может работать как с умеренными, так и с отрицательными температурами, переключаясь между источниками тепла в зависимости от температуры наружного воздуха и потребностей в отоплении дома.

КОМФОРТ

Как правило, воздух от теплового насоса не такой горячий, как от газовой печи. Дом по-прежнему согревает, но «дует прохладнее». Некоторым это не нравится. В отличие от горячего и сухого воздуха печи, тепловые насосы циркулируют воздух, который от природы влажный, поэтому они не сушат вашу кожу так сильно, как жар печи.

СРОК СЛУЖБЫ И ОБСЛУЖИВАНИЕ

Газовая печь обычно имеет более длительный срок службы, чем тепловой насос.Печи при правильном уходе могут прослужить 20 и более лет. Тепловой насос, как и кондиционер, обычно имеет срок службы 15 лет. Поскольку нагревательные элементы газовой печи используются только несколько месяцев в году, требования к техническому обслуживанию ниже, чем у теплового насоса. Газовая печь также имеет меньше механических частей, чем тепловой насос, что означает меньше вещей, которые могут выйти из строя или выйти из строя.

Где вы живете имеет значение

Понимая, что потребности каждого дома и домовладельца индивидуальны, есть несколько общих рекомендаций, которые помогут вам решить, какой источник тепла вам подходит.

Тепловой насос может подойти вам, если вы живете в мягком климате.

Если ваша зима в среднем составляет около 30-40 градусов по Фаренгейту, тепловые насосы могут идеально подойти для вашего дома. Для теплового насоса хорошо подходит юго-восточный климат с более мягкими зимами. Кроме того, места с низкими тарифами на электроэнергию являются основными кандидатами для установки тепловых насосов.

Печь может подойти вам, если вы живете в холодном климате.

Если у вас очень холодные зимы и температура постоянно ниже нуля, печь может быть лучшим выбором для вас.Печи лучше работают в холодном климате, потому что они не зависят от температуры наружного воздуха, чтобы преобразоваться в тепло.

Двойное топливо сочетает в себе лучшее из обеих систем.

Двойное топливо — отличный выбор для регионов с мягкой или суровой зимой. Двухтопливные системы выбирают лучший вариант отопления, тепловой насос или печь, в зависимости от ваших потребностей в отоплении, что делает их идеальным вариантом независимо от погоды.

НИЖНЯЯ ЛИНИЯ

Ваш лучший ресурс для выбора идеального отопительного решения для вашего дома — это местный специалист Trane Comfort.Вы получите индивидуальную рекомендацию, основанную на ваших предпочтениях и конкретных потребностях вашего дома.

Воздушные тепловые насосы | Министерство энергетики

Перейти к основному содержанию

• Национальные лаборатории
• Energy.gov Офисы

Поиск

Энергосбережения

• О нас О нас
  • О нас Главная
  • Миссия
  • Блог
  • Свяжитесь с нами

Энергосберегающий Дом

• О нас О нас
  • О нас Главная
  • Миссия
  • Блог
  • Свяжитесь с нами

• Услуги Услуги
  • Услуги Дом
  • Сделай сам Проекты Сделай сам
    • Сделай сам Дом
    • Установить Storm Windows
    • Герметизация утечек воздуха герметиком
    • Уплотнитель окна с двойным подвесом
    • Коробка для крышек Construct Attic Stairs
    • Изоляция труб горячего водоснабжения
    • Нижняя температура нагрева воды
    • Изолировать бак водонагревателя
    • Изоляция и герметизация полов над гаражом
  • Руководство по энергосбережению
  • Стимулы и финансирование Стимулы и финансирование
    • Стимулы и финансирование Главная
    • Сбережения и скидки
    • Финансирование
  • Продукты и услуги
• Heat & CoolHeat & Cool
  • Heat & Cool Home
  • Домашние системы охлаждения Домашние системы охлаждения
    • Домашние системы охлаждения Домашние
    • Кондиционер
    • Испарительные охладители
    • Вентиляторы
    • Радиантное охлаждение
    • Вентиляция для охлаждения
    • Вентиляторы для всего дома
  • Системы отопления для дома
    • Системы отопления для дома
    • Активная солнечная энергия
    • Электрическое сопротивление
    • Печи и котлы
    • Отопление на дровах и пеллетах
    • Системы распределения тепла
    • Лучистое отопление
    • Переносные обогреватели
  • Системы тепловых насосов Системы тепловых насосов
    • Системы тепловых насосов Домашняя страница
    • Эксплуатация и обслуживание
    • Поглощение
    • Источник воздуха
    • Ductless, Mini-Split
    • Геотермальные источники
  • Водонагреватель Водяной обогрев
    • Водяной обогрев Домашний
    • Выбор нового водонагревателя
    • Калибр
    • Водонагреватели без резервуаров или по требованию
    • Водонагреватели с тепловым насосом
    • Накопительные водонагреватели
    • Бесконтактные змеевики и водонагреватели косвенного нагрева
    • Солнечные водонагреватели
    • Рекуперация тепла дренажной воды
    • Снижение расхода горячей воды
    • Обогрев бассейна
• Weatherize
  • Weatherize Home
  • Энергоаудит дома
    • Энергоаудит дома Дом
    • Самооценка
    • Профессиональный
  • Воздушное уплотнение Воздушное уплотнение
    • Воздушное уплотнение Домашняя страница
    • Строительство нового дома
    • Обнаружение утечек
    • Конопатка
    • уплотнитель
  • Изоляция Изоляция
    • Изоляция Дома
    • Где утеплить
    • Существующие дома
    • Строительство нового дома
    • Типы
    • Материалы
    • Сияющие барьеры
  • Контроль влажности Контроль влажности
    • Контроль влажности Домашняя страница
    • Пароизоляция
  • Вентиляция
    • Домашняя вентиляция
    • Весь дом
• DesignDesign
  • Design Home
  • Дизайн для эффективности Дизайн для эффективности
    • Дизайн для эффективности Дом
    • Комплексный подход
    • Сверхэффективные дома
    • Расширенное обрамление
    • Холодные крыши
    • Пассивные солнечные дома
  • Ландшафтный дизайнЛандшафтный дизайн
    • Ландшафтный дизайн Дом
    • Оттенок
    • Ветрозащитные полосы
    • Водосбережение
  • Типы домов Типы домов
    • Типы домов Дом
    • Апартаменты и аренда
    • Земля под прикрытием
    • Журнал
    • Произведено
  • Окна, двери и световые люки Окна, двери и световые люки
    • Окна, двери и световые люки для дома
    • Рейтинг энергоэффективности
    • Окна
    • Двери
    • Мансардные окна
• Электричество и топливо Электричество и топливо
  • Электричество и топливо Дом
  • Бытовая техника и электроника Бытовая техника и электроника
    • Бытовая техника и электроника
    • Оценка использования энергии
    • Снижение потребления электроэнергии и затрат
    • Компьютеры и электроника
    • Техника для кухни
    • Прачечная
    • Покупки бытовой техники
    • Счетчики электрические
  • Покупка и производство электроэнергии Покупка и производство электроэнергии
    • Покупка и производство электроэнергии для дома
    • Покупка чистой электроэнергии
    • Планирование возобновляемых систем
    • Солнечные электрические системы
    • Ветряные электрические системы
    • Гибрид ветра и солнечной энергии
    • Микрогидроэнергетические системы
  • Освещение Освещение
    • Освещение Дома
    • Принципы и термины
    Яркость
    • люмен и этикетка с информацией об освещении
    • Сравнение ламп
    • Светодиоды
    • Флуоресцентный
    • Лампа накаливания
    • Наружная солнечная энергия
    • Замена ламп
    • Выключение света
    • Дизайн
    • Элементы управления
    • Дневной свет
    • Стандарты освещения
  • Транспортные средства и топливоТранспортные средства и топливо
    • Транспортные средства и топливо Домой
    • Экономия на газе
    • Транспортные средства с экономичным топливом и альтернативным топливом

• Национальные лаборатории
• Энергия.gov Офисы

Источник воздуха

• Нагрев и охлаждение
• Домашние системы охлаждения
  • Кондиционер
  • Испарительные охладители
  • Вентиляторы
  • Радиантное охлаждение
  • Вентиляция для охлаждения
  • Вентиляторы для всего дома
• Системы домашнего отопления
  • Активная солнечная энергия
  • Электрическое сопротивление
  • Печи и котлы
  • Отопление на древесине и пеллетах
  • Системы распределения тепла
  • Лучистое отопление
  • Переносные обогреватели
• Тепловые насосы
  • Эксплуатация и обслуживание
  • Поглощение
  • Источник воздуха
  • Ductless, Mini-Split
  • Геотермальные источники
• Водонагреватель
  • Выбор нового водонагревателя
  • Калибр
  • Водонагреватели без резервуаров или по требованию
  • Водонагреватели с тепловым насосом
  • Накопительные водонагреватели
  • Бесконтактные змеевики и водонагреватели косвенного нагрева
  • Солнечные водонагреватели
  • Рекуперация тепла дренажной воды
  • Уменьшение расхода горячей воды
  • Обогрев плавательного бассейна

Вы находитесь здесь.

Главная »Нагрев и охлаждение» Системы с тепловым насосом »Тепловые насосы с воздушным источником

Что такое тепловой насос? (с иллюстрациями)

Тепловой насос обычно используется для поддержки систем отопления и охлаждения как в домашних, так и в коммерческих зданиях.Устройство предназначено для испускания холодного или горячего воздуха при необходимости. Типичный пример такого типа устройств — холодильник. В холодильнике вокруг холодильного контура помещается специальная рабочая жидкость, которая приводит в действие тепловой насос. Холодильный контур состоит из четырех элементов: конденсатора , испарителя , компрессора и расширительного клапана .

Тепловые насосы — это машины, которые используются для охлаждения или обогрева здания, при необходимости выделяя горячий или холодный воздух.

По мере отвода тепла от источника рабочая жидкость испаряется с помощью испарителя. Затем выделяется тепло, в результате чего область охлаждается. Поскольку тепло выделяется для охлаждения воздуха, рабочая жидкость конденсируется в конденсаторе. Когда это происходит, реверсивный клапан создает холодный воздух, и направление рабочего тела меняется на обратное, чтобы процесс снова начался. Как и в случае с холодильником, тепловой насос отводит тепло от источника, чтобы поддерживать прохладу в определенной области.

Тепловые насосы, используемые в коммерческих зданиях, обычно имеют большие размеры.

Тепловые насосы обычно используются в местах, где требуется обогрев или охлаждение, но где текущий источник тепла или холода неадекватен.Поэтому они часто используются в системах отопления и охлаждения помещений, при бытовом и промышленном осушении, а также при нагревании бытовой воды. В стандартных системах отопления тепловой насос отделяет тепло от различных источников, таких как вода, воздух, почва и горные породы. С другой стороны, в системах охлаждения тепло отводится, а не отделяется. Это устройство является предпочтительным выбором в промышленных и домашних условиях, где требуется обогрев и охлаждение, поскольку оно потребляет меньше энергии, чем электричество и другие методы.

Доступно несколько различных типов тепловых насосов, каждый из которых имеет свои особые преимущества. Одна из самых популярных форм — это геотермальный тепловой насос.У этого нет внешнего вентилятора. Поэтому очень тихо. Кроме того, они несут меньший риск повреждения, чем модели с внешними вентиляторами. Как правило, его продолжительность жизни превышает сорок лет.

В холодильниках используются тепловые насосы для охлаждения внутренних компонентов.

Что такое тепловой насос?

Когда дело доходит до систем отопления и охлаждения жилых помещений, немногие типы систем столь же энергоэффективны, как тепловые насосы. Но что это такое и как они работают? Короче говоря, тепловой насос — это просто электрическое устройство, способное передавать тепло из одного места в другое. Хотя поначалу это может показаться нелогичным, на самом деле тепло можно извлечь из холодного воздуха и добавить к более теплому.

Чтобы объяснить это более практично, давайте немного отступим, чтобы понять основы. Прежде всего, для сравнения, представим себе тепло как большой водоем. Логично, что вода перетекает с более высокого места на более низкое. Точно так же тепло естественным образом перетекает из более горячего места в более холодное.

Так как же мы можем извлечь тепло из холодного места и отправить его в более теплое место? Что ж, это немного похоже на перемещение воды с низкого места на высокое.Все, что вам нужно, это насос! На самом деле тепло определяется движением молекул, из которых состоит материя. По сути, весь воздух в мире, который теплее абсолютного нуля (-273 ° C, температура, при которой молекулы фактически перестают двигаться), содержит некоторое количество тепла. Таким образом, технически можно извлечь тепло из воздуха любой температуры и отправить его куда-нибудь еще, все, что нужно, — это немного энергии.

Тепловые насосы довольно часто используются в нашей повседневной жизни.Фактически, этот процесс сейчас происходит почти постоянно в вашем доме, поскольку холодильники на самом деле являются типичной формой теплового насоса.

Тепловые насосы могут извлекать тепло из воздуха с помощью жидкого хладагента (подробнее об этом позже) для поглощения и отвода тепла, а также так называемого цикла охлаждения с компрессией пара, который является причудливым названием для широко используемого термодинамического процесса. для приложений теплопередачи.

Для этого есть четыре основных шага:

1. Процесс начинается, когда хладагент находится в состоянии, известном как насыщенный пар.Этот насыщенный пар поступает в компрессор, где повышается давление и, следовательно, температура.
2. Горячий пар затем проходит через конденсатор, где он снова конденсируется в жидкую форму. В результате такой конденсации хладагент теряет тепло. Это то, что сейчас происходит в вашем домашнем холодильнике, и почему в спине тепло.
3. Затем жидкий хладагент проходит через расширительный клапан, где давление падает, и жидкость становится намного холоднее.В этот момент жидкость обычно холоднее, чем пространство, которое необходимо охладить.
4. Наконец, холодная жидкость, которая теперь частично испаряется из-за падения давления, проходит через испаритель, который обычно состоит из змеевика или длинных труб. Затем вентилятор обдувает змеевик или трубки воздухом, охлаждая воздух. Это вызывает испарение хладагента внутри трубок, возвращая его в исходное состояние насыщенного пара.

По сути, происходит то, что хладагент вынужден проходить циклы конденсации и испарения, при которых температура и давление значительно повышаются и падают.Эти колебания температуры затем используются для нагрева или охлаждения потока воздуха или воды, в зависимости от области применения.

Итак, это немного объясняет науку, лежащую в основе тепловых насосов, но что именно делает тепловые насосы такими интересными для систем отопления и охлаждения жилых помещений? У тепловых насосов довольно много преимуществ.

Во-первых, количество энергии, которое обычно требуется для работы компрессора и вентиляторов или насосов, обычно значительно меньше количества тепла, которое может быть перемещено или, на практике, «генерировано».Производительность теплового насоса обычно измеряется так называемым «КПД» или COP. COP — это количество переданного или перемещенного тепла, деленное на количество энергии, необходимое для перемещения этого тепла. КПД среднего теплового насоса в жилом доме обычно составляет около 3, что означает, что на каждую единицу энергии, которую вы вкладываете в систему, передается 3 единицы. Если сравнить это с электрическим обогревателем для плинтуса, коэффициент полезного действия которого равен 1 (каждая единица энергии, которую вы вкладываете в плинтус, выделяется как тепло), тепловые насосы внезапно становятся весьма привлекательными!

Еще одно интересное преимущество тепловых насосов по сравнению с другими системами отопления или охлаждения жилых помещений состоит в том, что тепловой насос может быть настроен как на обогрев, так и на охлаждение.Описанный выше термодинамический цикл можно фактически обратить, чтобы переключить его с одной функции на другую. Вместо того, чтобы брать тепло снаружи для обогрева вашего дома изнутри, вы также можете взять тепло изнутри и выбросить его наружу, чтобы охладить свой дом.

Это поможет вам сэкономить на закупочной цене и затратах на техническое обслуживание, так как одна машина будет выполнять работу, которую раньше выполняли две. Это также может помочь вам сэкономить место для хранения в подвале, поскольку тепловые насосы обычно меньше, чем эквивалентная комбинация газовой печи и кондиционера.

Другим интересным преимуществом является повышенное качество воздуха в помещении, поскольку топливо не сжигается и не расходуется, и система всегда будет добавлять свежий воздух в ваш дом. Тепловые насосы тоже довольно универсальны; их можно использовать для нагрева поступающего воздуха снаружи или в качестве теплового насоса типа воздух-вода для производства горячей воды в жилых домах. Тепловые насосы также используются в сочетании с геотермальным отоплением и охлаждением, где тепло либо отбирается из земли, либо добавляется обратно.

Тепловые насосы могут показаться довольно волшебным устройством, способным на все; однако у них есть несколько важных недостатков.Прежде всего, их производительность очень сильно зависит от климата. В очень холодном климате, где температура часто опускается ниже -10 градусов по Цельсию, тепловые насосы могут стать менее эффективными.

Хотя тепло все еще может быть извлечено из холодного воздуха, тепловые насосы обычно не подходят для очень низких температур по двум причинам: 1) COP имеет тенденцию значительно падать в очень холодную погоду, что сводит на нет преимущество в эффективности; 2) В более холодном климате, таком как большая часть Канады, потребность дома в отоплении, как правило, намного выше, чем потребность в охлаждении.Настолько, что в домах со средней степенью теплоизоляции использование теплового насоса в качестве единственного источника тепла может оказаться непрактичным.

Вообще говоря, в более холодном климате обычно рекомендуется резервировать тепловой насос электрическими плинтусами или каким-либо другим способом отопления, чтобы в доме оставалось тепло в самые холодные дни зимы. Однако есть аргумент в пользу инвестирования в дополнительную изоляцию в новых домах, а не на дополнительное производство тепла, чтобы тепловой насос мог работать с более оптимальной эффективностью, поскольку потребовалась бы меньшая мощность.

Кроме того, при правильном количестве теплоизоляции и правильно спроектированном доме с учетом пассивного притока солнечного тепла можно даже безопасно обогреть свой дом в самые холодные дни зимы с помощью только теплового насоса. Обратите внимание, что хотя система может сэкономить вам деньги в долгосрочной перспективе, первоначальные затраты на тепловые насосы, как правило, немного выше, чем у других систем, особенно если также требуется вторая резервная система.

Наконец, тепло, выделяемое тепловым насосом, обычно менее интенсивно, чем в обычной газовой печи.Например, тепловой насос обычно генерирует тепло при температуре от 32 до 37 градусов Цельсия, что немного ниже температуры вашего тела. Для сравнения, типичная газовая печь будет генерировать тепло при температуре около 50 градусов по Цельсию, что намного удобнее в холодный зимний день. Некоторые люди считают, что это более низкое тепло немного неудобно в холодную погоду, особенно в плохо изолированном доме.

Итак, если вы ищете новую систему центрального отопления и охлаждения для своего дома, вам обязательно стоит подумать о тепловом насосе для отопления и охлаждения.Насколько это будет иметь смысл, будет зависеть от того, насколько хорошо изолирован ваш дом.

В доме с суперизоляцией тепловой насос может обеспечить все необходимое тепло и комфорт, но в доме, построенном с учетом кодов, вам может потребоваться резервная копия. Таким образом, как домовладельцу и застройщику вам нужно будет решить между инвестированием в изоляцию или дополнительную систему отопления. В любом случае тепловые насосы, безусловно, являются очень эффективным источником отопления и охлаждения для вашего дома, и во многих случаях преимущества могут перевесить недостатки.

У нас также есть гибридный водонагреватель с электрическим тепловым насосом воздух-вода, который заимствует эту эффективность и значительно сокращает потребление энергии, необходимой для удовлетворения наших потребностей в горячей воде.

Связанные темы с Как хорошо работают тепловые насосы в домах LEED или пассивных домах :

Джейсон Нг Ченг Хин , младший Энг, M.A.Sc.

Джейсон — младший инженер-консультант, специализирующийся на энергоэффективности зданий и моделировании энергопотребления зданий.Джейсон получил степень магистра в области строительства в Университете Конкордия, где его диссертация была посвящена оптимизации комбинированной солнечной системы, установленной в энергоэффективном доме в Квебеке.

Что такое тепловой насос и как он работает?

Если вы строите, ремонтируете или заменяете оборудование HVAC, существует больше, чем когда-либо, возможностей для обогрева и охлаждения вашего помещения. Вы уже знакомы со старыми вариантами режима ожидания: котлы, газовые печи, электрическое плинтусное отопление и кондиционеры сплит-системы.Но если кто-то предложил тепловой насос, эта технология может быть для вас новой.

Что такое тепловой насос? И это правильный выбор для вашего помещения?

В этой статье мы объясним все, что вам нужно знать простым языком.

Что такое тепловой насос?

Проще говоря, тепловой насос — это тип оборудования HVAC, которое может обеспечивать как тепло, так и охлаждение. Тепловой насос использует механическую энергию для отвода тепла из воздуха и его перемещения внутрь или наружу, в зависимости от того, требуется ли вашему помещению тепло или кондиционер.

Тепловые насосы энергоэффективны и экологически безопасны, поскольку для выработки тепла не нужно сжигать ископаемое топливо.

Тепловые насосы уже довольно давно используются в не очень холодных местах. Здесь, в районе Нью-Йорка, люди не так хорошо знакомы с тепловыми насосами. Это потому, что до недавнего времени тепловые насосы не могли обеспечить достаточное количество тепла в климате, где температура часто опускается ниже 20 градусов.

Сегодня все меняется, потому что технология тепловых насосов улучшилась до такой степени, что они могут быть эффективными и действенными даже здесь, на северо-востоке.

Как работает тепловой насос?

Тепловой насос — это, по сути, кондиционер, который также может работать в обратном направлении для обеспечения тепла.

• В теплую погоду тепловой насос поглощает тепло из воздуха внутри и перемещает его наружу, обеспечивая тем самым кондиционирование воздуха.
• В более прохладную погоду тепловой насос вырабатывает тепло, отводя тепло из воздуха снаружи и перемещая его внутрь.

Эта идея может показаться противоречащей логике… отвод тепла снаружи в холодную погоду? Дело в том, что даже в холодную погоду в воздухе всегда присутствует тепловая энергия.Его просто меньше, чем в жаркую погоду. Вот почему тепловые насосы наиболее эффективны в мягком климате. Чем холоднее на улице, тем тяжелее тепловой насос должен поглощать тепловую энергию и передавать ее внутри помещения.

Однако, как мы упоминали ранее, технология тепловых насосов настолько улучшилась, что они могут даже обеспечивать теплом здесь, в Нью-Йорке.

Типы систем тепловых насосов

Тепловые насосы, которые мы здесь описываем, называются тепловыми насосами с воздушным источником , поскольку они поглощают тепло из воздуха.Существуют также водные или геотермальные тепловые насосы, использующие водопроводные трубы и тепло из-под земли. Это может быть очень эффективным, но обычно не практичным выбором здесь, в Нью-Йорке. У нас не часто бывает возможность копать под городскими постройками для прокладки водопровода!

Среди тепловых насосов с воздушным источником можно выбрать несколько различных типов тепловых насосов.

Тепловой насос сплит-системы

Тепловой насос сплит-системы состоит из двух частей: внутреннего блока и внешнего блока, как и традиционная бытовая центральная воздушная установка.

Разница в том, что тепловой насос сплит-системы имеет змеевики, которые поглощают тепло (змеевики испарителя) и отводят тепло (змеевики конденсатора) как во внутренних, так и во внешних блоках.

Это означает (в отличие от кондиционера сплит-системы) тепловой насос сплит-системы может поглощать тепло изнутри или снаружи и отдавать тепло внутри или снаружи. Он может отводить тепло, чтобы охладить ваше пространство, или добавить тепло, чтобы согреть его.

Узнайте больше о: тепловые насосы и кондиционеры

Объединенный тепловой насос (также известный как блок на крыше)

Объединенный тепловой насос работает одинаково, но все змеевики расположены в одном «упакованном» блоке который часто находится на крыше здания.(Вот почему его также называют блоком на крыше.)

Нагретый или охлажденный воздух подается внутрь здания по воздуховодам, проходящим через крышу и / или стены.

Хотите знать, почему вы выбрали сплит-систему с тепловым насосом, а не комплектную? Ответ зависит от вашего пространства. Если у вас есть легкий доступ к крыше, комплектный блок может быть дешевле в установке и обслуживании. Однако они не столь эффективны в зданиях высотой более 10 этажей.

Канальные или бесканальные тепловые насосы

Большинство тепловых насосов подают нагретый или охлажденный воздух через воздуховоды.Однако иногда использование воздуховодов нецелесообразно, особенно при ремонте старого здания. Или добавить отопление и охлаждение в дополнительное пространство, например, в гараж или новое здание.

В этом случае отличным решением может стать бесканальный мини-сплит-тепловой насос. Вместо воздуховодов эти системы передают тепло через трубопроводы хладагента к фанкойлу, установленному в стене или потолке. Обратной стороной этих агрегатов является то, что фанкойлы необходимы в каждой комнате, где требуется климат-контроль. Кроме того, они не так эффективно удаляют влагу, как воздуховоды.

Тепловые насосы с переменным потоком хладагента (VRF)

VRF — это новый тип технологии тепловых насосов, обладающий некоторыми удивительными преимуществами по сравнению с традиционными системами отопления и охлаждения. Системы VRF более энергоэффективны, тише и могут точно контролировать комфортные условия в нескольких зонах с различными потребностями в обогреве и / или охлаждении. Фактически, они могут одновременно обеспечивать обогрев и охлаждение различных зон!

Преимущества теплового насоса

Так почему же следует выбирать тепловой насос вместо отдельных систем отопления и кондиционирования?

Снижение затрат на электроэнергию. По данным energy.gov, тепловой насос может передавать в помещение в 3 раза больше тепловой энергии, чем используемая им электрическая энергия. Это приводит к значительному сокращению ваших счетов за электроэнергию. Средний дом может сэкономить до 1000 долларов в год.

Снижение затрат на ремонт и техническое обслуживание. Если вы используете тепловой насос в качестве единственного источника тепла и холода, вам нужно будет обслуживать только одну систему и одну систему, которую нужно диагностировать и ремонтировать, если что-то пойдет не так. Это также снижает ваши общие затраты на эксплуатацию.

Более экологически чистый. Тепловые насосы действительно используют электричество, но не используют ископаемое топливо для производства тепла. Когда вам не нужно полагаться на печь для сжигания нефти или газа, вы вносите свой вклад в сокращение использования ископаемого топлива.

Ограничения теплового насоса

Как мы упоминали ранее, большой недостаток тепловых насосов заключается в том, что они теряют эффективность в климатических условиях с длительными периодами, когда температура опускается ниже нуля.

Это может означать, что вам понадобится дополнительный источник тепла в самые холодные дни года.В существующем помещении у вас уже может быть старый котел, который можно использовать только при необходимости. В новом помещении можно было установить теплый пол.

В зависимости от того, где вы находитесь, и от ваших конкретных потребностей в отоплении и охлаждении, возможно, все же удастся сэкономить деньги на эксплуатационных расходах на HVAC с помощью новой технологии теплового насоса. Опытный подрядчик HVAC может помочь вам сравнить варианты и сделать правильный выбор.

Узнайте больше о: тепловых насосах сплит-систем для холодного климата

Стоимость теплового насоса

Теперь приходит то, чего вы, вероятно, ждали… как насчет стоимости теплового насоса по сравнению с другими системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Опять же, это зависит от вашей ситуации.

Тепловой насос сплит-системы может стоить на несколько тысяч долларов дороже, чем традиционный кондиционер сплит-системы. Однако, если вы сравните это со стоимостью кондиционера и системы отопления, вы можете обнаружить, что тепловой насос дешевле (при условии, что вам не нужно покупать дополнительную систему отопления в районе с холодным климатом).

Налоговая скидка на тепловой насос

Однако есть хорошие новости, о которых вы могли не знать! В этом году есть коммерческий налоговый кредит на HVAC, который может компенсировать большую часть затрат.