Что такое тепловой насос — Энерго Х

Второе начало термодинамики гласит: «Теплота самопроизвольно переходит от тел более нагретых к телам менее нагретым». А можно ли заставить тепло двигаться в обратном направлении? Да, но в этом случае потребуются дополнительные затраты энергии (работа). Системы, которые переносят тепло в обратном направлении, часто называют тепловыми насосами .
Систему отопления, включающую тепловой насос, можно считать классическим «умножителем тепла», который изучается в школьном курсе физики. Насос играет роль устройства, перекачивающего тепловую энергию из одного места (источника) в другое — отопление дома при этом происходит за счёт разницы температур окружающей среды и теплоносителя .

Принцип действия системы:

1. Тепловой насос извлекает тепло из окружающей среды – земли, воздуха или воды (на глубине более 30 м.). Достаточная температура для работы теплового
   насоса – 0…7 ˚С.
2.  Внутри насоса установлен испаритель с хладагентом. Это особая жидкость, которая закипает при температуре близкой к 0 ˚С.
3.  За счет тепла, полученного из окружающей среды, хладагент закипает и принимает газообразную форму.
4.  В виде газа хладагент поступает в компрессор. Здесь он сжимается, в результате чего увеличивается его давление и растет температура.
5.  Далее уже нагретый газ поступает в конденсатор, где отдает тепло системе отопления. После чего он охлаждается и снова принимает жидкое состояние. Этот процесс называется конденсацией — превращение из пара в жидкость, которое происходит при температуре +55 ˚С.
6.  Жидкий хладагент поступает в расширительный клапан, где его давление понижается до начального низкого значения.
7.  После этого хладагент возвращается в испаритель. Контур замыкается. Процесс повторяется непрерывно.

Типы тепловых насосов

Для отопления дома чаще всего используют один из трех типов тепловых насосов:
Геотермальный тепловой насос (тепловой насос «грунт-вода») извлекает тепловую энергию из грунта (земли) с помощью системы коллекторов, которые уложены в скважинах или распределены по участку. Данный тип оборудования наиболее эффективен, так как в любое время года на глубине 1,5-2 м. температура грунта не опускается ниже 5-8 °С. Недостатком такого насоса является сложность монтажных работ и высокая стоимость.

Коэффициент эффективности

Коэффициент эффективности (COP) — это основной критерий оценки тепловых насосов, указывающий отношение полученной тепловой энергии к потреблённой электрической. Для водяного теплового насоса (в любое время года) величина данного коэффициента составляет около 5. Это означает, что при потреблении 1 кВт/ч электрической энергии установка производит 5 кВт/ч тепловой энергии. Для грунтовых тепловых насосов (в любое время года) эта величина лежит в диапазоне от 4 до 4,5. Коэффициент эффективности воздушных тепловых насосов снижается с понижением температуры на улице, и если при температуре воздуха 0 °С эффективность системы «воздух–воздух» примерно такая же, как у грунтовых систем (около 4), то при -20 °С значение этого коэффициента не превысит 1,5.

Подводные камни теплового насоса

Если рассматривать практическое применение каждого из видов теплового насоса, то можно сказать, что у них у всех есть свои подводные камни. Давайте более подробно рассмотрим этот вопрос:
Воздушный тепловой насос. Как следует из законов термодинамики, при низких температурах, COP будет не высоким, то есть, если на улице -20 °С, то значение нашего коэффициента не превысит 1,5. В действительности это так, но многие умалчивают то, что при -20 °С тепловой насос для отопления среднестатистического дома (100-150 кв.м.) должен вырабатывать около 10 квт/ч тепловой энергии, а выходит, что при такой температуре он способен выдавать лишь 3,5 квт/ч тепловой энергии.

• Горизонтальный коллектор

Трубы укладываются параллельно земле в специально подготовленных траншеях ниже уровня промерзания грунта – 1,5-3 м. Расстояние между траншеями должно быть не менее 1,5 м., а ширина самой траншеи – 50-70 см. Это делается с целью предотвратить переохлаждение грунта. Иначе геотермальный тепловой насос не сможет получать достаточное количество энергии.
Для насоса мощностью 10 кВт требуемая площадь отбора тепла примерно 400 м2. Важно учесть, что на каждый 1 м2 площади отбора должно быть уложено 1,4-2 погонных метра трубы.

• Вертикальный коллектор

В скважину глубиной от 10 до 100 м опускается специальная U-образная труба.

Преимущества теплового насоса

Системы отопления, основанные на применении теплового насоса, отличаются экологической чистотой, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу. Одними из важнейших достоинств теплового насоса являются снижение капитальных затрат за счет отсутствия газовых коммуникаций, увеличение безопасности жилища благодаря отсутствию взрывоопасного газа, возможность одновременного получения от одной установки отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования.

Принцип охлаждения тепловым насосом

Существует два способа охлаждение тепловым насосом, пассивное и активное.

Пассивное охлаждение

Также называют системой естественного охлаждения. Характеризуется минимальным потреблением электрической энергии, и также является наименее эффективным. Такой способ охлаждения имеет смысл использовать только для геотермальных или водяных тепловых насосов. Использование пассивного охлаждения в воздушных тепловых насосах неоправданно, так как применение воздуха в качестве низкопотенциального источника теплоты не рационально, поскольку температура наружного воздуха летом выше чем в помещении.
Для осуществления такой системы охлаждения тепловому насосу в контур необходимо добавить блок пассивного охлаждения, который включает в себя дополнительные циркуляционные насосы, теплообменник и трехходовой клапан. Особенность работы заключается в том, что отобранный холод из низкопотенциального источника передается рассолу, который по обратному контуру движется не через компрессор теплового насоса, а через пластинчатый теплообменник. Далее теплоноситель поступает в распределительную гребенку и поглощает излишнюю теплоту помещений. В такой системе энергозатратными устройстами являются только циркуляционные насосы.

Активное охлаждение

При активном охлаждении тепловой насос работает в обратном цикле. Также этот процесс называют «Реверсным режимом». Для обеспечения активного кондиционирования в контур теплового насоса встраивают четырехходовой клапан и дополнительный дроссельный клапан. В данном случае циркуляция рабочей жидкости происходит в обратном направлении. Конденсатор становится испарителем и наоборот.

Принцип работы теплового насоса, что такое тепловой насос, оборудование для отопления

Тепловий насос Нitachi купити стало не лише престижно, а й економічно вигідно за всіма параметрами.

• Основними перевагами обладнання є його універсальність: працює на опалення, кондиціювання та гаряче водопостачання будь-якого будинку і квартири за низьких експлуатаційних витрат.
• У новій лінійці теплових насосів Yutaki від Hitachi представлено 70 моделей продуктивністю від 7 до 32 кВт.
• Тепловий насос для опалення будинку за ціною впевнено конкурує з іншим опалювальними агрегатами.
• Устаткування повністю вдосконалили, щоб вигідно виокремлюватися серед конкурентів.
• Насос для системи опалення з лінійки Yutaki Hitachi відрізняється від попередніх моделей потужністю установок, збільшенням коефіцієнта ефективності СОР, а також наявністю спеціального комплекту для кондиціювання.
• Новий білий дизайн установок робить їх максимально підходящими навіть для найвишуканішого інтер’єру.
• Купити тепловий насос цього бренду – економія коштів на опаленні, охолодженні і ГВП житла, очевидна вигода у зв’язку з постійним підвищенням всіх тарифів на опалення.

Де замовити теплові насоси в Києві?

Щоб обладнання радувало вас тривалим терміном служби й ефективною безперебійною роботою, замовте теплові насоси в Україні від перевіреного бренду. Компанія Hitachi на українському ринку представляє свою продукцію вже більше 20 років. Наш тепловий насос за ціною в Києві впевнено конкурує з іншими провідними виробниками і дозволяє стати володарем функціонального агрегату без зайвих фінансових витрат.

Ми пропонуємо теплові насоси Нitachi в Києві за цінами виробника

У нас представлена офіційна продукція бренду, що дозволяє пропонувати клієнтам теплові насоси за ціною без накруток. Пряма співпраця з японською корпорацією гарантує доступну вартість теплового насосу всіх моделей, своєчасні постачання та регулярне оновлення асортименту.
У нас також можна замовити тепловий насос під ключ — ми візьмемо на себе всі турботи про доставку, встановлення та запуск обладнання.

Тепловой насос — это… 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.

Общие сведения

Основу эксплуатируемого сегодня в мире парка теплонасосного оборудования составляют парокомпрессионные тепловые насосы, но применяются также и абсорбционные, электрохимические и термоэлектрические. Эффективность тепловых насосов принято характеризовать величиной безразмерного коэффициента трансформации энергии К тр, определяемого для идеального цикла Карно по следующей формуле:

где  — температуры соответственно на выходе и на входе насоса.

где: Тоut-температурный потенциал тепла, отводимого в систему отопления или теплоснабжения, К; Тіn -температурный потенциал источника тепла , К. Коэффициент трансформации теплового насоса, или теплонасосной системы теплоснабжения (ТСТ) Ктр 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^[2] 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 367 дней]}

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 62 °C . Что позволяет использовать практически любую систему отопления. Экономия энергетических ресурсов достигает 70 %^[3]. 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 (Peter Ritter von Rittinger). Петера Риттера фон Риттингера считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году^[4] . Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах ХХ столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) экспериментировал с морозильной камерой^[5] . 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 40-х годах тепловой насос был известен благодаря своей чрезвычайной эффективности, но реальная потребность в нём возникла в период Арабского нефтяного эмбарго в 70-х годах, когда, несмотря на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению.

Эффективность

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина.

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество источника низкопотенциального тепла, не стремясь добиться его сильного охлаждения. В самом деле, при этом растёт эффективность теплового насоса, поскольку при слабом охлаждении источника тепла не происходит значительного роста разницы температур. По этой причине тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса. Для этого, также, необходимо увеличивать площади теплообмена, чтобы перепад температур между источником тепла и холодным рабочим телом, а также между горячим рабочим телом и отапливаемой средой был поменьше. Это снижает затраты энергии на отопление, но приводит к росту габаритов и стоимости оборудования.

Проблема привязки теплового насоса к источнику низкопотенциального тепла, имеющего большую массу может быть решена^{[источник не указан 1318 дней]} введением в тепловой насос системы массопереноса, например, системы прокачки воды. Так устроена система центрального отопления Стокгольма.

Условный КПД тепловых насосов

Даже современные парогазотурбинные установки на электростанциях выделяют большое количество тепла, что и используется в когенерации. Тем не менее, при использовании электростанций, которые не генерируют попутное тепло (солнечные батареи, ветряные электростанции, топливные элементы) применение тепловых насосов имеет смысл, так как такое преобразование электрической энергии в тепловую более эффективно, чем использование обычных электронагревательных приборов.

В действительности приходится учитывать накладные расходы по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии (то есть услуги электрических сетей). В результате^{[источник не указан 600 дней]} отпускная цена электричества в 3-5 раз превышает его себестоимость, что приводит к финансовой неэффективности использования тепловых насосов по сравнению с газовыми котлами при доступном природном газе. Однако, недоступность углеводородных ресурсов во многих районах приводит к необходимости выбора между обычным преобразованием электрической энергии в тепловую и с помощью теплового насоса, который в данной ситуации имеет свои преимущества.

Типы тепловых насосов

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).
В зависимости от источника отбора тепла тепловые насосы подразделяются на^[6] :

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 1,20 м и более)^[7]. 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^[8]. Этот способ применятся в случаях, когда площадь земельного участка не позволяет разместить контур горизонтально или существует угроза повреждения ландшафта.

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

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.

По виду теплоносителя во входном и выходном контурах насосы делят на шесть типов: «грунт—вода», «вода—вода», «воздух—вода», «грунт—воздух», «вода—воздух», «воздух—воздух».

Типы промышленных моделей

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» . Почти все вновь выходящие на рынок устройства используют тепло выпускаемого из помещения воздуха. Также фильтруют и увлажняют при необходимости всасываемый извне воздух.

Отбор тепла от воздуха

Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии сильно зависит 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 именно обогрев зимой. Системы «воздух-воздух» используются и зимой при температурах до минус 25 градусов, некоторые модели продолжают работать до −40 градусов. Но их эффективность резко падает. При более сильных морозах нужно дополнительное отопление.

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.^[10] 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 659 дней]} 2006 года в Швеции полмиллиона установок, в Финляндии 50 000, в Норвегии устанавливалось в год 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 659 дней]}. Минимальное рекомендуемое производителями расстояние между трубами коллектора — 1,5 метра, минимум — 1,2. 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. ^[11] 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 659 дней]}.

Непосредственный теплообмен DX

Хладагент подаётся непосредственно к источнику земного тепла по медным трубкам — это обеспечивает высокую эффективность геотермальной отопительной системы.

Испаритель устанавливают в грунт горизонтально ниже глубины промерзания или в скважины диаметром 40-60 мм пробуренные вертикально либо под уклоном (к примеру 45 град) до глубины 15-30 м. Благодаря такому инженерному решению устройство теплообменного контура производится на площади всего несколько квадратных метров, не требует установки промежуточного теплообменника и дополнительных затрат на работу циркуляционного насоса.

Примерная стоимость отопления современного утеплённого дома площадью 120м2 Калининградская область 2012 год. (Годовое энергопотребление 20 000 кВт*ч)

Разное

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 на 1 пог. м. скважины и обеспечить стабильность круглогодичной эксплуатации(в отличие от схемы Васильева)^[13] 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.^[14]

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. 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 надежен, 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 30-х годах прошлого века. В западных странах тепловые насосы применяются давно — и в быту, и в промышленности. Сегодня в Японии, например^{[источник не указан 444 дня]}, эксплуатируется около 3 миллионов установок, в Швеции около 500 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.

К недостаткам тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования.

Перспективы

Для установки теплового насоса необходимы высокие первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $300-1200 на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы по 15-20 лет до капитального ремонта^{[источник не указан 862 дня]}.

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 СОР=2.0 при температуре источника −20 °C, и порядка СОР=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 несет 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 СОР=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. Следствием этого же недостатка является необходимость использования низкотемпературных систем отопления (системы поверхностного нагрева типа «теплый пол», воздушные системы отопления с применением фен-койлов и т. п.). Однако это ограничение касается только устаревших радиаторных систем отопления, практически не находящих применения в современных технологиях строительства.

COP

COP — от английского (Coefficient of performance) Коэффициент полезного действия теплового насоса. Представляет собой отношение тепла на выходе «теплового резервуара» к потребляемой мощности. COP был создан для сравнения тепловых насосов по энергоэффективности. Для вычисления COP используется следующая формула:
где

 — тепловая энергия резервуара

— потребляемая мощность в Ваттах.

Основные схемы отопления с применением тепловых насосов

Стандартные объекты обогрева

• Бассейны
• Дачи, коттеджи
• Квартиры
• Гостиницы, рестораны
• Коттеджные городки
• Офисно-торговые центры
• Производственные помещения
• Аквапарки
• Школы

Примечания

См.

Тепловой насос для отопления дома: выгодно ли это

Про тепловой насос вспоминают довольно редко. Многим почему-то кажется, что это оборудование чересчур мудреное или слишком дорогое. Но это чистой воды заблуждение. И бытует оно из-за непривычности данных систем.

Что вы узнаете

Однако тепловой насос не так уж и сложен. И, пожалуй, для многих семей он вполне доступен. Более того, со временем он может превратиться даже в определенное средство экономии. Надеемся, что вы и сами придете к этим выводам, прочитав нашу статью.

Тепловой насос: принцип действия при отоплении дома

В основе работы тепловых насосов лежит принцип Карно. Этот же принцип используется холодильниками и кондиционерами.

Тепловой насос, применяемый для отопления, обеспечивает перенос тепла. Причем потребитель получает это тепло извне. Где температура бывает более низкой. То есть потребляется тепло природное. А не то, которое мы привыкли получать путем сжигания топлива.

Как работает тепловой насос

Охлажденный теплоноситель циркулирует во внешнем контуре. Причем, он повышает собственную температуру, забирая тепло из окружающей среды. Затем теплоноситель поступает в испаритель. Там он передает аккумулированное тепло хладагенту, находящемуся во внутреннем контуре агрегата.

Из-за своих специфических свойств хладагент закипает, постепенно переходя в газообразное состояние. Кипение начинается, когда температура достигает -5°С. То есть жидкость трансформируется в газ.

Затем в работу вступает компрессор. Его, по сути, можно назвать вторым теплообменником. Потому что этот агрегат обеспечивает передачу тепловой энергии в рабочую жидкость системы отопления.

Вполне понятно, что в составе агрегата имеются и другие устройства. Но их мы не упоминаем, чтобы не усложнять понимание процесса.

В чем состоит основное достоинство теплового насоса

Конечно, тепловой насос для своей работы нуждается в электричестве. Однако объем потребленной электроэнергии существенно меньше количества произведенной им энергии тепловой. Например, компрессор и насос могут потреблять 5,5 кВт/час, производя тепла 17 кВт/час. Пожалуй, столь высокий КПД и представляет собой основное достоинство теплового насоса.

Какие источники тепла может использовать тепловой насос

Тепловые насосы извлекают тепло практически из любых природных источников, способных накапливать солнечную радиацию. В результате и сами агрегаты различают, исходя из типа используемого ими источника.

Грунт

В принципе, грунт является наиболее стабильным накопителем тепла. Пожалуй, многим из вас известно, что на некоторой глубине температура всегда положительная. Но для большей ясности уточним, например, что:

• на глубине около 6 м температура практически постоянно держится на уровне +5°С…+8°С;
• с достижением глубины 10 м температура остается постоянной. И равняется +10°С.

Отбор тепла из грунта можно производить двумя способами:

С помощью горизонтального грунтового коллектора

Как правило, коллектор – это обычная горизонтальная труба. В ее полости циркулирует теплоноситель. Эту коллекторную трубу можно укладывать на разных глубинах. Причем руководствоваться следует конкретными соображениями:

• хотите, чтобы коллектор не оказался в промерзающей толще – 1,5÷1,7 м;
• делаете ставку на стабильность температуры – 2÷3 м;
• есть желание быстрее воспользоваться весенним прогревом – 1÷1,2 м.

Однако эти соображения должны, конечно, основываться на местных реалиях.

Порой для большей эффективности тепловой насос снабжается двухслойным горизонтальным коллектором.

Величина удельного теплосъема во многом определяется структурой грунта. Если эта цифра вас интересует, ее всегда можно найти в справочниках или в интернете. Однако чтобы сориентировать вас, можем уточнить следующее. Чтобы отопить дом в 100 м², потребуется отвести под коллектор участок площадью в 400 м². И это если участок влажно-глинистый. То есть обеспечивающий максимальный теплосъем.

Что же касается участка, где находится коллектор, то эксплуатировать его нельзя. На нем допускается только разбивка клумб и разведение цветов.

Таким образом, понятно, что позволить себе подобную эксплуатацию участка могут немногие.

С помощью вертикального грунтового зонда

Грунтовый зонд представляет собой систему труб, заглубляемую метров на 50-150. В принципе, площадь при этом занимается небольшая. Но обустройство зонда обходится очень дорого.

Однако стоит отметить и достоинство подобной системы. Это большая величина теплосъема и более высокая стабильность температуры.

Вода

Вода как источник тепла в тепловом насосе может использоваться разными способами.

Коллектор в незамерзающем водоеме

Для установки коллектора можно использовать реку, море или озеро. Тепловая энергия этих водоемов очень велика. Поэтому и способ этот считается более экономичным и выгодным.

Однако подобной установкой коллектора могут воспользоваться только те, кто проживает поблизости от подходящего водоема. На расстоянии, не превышающем 50 м. В противном случае эффективность установки утрачивается.

Установка коллектора в канализационные стоки или в сбросовую воду

Стоки можно успешно использовать для обогрева не только частных домов, но и многоэтажек. Даже предприятий. И этот способ уже успешно используется в некоторых городах.

Воздух

Воздушный тепловой насос отличается, пожалуй, самой простой конструкцией. Он не нуждается в коллекторе. Окружающий воздух поступает непосредственно к испарителю. Там он отдает содержащееся тепло хладагенту. От которого тепловая энергия передается теплоносителю, циркулирующему внутри дома. Как правило, таким теплоносителем является воздух, подаваемый в  фанкойлы. Или вода, подогревающая теплый пол или радиаторы.

Читайте также: Как производится установка водяного теплого пола

Где можно использовать воздушный тепловой насос

Такой тепловой насос можно установить с минимальными затратами. Однако здесь имеется одно существенное «НО». Производительность агрегата во многом определяется температурой внешнего воздуха:

• если зимы в регионе теплые (+5°С…0°С), тепловой насос является очень экономичным источником тепла;
• если зимняя температура достигает -15 °С и даже опускается ниже, то тепловой насос оказывается бессмысленным. Выгоднее пользоваться обычными электрообогревателями или котлом.

Читайте также: Как выбрать котел отопления для частного дома

Тепловой насос и его характерные особенности

Высокий уровень эффективности

В тепловом насосе в электричестве нуждается только компрессор. Для других элементов оно не нужно. При проведении даже приблизительных расчетов можно убедиться в том, что при получении 1 кВт тепла потребуется только 250 Вт электроэнергии. В результате можно заключить, что КПД теплового насоса составляет 400%!

Если это соотнести с суммарной сезонной стоимостью обогрева дома, то цифра кажется фантастической. Однако при более близком рассмотрении особенностей работы насоса можно поверить в ее реальность.

Что дает полная независимость от топливных ресурсов

• Во-первых, организовать отопление можно практически повсюду.
• Во-вторых, потребитель освобождается от затрат на топливо. Поскольку тепловой насос берет энергию из окружающей среды.
• В-третьих, исчезает необходимость создания запасов топлива и его складирования.

• В-четвертых, агрегаты данной группы не относятся к объектам повышенной опасности. В принципе, установку насоса можно произвести своими руками.

Универсальность использования

Тепловой насос способен играть роль кондиционера. Чего не скажешь, конечно, о котле отопления. То есть какое-то дополнительное климатическое оборудование оказывается попросту ненужным. И данный свойство следует рассматривать как дополнительный момент экономии.

Свободный выбор схемы и способа установки

Если монтировать отопление в жилом доме на основе теплового насоса, то согласований не требуется. И это является существенным плюсом. Поскольку связываться с бюрократической машиной не придется.

Тепловой насос как средство отопления: достоинства системы и ее недостатки

Тепловой насос совсем не является чем-то новаторским и высокотехнологичным. Эти системы широко используются в Европе, Японии и США. Даже во времена Советского Союза некоторые экспериментальные объекты отапливались тепловыми насосами.

В качестве примера можно привести ялтинский санаторий «Дружба». Где теплонасосные системы начали работать еще в 80-е годы прошлого века. И успешно работают до сих пор. Причем с их помощью выполняется:

• обогрев всех помещений;
• обеспечение горячей водой;
• подогрев воды в бассейне;
• охлаждение в летнее время.

Отопительные системы с тепловым насосом и их достоинства

1. Экономное потребление энергии. Тепловой насос не нуждается ни в газе, ни в дизтопливе. А электроэнергии потребляется меньше, чем производится тепла.
2. Отсутствие существенных затрат на техобслуживание. В принципе, агрегат практически в нем не нуждается.
3. Возможность установки в любом регионе. При условии правильного выбора источника низкотемпературного тепла (воздух, вода или грунт).
4. Тепловой насос позволяет полностью автоматизировать систему. В отличие твердотопливных и дизельных котлов, за его работой можно не следить.
5. Можно уехать, оставив систему в рабочем состоянии. Она точно не замерзнет. Более того, ее можно перевести в экономичный режим, поставив на минимальный подогрев.
6. Полная экологическая безопасность. Какие бы то ни было выбросы отсутствуют. А используемые хладагенты совершенно безопасны.
7. Полная пожаро- и взрывобезопасность. Чего не скажешь о котлах отопления.
8. Тепловой насос способен работать и при температуре -15°С. Поэтому мнение о том, что он может функционировать только там, где зимы теплые, ошибочно.
   
9. Универсальность агрегата. Его можно использовать как для отопления, так и для охлаждения.
10. Долговечность. Если тепловой насос получает должный уход, то его капитального ремонта не потребуется почти полвека. Правда каждые лет 20 придется менять компрессор.

Недостатки отопительных систем с отопительным насосом

• Большой объем первоначальных капиталовложений. Как правило, стоимость самого насоса составляет от 200 до 700 тысяч ₽. Кроме того, значительны затраты и по обустройству геотермальной системы. Зачастую они равняются стоимости агрегата. Исключением является тепловой насос воздушного типа. Проведения дополнительных работ он практически не требует. Таким образом, если появилась мысль по установке теплового насоса, следует реально оценить обстановку. Если, например, подведение газа обойдется столько же, сколько и теплонасосная система, то предпочтение лучше отдать именно ей.
• В очень холодных регионах требуется установка бивалентной системы отопления. То есть тепловой насос следует продублировать другим способом отопления. Который будет использоваться при температуре ниже -20°С.
• Наибольшую эффективность тепловой насос демонстрирует, если в системе используется низкотемпературный теплоноситель. Это может быть теплый пол или фанкойлы.
  
• Грунтовые и водяные коллекторы тепловых насосов понижают температуру соответствующей среды. А это сказывается на ее температурном балансе и населяющих организмах. Но необходимо подчеркнуть, что наносимый ущерб минимален.

Итак, принимая решение, следует взвесить все аргументы за тепловой насос и против него. В принятии решения вам наверняка поможет и вот это видео

Окупаемость систем отопления с тепловым насосом

Пожалуй, самым доступным по стоимости и расходам на установку можно считать тепловой насос воздушного типа. При написании статьи мы старались найти отзывы пользователей по этим системам. И вот что оказалось.

В условиях, характерных для Московской области, пользование воздушным тепловым насосом является полностью оправданным. Причем окупаемость инвестиций, по словам реальных людей, составляет 2-3 года.

Тепловые насосы. Тепловые насосы для отопления. Принцип теплового насоса

Запасы полезных ископаемых неуклонно истощаются, и все чаще ученые ищут альтернативные источники энергии, которые были бы, вдобавок, еще и экологически чистые.

Все чаще используются солнечные батареи, но тепло можно получить не только от солнца, но из всего, что нас окружает и имеет плюсовую температуру: из грунта, воздуха либо воды. Для этого используют тепловые насосы. Тепло, которое вырабатывается с их помощью, уже широко используется для отопления и горячего водоснабжения домов и промышленных зданий.

С древних времен люди использовали тепло земли для согрева жилья. Но для этого они банально копали землянки, делали бревенчатый накат, засыпанный землей, что позволяло экономить дрова и сохранять тепло в помещении. Тепловые насосы тоже используют тепло окружающей среды, правда, работая по другому принципу.

Установив тепловой насос, отпадает необходимость не только отопительного котла, но и кондиционера. А что еще более важно, позволяет не беспокоиться о регулярном повышении цен на топливо и электроэнергию. Источник тепла постоянно будет у вас под ногами, поскольку температура грунта на глубине не поднимается выше 10 градусов тепла.

Конденсатор, компрессор и испаритель – вот составные части этого агрегата. Тепловой насос действует по принципу холодильника, только наоборот. Нагретый теплом окружающей среды теплоноситель по трубам поступает в насос. В испарителе теплоноситель передает тепло фреону (хладогену), который испаряется. Компрессор сжимает пары, что приводит к значительному повышению температуры. Затем хладоген в конденсаторе, охлаждаясь, передает тепло в систему горячего водоснабжения и отопления дома, после чего возвращается в испаритель. И так по непрерывному циклу. По сути, нет необходимости в постоянной дополнительной заправке топливом, как в двигателе внутреннего сгорания.

Несмотря на то, что для работы компрессора теплового насоса необходима электроэнергия, ее расход в 3-4 раза меньше, чем при использовании электрического котла.

Теплоносителем могут быть различные вещества. Но если рядом есть речка или озеро, это сразу снимает проблему. В таком случае вода по трубам через тепловой насос охлаждается и возвращается в озеро или реку, не загрязняя окружающую среду. При отсутствии водоема, источником тепла может быть грунт — небольшой участок земли, в котором прокладывают трубы с водой, в которую добавлен антифриз, предотвращающий ее замерзание. При горизонтальной укладке труб для дома площадью до 200 кв.м. достаточно участка площадью примерно 320 кв.м. Но, если размеры участка не позволяют занять столько места под монтаж системы, производится монтаж труб в вертикальную скважину.

В случае установки теплового насоса в доме, используется тепло воздуха, что делает систему более эффективной. Летом тепловой насос можно использовать вместо кондиционера для охлаждения комнат. Кроме того, эффективность работы теплового насоса зависит от хорошего утепления стен здания, установки пластиковых окон, чтобы напрасно не отапливать улицу. Но в том случае, если здание находится в холодных широтах, на время особо сильных морозов, желательно иметь дополнительное электрическое отопление, либо использовать систему в сочетании с солнечными коллекторами.

Несмотря на то, что это оборудование дороже, чем обычные газовые или электрические котлы, оно быстро окупается благодаря экономии на оплате за газ и электроэнергию, но что более важно — этот метод является не только экологически чистым, но и позволяет освободиться от зависимости перед поставщиками газа.

Тепловые насосы. Общие теоретические сведения | Холод-проект

Тепловой насос – это установка для передачи тепловой энергии от источника низкопотенциального тепла к объекту обогрева.

Перенос низкопотенциального тепла и его “преобразование” до “нужного” температурного режима осуществляются по принципу холодильной машины. Средством являются фазовые переходы (переход из одного агрегатного состояния в другое) хладагента, циркулирующего в контуре установки.

Наибольшее применение получили парокомпрессионные тепловые насосы. Менее распространены тепловые насосы на основе абсорбционного холодильного цикла.

Объектами обогрева теплового насоса могут являться как жидкий теплоноситель, так и воздушная среда.

Рисунок 1.1 – Схема переноса тепловой энергии.

На рисунке изображен принцип переноса тепла от окружающей среды к объекту обогрева. Схема показывает наглядно, что основную часть энергии для отопления объекта составляет тепловая энергия окружающей среды. Электроэнергия является одним из средств для трансформации низкопотенциальной тепловой энергии. Электроэнергия, затрачиваемая в процессе цикла, также преобразовывается в тепловую энергию и используется для отопления, однако ее составляющая в несколько раз меньше составляющей природной тепловой энергии.

В соответствии со схемой (рис. 1.1) видно, что по типу источника переноса тепла существуют следующие виды тепловых насосов:

1. Воздушные – источником отбора тепла является наружный воздух.
2. Поверхностные воды – море, река, озеро.
3. Грунтовые и подземные воды. Для использования данного вида источников производят бурение скважин, колодцев.
4. Поверхностный и глубинный грунт. Грунтовые зонды, а также посредством бурения скважин – геотермальные зонды.
5. Низкопотенциальная теплота искусственного происхождения. В данном случае используются канализационные и сточные воды, тепло технологических промышленных и бытовых процессов, вытяжной воздух систем вентиляции.

В зависимости от использования среды и объекта обогрева тепловые насосы подразделяются на следующие основные типы:

1. «воздух – воздух»
2. «воздух – вода»
3. «вода – вода»
4. «вода – воздух»
5. «грунт – вода»
6. «грунт – воздух»

Рисунок 1.2 – Принцип работы теплового насоса. Зимний и летний режимы.

Обозначения на схеме: Зимний режим: ① – отработанный (отдавший тепловую энергию) наружный воздух, ② – воздух на входе в наружный блок установки, ③ – нагретый воздух помещения, ④ – воздух помещения на входе во внутренний блок установки. Летний режим: ⑤ – отработанный (нагретый) наружный воздух, ⑥ – воздух на входе в наружный блок установки, ⑦ – охлажденный воздух помещения, ⑧ – воздух помещения на входе во внутренний блок установки.

Современной промышленностью представлен широкий ряд климатического оборудования (кондиционеры, приточно-вытяжные установки, системы чиллер-фанкоил) позволяющего в зависимости от сезона осуществлять нагрев, либо охлаждение помещений, посредством переключения режимов “кондиционирование” – “тепловой насос”. Это показано на примере схемы работы (рис. 1.2) центрального кондиционера.

По способу использования среды тепловые насосы подразделяются на следующие основные типы:

— открытые;

— закрытые;

-с непосредственным теплообменом.

В установках открытого типа в теплообменный аппарат (испаритель) теплового насоса подается вода непосредственно от природного источника для отбора в нем низкопотенциального тепла. В основном открытый тип теплообмена применяется в геотермальных установках, где используются грунтовые воды. Реже в качестве источников используются, водоемы – река, озеро, пруд и т.д. Данный тип применяется при наличии достаточного количества воды и при условии, что такое использование грунтовых вод разрешено законодательством.

В установках закрытого типа для отбора тепла в источники устанавливают коллекторы, в которых нагревается промежуточный хладоноситель, отбирая низкопотенциальное тепло от воды либо грунта. После того как промежуточный хладоноситель прошел через контур испарителя теплового насоса и отдал свое тепло хладагенту, он возвращается обратно в коллектор. Коллекторы, устанавливаемые в водоемы и грунт, представляют собой систему пластиковых трубопроводов. В случае использования скважин геотермальный зонд является коллектором для сбора низкопотенциального тепла. В качестве промежуточного хладоносителя применяют антифризы растворы этиленгликоля и пропиленгликоля.

В установках с непосредственным теплообменом отбор низкопотенциального тепла происходит между природным источником (грунт, водоем, скважина) и расположенной в нем системой трубопроводов, являющейся испарителем теплового насоса. Т.е. процесс кипения хладагента в испарителе происходит за счет непосредственного отвода тепла от природного источника. В качестве материалов для изготовления испарителя в таких случаях применяют, в основном, медь. В некоторых случаях, в зависимости от состава почвы или воды, используют медно-никелевые сплавы (в частности – МНЖ5-1).

При обозначении прямого теплообмена часто используют аббревиатуру DX (сокр. от англ. direct exchange — “прямой обмен”). Использование прямого теплообмена обеспечивает высокую эффективность и надёжность геотермальных тепловых насосов. Благодаря данной технологии уменьшается общая длина бурения скважин, в сравнении с применением открытого или закрытого типов.

На сайте представлен цикл статей по основным типам и примерам применения тепловых насосов (ссылки в начале статьи).

Поделитесь с друзьями

Тепловой насос и отопительные системы

История теплового насоса

Системы отопления тепловым насосом сегодня не очень известны для населения. Но, не зная этого, мы используем тепловой насос каждый день, в кондиционерах и холодильниках. Но по сравнению с кондиционерами, геотермальный тепловой насос имеет больше энергоэффективности и мощности. Возможно, это и покажется странным, но принцип работы теплового насоса заключается в том что, наши дома нагреваются с помощью холодного воздуха, и охлаждаются при помощи горячего.

Тепловой насос — это устройство, которое почти 75 % тепловой энергии для отопления вашего дома берет от окружающей среды, в частности от земли.

Схема теплового насоса изображена в цикле Карно, которая была опубликована в 1824 г. в его диссертации. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием «умножитель тепла». Однако значительный прорыв в данном направлении произошел после 2000 г., потому что стали играть большую роль не только экономические, но и экологические аспекты. Все это подтолкнуло страны ЕС принять ряд законодательных актов, стимулирующих использование альтернативных источников энергии для отопления и подогрева воды.

Принцип работы теплового насоса и его эффективность

Для полного представления концепции работы теплового насоса рассмотрим теоретическую основу этого изобретения. Речь идет о геотермии. Ми сможем развеять миф о том, что земля холодная. С каждым углублением на 1000м, температура земли растет в среднем на 30º С и в своем ядре превышает 6500º С. Геотермальная энергия может использоваться по-разному. Например, высокотемпературная геотермальная энергия проявляется в виде горячей воды, и такая пара используется для производства электроэнергии; среднетемпературная геотермальная энергия проявляется в виде горячей воды и пара от 100 до 180º С тоже используется для выработки электрической энергии; геотермальная низкотемпературная энергия от 30 до 100ºС при меняется для отопления, технологических процессов; очень низкотемпературная геотермальная энергия от 30ºС и ниже используется в качестве холодного источника теплоты для тепловых насосов. В общем, исследования в области геотермии играют важную роль в геотермальном энергоснабжении. В результате назревает вывод, что концепция теплового насоса — это инновационная система отопления вашего дома.

Говоря о тепловых насосах в первую очередь нужно отметить их экономичность. Тепловые насосы работают с помощью электричества. На один киловатт использованной электрической энергии, тепловой насос вырабатывает 3-4 киловатта тепла. По сравнению с газовыми отопительными системами, электрический геотермальный тепловой насос выдает гораздо больше энергии.

Еще одно преимущество теплового насоса состоит в том, что наша Земля полна различных источников энергии, которые содержат в себе тепловую энергию. Тепловые насосы приспособлены к погодным изменениям, и потому они универсальны в добывании тепла, как при высокой, так и при минусовой температуре. Как уже указывалось, в качестве холодного источника теплоты для тепловых насосов можно использовать разные ресурсы (воздух, поверхностные воды, тепло земли). Выбор источника также зависит от различных факторов. Это и географическое расположение объекта, и затраты на установку, и желаемый срок окупаемости и т.д.

Воздух как основу добывания тепловой энергии можно использовать как наружный, так и воздух из внутренних помещений. Воздух на улице как источник тепла всегда доступен и не требует больших затрат для утилизации, к тому же на его использование нет необходимости получать специальное разрешение. Но при температуре ниже 5-6 °С производительность теплового насоса снижается, и тогда возникает вопрос о дополнительных системах извлекания тепла.

Поверхностные воды морей, озер и ручьев тоже могут использоваться в качестве источников теплоты. Однако в холодные месяца года температура источника снижается, что влечет за собой дополнительные расходы на другой источник тепла.

И наиболее потенциальным и выгодным источником теплоты на сегодня является земля. Поверхностные пласты земли нагреваются от солнца, а более глубокие слои от разогретых земных недр (т.е. с помощью геотермальной энергии). Также геотермальные тепловые насосы более экономичны в монтаже, долговечные и надежные.

Универсальность тепловых насосов сводится к их реверсивности, а значит, они работают как на отопление, так и на охлаждение помещений. А летом избыточное тепло можно использовать для подогрева бытовой воды.

Вкратце принцип работы теплового насоса сводится к следующим пунктам:

1. По расположенной в земле трубе течет незамерзающая жидкость (хладагент), которая поступает к тепловому насосу. Хладагенты — это рабочее вещество, которое при кипении отнимает теплоту от конкретного объекта, затее после сжатия тепла передает её охлаждающей среде (с помощью конденсации).
2. Тепловой насос охлаждает незамерзающую жидкость, таким образом, забирая её тепло. При таком процессе жидкость охлаждается в среднем на 5 °С;
3. Незамерзающая жидкость возвращается по трубе (расположенной в земле), то есть циркулирует, и снова возобновляет свою температуру.
4. Накапливаемое тепловым насосом тепло передается в систему отопления или на подогрев бытовой воды (в принципе такую тепловую энергию можно использовать и в других целях, например, для подогрева воды в бассейнах).

 Схема отопления тепловым насосом

Тепловой насос и отопительные системы

Очень важным отдельным пунктом есть подборка теплового насоса с различными отопительными системами. Наиболее эффективными являются низкотемпературные системы отопления. К таким системам относится система воздушного отопления, радиаторные системы отопления, система с использованием Фанкойлов, система отопления «теплый пол» (панельное отопление).

Системы воздушного отопления работают по схеме «воздух-воздух» (тепловой насос поставляет нагретый воздух в каналы внутреннего распределения воздуха) и «воздух-вода» (тепловой насос генерирует горячую воду, которая используется в централизованной системе микроклимата помещения).

Применение радиаторного отопления сводится к одному ограничению — для работы в низкотемпературном режиме, необходимо значительно увеличивать количество секций радиаторов, и они становятся очень громоздкими.

Системы с использованием Фанкойлов устанавливаются в учреждениях, магазинах, и других общественных заведениях. Кроме быстрого и равномерного прогрева помещений, недостаток заключается в высоком уровне шума.

Наиболее лучшим образом с тепловым насосом сочетается система отопления «теплый пол» (панельное отопление). Идеальное сочетание альтернативного геотермального теплового насоса и системы отопления «теплый пол» является наиболее выгодной схемой, и при монтаже не выносит больших затрат, также срок службы на такую систему отопления 10-15 лет службы. Такая система не требует громоздких установок в вашем доме или на территории вашего участка, так как все необходимое «спрятано» под землей. 

Водяной теплый пол — это экологически чистая система отопления. Водяной теплый пол сбережет вас от негативных электрических излучений, которые пагубно влияют на человеческий организм, это бесшумное устройство, которое принесет комфорт вашему дому. Сочетание теплого водяного пола Sanpol и теплового насоса — качественный европейский выбор.

Продукция Sanpol уже хорошо известна в Украине. Мы не только сами производим все необходимые материалы для системы отопления «теплый пол», но и являемся официальными дистрибьюторами многих европейских компаний (Uponor, ICMA). У нас вы можете приобрести такие комплектующие для теплого водяного пола:

Компания Sanpol Украина предлагает вам высококачественные и надежные комплектующие для теплого водяного пола, квалифицированную помощь при монтаже, профессиональный просчет для системы отопления.

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. Думайте 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, аналогичного 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.Они обладают одинаковыми энергосберегающими характеристиками. За исключением нескольких небольших технических отличий, тепловые насосы и кондиционеры охлаждают ваш дом одинаково, без реальной разницы в качестве комфорта, энергоэффективности или затратах на электроэнергию.

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 перемещения тепла из одного места в другое. Печь сжигает топливо, чтобы создать тепло. 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 различие между тепловыми насосами и печами — 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.

Узнайте, подходит ли тепловой насос для вашего дома. (Где вы живете, имеет значение).

Тепловой насос — Energy Education

A Тепловой насос — это устройство, которое забирает энергию из воздуха с целью обогрева или охлаждения помещения. Этот процесс известен как кондиционирование пространства. ^[2] Тепловые насосы работают как тепловой двигатель в обратном направлении, поскольку они работают от источника электричества, перемещая тепло из холодного места в теплое. Это, казалось бы, нарушило бы Второй закон термодинамики, но основная причина, по которой это не так, заключается в том, что эта теплопередача не является спонтанной ; для этого требуется вложенная энергия.Для отопления дома тепловой насос извлекает тепло из наружного воздуха, еще больше нагревает теплый воздух и передает его в помещение. Для домашнего охлаждения тепловой насос меняет этот процесс, и тепло извлекается из воздуха в помещении и выводится наружу, как в холодильнике или кондиционере, тем самым охлаждая внутренний воздух. ^[2]

Эксплуатация

Цикл нагрева

Цикл нагрева теплового насоса работает, забирая тепло из воздуха снаружи, нагревая его дальше и используя этот теплый воздух для нагрева воздуха в помещении.Это делается следующим образом: ^[2]

1. Жидкий хладагент поглощает тепло в «испарителе» наружного воздуха, превращаясь в газ.
2. Хладагент проходит через «компрессор», который повышает давление газа, повышая его температуру.
3. Горячий газ проходит через «змеевики конденсатора» внутри обогреваемого помещения, и, поскольку он имеет более высокую температуру, чем это пространство, он передает тепло в комнату и снова конденсируется в жидкость.
4. Жидкость, наконец, течет обратно через клапан, который снижает ее давление, чтобы охладить ее и повторить цикл.

Это можно визуализировать на рисунке ниже.

Цикл охлаждения

Цикл охлаждения теплового насоса используется для охлаждения помещения путем отвода тепла от него и отвода его в другое место, обычно на улицу для кондиционирования воздуха или в комнату для холодильника.Для этого «испаритель» и «змеевики конденсатора» меняются ролями, и поток хладагента меняется на противоположный: ^[2]

1. Холодный хладагент поглощает тепло из более горячего помещения в испарителе, поэтому помещение охлаждается.
2. Затем пропускают через компрессор для повышения его температуры.
3. Он проходит через змеевики конденсатора и передает это тепло наружному воздуху.
4. Затем он расширяется, чтобы снизить давление, и охлаждается до температуры ниже комнатной, чтобы повторить цикл.

Этот процесс можно визуализировать на рисунке 3.

Коэффициент полезного действия

основная статья

Производительность теплового насоса выражается отношением тепловой мощности к работе, которую необходимо вложить. По сути, эта величина показывает, сколько охлаждения или обогрева делается на доллар (электричество в конце концов не бесплатное). Этот коэффициент известен как коэффициент полезного действия (K), представленный уравнением: ^[2]

Итак, для отопления этот коэффициент равен:

, а для охлаждения это:

где:

• [math] Q_H [/ math] — количество тепла, подводимого к комнате для ее обогрева.
• [math] Q_C [/ math] — это тепло, излучаемое из комнаты для охлаждения.
• [math] W_ {in} [/ math] — это затраченная работа в виде электричества.

Чем выше значение этого коэффициента, тем лучше тепловой насос передает тепло, поскольку ему требуется меньше работы для выработки определенного количества тепла. передача.Однако есть предел, установленный законами энтропии и вторым началом термодинамики.

Кондиционер

основная статья

Кондиционирование воздуха (A / C) — это система, которая работает на тех же основных принципах, что и тепловые насосы, хотя для них требуются некоторые другие компоненты. ^[4] Кондиционеры не так универсальны, как тепловые насосы, потому что они выполняют только функцию охлаждения. Однако во многих случаях они имеют более практическое применение, поскольку некоторые места на Земле не требуют обогрева.Они работают, по сути, выполняя тот же цикл охлаждения, что и тепловые насосы.

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Heat_Pump.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2,3 2,4} Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Энергосбережение в домашних условиях и контроль теплопередачи», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 4-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Томсон Брукс / Коул, 2006, гл.5, sec.G, pp.149-153
3. ↑ ^{3,0 3,1} Адаптировано из Энергия: ее использование и окружающая среда Р. Хинрихса и М. Кляйнбаха.
4. ↑ Consumer Energy Center, Системы центрального отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) [Online], доступно: http://www.consumerenergycenter.org/residential/heating_cooling/heating_cooling.html

Централизованные тепловые насосы ENERGY STAR (канальные)

Если в вашем доме центральное охлаждение и / или обогрев осуществляется через воздуховоды и вентиляционные отверстия (т.е. принудительный воздух), примите во внимание следующее:

Правильный размер

Установка оборудования подходящего размера для вашего дома имеет важное значение для достижения максимальной производительности и комфорта. Больше не всегда лучше при покупке нового отопительного и охлаждающего оборудования. На самом деле слишком большая система не сделает ваш дом комфортным. из-за частого включения / выключения. Убедитесь, что ваш подрядчик проверяет подходящий размер для вашего дома с помощью инструмента, называемого «Руководство Дж.«Оборудование с более высокой эффективностью и компрессорами с регулируемой скоростью лучше справляется с компенсацией любых завышенных размеров.

Правильный подрядчик должен:

• Осмотрите на месте работу, которую вы хотите выполнить, а затем своевременно предоставьте подробное предложение.
• Оцените и убедитесь, что у вас есть хорошо герметичная система воздуховодов (плохо герметичные системы воздуховодов могут привести к до 30% потери эффективности), который способен обеспечить достаточный воздушный поток во всем жилом пространстве.
• Продемонстрируем вам, что компания имеет лицензию и застрахована на ремонт и установку систем отопления и охлаждения. оборудование (во многих штатах это требуется).
• Имею несколько лет опыта ведения бизнеса в вашем районе.
• Ясно объясните преимущества регулярного обслуживания и помогите установить график, чтобы ваша система работала на должном уровне. это лучшее.

Если у вас нет воздуховодов и вы ищете эффективные и действенные средства как для обогрева, так и для охлаждения вашего дома, вы можете быть хорошим кандидатом для бесканальной системы теплового насоса.

О бесканальных тепловых насосах

Тепловые насосы Ductless поставляются с наружным компрессором / конденсатором и от одного до четырех внутренних воздухообрабатывающих агрегатов. В помещении агрегаты устанавливаются на стенах или потолках (или иногда скрываются за ними), и хладагент циркулирует через трубка, соединяющая внутренний и внешний блоки.

Бесканальные тепловые насосы или тепловые насосы мини / мульти-сплит становятся все более популярной альтернативой радиаторам или радиаторам. плинтус с подогревом, а также замена оконных блоков на охлаждение.Работа с воздуховодами не требуется. Вместо этого голова блок или несколько головных блоков монтируются на внутренней стене или потолке, а сопутствующий блок — снаружи. Внешний блок отбирает тепло из воздуха, даже когда он холодный. Хладагент переносит тепло прямо в головка (и) внутри, которая затем доставляет нагретый воздух в занимаемое пространство. В теплое время года система работает в реверс для бесшумного и эффективного кондиционирования воздуха. Эти агрегаты удобны для пристройки к однокомнатным комнатам, а также для целых домов.Многоквартирные дома можно легко зонировать для удовлетворения индивидуальных потребностей в комфорте в каждой комнате. Помимо энергоэффективности, мини-секции позволяют избежать потерь энергии, связанных с воздуховодами, которые могут на кондиционирование помещений приходится более 30 процентов энергии, используемой в доме.

, сертифицированные ENERGY STAR, представляют собой энергоэффективный и экологически чистый способ сохранить Ваш дом будет комфортным без проблем и затрат на установку воздуховодов.

Дополнительные сведения о навигации по обновлению оборудования HVAC см. В Руководстве по отоплению и охлаждению ENERGY STAR.

«Тепловые насосы» — это ответ тепловым волнам? Некоторые города так думают.

Многие эксперты по климату говорят, что долгосрочным решением является замена большей части этих приборов, работающих на ископаемом топливе, на электрические версии, работающие от более экологически чистой сети. Но на практике это сложно. В то время как такие города, как Беркли, переписали строительные нормы и правила, чтобы запретить использование газа в новых зданиях, более десятка штатов, в основном красных, приняли законы, прямо запрещающие городам это делать.И это все еще оставляет вопрос, что делать с миллионами существующих домов.

Стивен Пантано, главный исследователь CLASP, сказал, что поощрение людей к установке тепловых насосов, когда они все равно собираются покупать центральные кондиционеры, может быть менее назойливым способом начать электрифицировать отопление. «Мы обнаружили, что относительно небольшие инвестиции в размере от 3 до 12 миллиардов долларов по всей стране могут иметь большое влияние на использование энергии», — сказал он о новом предложении группы. «Трудно найти много идей с такой отдачей.

Еще более радикальная стратегия, добавил он, — это выяснить, как заменить больше газовых печей тепловыми насосами, чтобы тепловой насос управлял практически всем нагревом и охлаждением. Но для этого могут потребоваться более крупные тепловые насосы для многих домов или дополнительные электрические и другие модификации. Предложение его группы о простой замене кондиционеров — более скромный первый шаг.

Беркли, который был пионером идеи запрета газа в новых зданиях, теперь рассматривает этот подход.В настоящее время только 10 процентов городских домов оснащены кондиционерами, но, по оценкам властей, эта доля может утроиться в ближайшие десятилетия. «Беркли должен работать с установщиками кондиционеров и производителями тепловых насосов, чтобы обеспечить установку в этих домах систем тепловых насосов», — написали официальные лица в недавнем проекте стратегии электрификации существующих домов.

«Это отличная идея», — сказал Джигар Шах, руководитель отдела кредитных программ Министерства энергетики. Его офис изучает способы помочь американцам с низкими доходами внедрить такие технологии, как тепловые насосы.«Тепловые насосы — это не какая-то непроверенная технология, — сказал он. «Мы действительно находимся в том месте, где пришло время масштабировать это».

Остальные были осторожнее. «Есть места, где электрификация может быть полезной, а где нет, и есть много деталей, которые необходимо проработать», — сказал Фрэнсис Дитц, представитель Института кондиционирования, отопления и охлаждения. промышленная торговая группа. По его словам, если бы больше домов использовали тепловые насосы вместо газовых печей, например, это могло бы вызвать нагрузку на электрические сети зимой, особенно в более холодных частях страны.

Есть и другие препятствия: многие американцы до сих пор не знакомы с тепловыми насосами, а у некоторых был неудачный опыт использования старых моделей, которые не работали в холодную погоду. Хотя за последнее десятилетие технология тепловых насосов значительно улучшилась, многие подрядчики по-прежнему относятся к ним с осторожностью. И, конечно же, название «тепловой насос» не похоже на устройство, которое вы хотите установить, когда жарко.

Полное руководство по тепловым насосам

Все, что вам нужно знать о наиболее эффективных технологиях HVAC на рынке.

Тепловые насосы могут сделать ваш дом прекрасным в любое время года, но может быть сложно отсортировать ваши варианты. Вот все, что вам нужно знать об этой интеллектуальной и эффективной технологии климат-контроля.

А что такое тепловой насос?

Тепловой насос — это более разумный и чистый способ обогрева, охлаждения, осушения и очистки воздуха в вашем доме, и он представляет собой универсальную замену существующим системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Он называется тепловым насосом , потому что он контролирует микроклимат в вашем доме, перераспределяя тепла, которое уже находится в воздухе.Зимой он забирает тепло из окружающей среды и перемещает его внутрь вашего дома. Летом процесс обратный: тепловой насос забирает тепло из дома и перемещает его наружу. Конечный результат? Ваш дом отлично себя чувствует круглый год. Это довольно простая концепция, которая обеспечивает комфортный и энергоэффективный климат-контроль.

Возможно, вы мало слышали о тепловых насосах, но это не значит, что они новые.Фактически, традиционный кондиционер технически является тепловым насосом — обе системы работают, отбирая тепловую энергию из вашего дома и передавая ее в другое место. Основное отличие в эксплуатации состоит в том, что тепловой насос может также передавать тепло в ваш дом, поэтому он может заменить вашу систему отопления, а также кондиционер — и выполнять обе функции намного эффективнее, чем традиционные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. (Тепловой насос также осушает ваш дом, так что это беспроигрышный вариант.)

Тепловые насосы распространены во многих странах (даже в странах с очень жарким или холодным климатом), и они встречаются в архитектурно известных зданиях по всему миру, таких как Букингемский дворец и Шанхайская башня. А спрос на тепловые насосы в США за последнее десятилетие увеличился вдвое — только в 2019 году 3,11 миллиона тепловых насосов были отправлены в США для продажи. По мере того как движение к чистой энергии набирает обороты, тепловые насосы становятся новым стандартом в американских домах.

Может ли тепловой насос охладить весь дом?

Да. Фактически, это одна из ведущих технологий HVAC, доступная как для отопления, так и для охлаждения вашего дома. В зависимости от типа установленной системы теплового насоса, вы даже можете обеспечить точный контроль температуры в помещении за комнатой.

Как работают тепловые насосы?

Тепловые насосы (иногда называемые бесканальными кондиционерами или mini-split — подробнее об этом позже) управляют домашним климатом, отбирая и перемещая тепло в воздухе, но разные типы тепловых насосов делают это немного по-разному.Давайте посмотрим на две широкие категории технологий тепловых насосов.

Вот различные типы тепловых насосов

Воздушные тепловые насосы

Система теплового насоса с воздушным источником (также обычно называемая тепловым насосом воздух-воздух ) работает так, как вы могли предположить: она перемещает тепло из воздуха внутри вашего дома в воздух за пределами вашего дома (и наоборот). Вообще говоря, тепловой насос с воздушным источником воздуха состоит из двух основных компонентов, которые работают в тандеме: наружного конденсаторного блока, который часто выглядит как традиционная система кондиционирования воздуха, и внутреннего блока или блоков кондиционирования воздуха.

Тепловые насосы «воздух-воздух» являются наиболее распространенными в США, и когда вы слышите, как люди говорят об установке теплового насоса, обычно они имеют в виду именно этот тип. В основном это связано с тем, что воздушные тепловые насосы являются наиболее простыми в установке и обслуживании тепловыми насосами, которые обеспечивают превосходный комфорт и долгий срок службы. Тепловые насосы с воздушным источником также популярны, потому что они бывают как в канальных, так и в бесканальных версиях.Обе системы используют наружный конденсаторный блок — основное различие между канальными и бесканальными тепловыми насосами заключается в том, как они обрабатывают воздух внутри вашего дома.

В бесканальном тепловом насосе используются небольшие настенные блоки (так называемые мини-секции ) для распределения и обработки воздуха. Они стратегически размещены по всему дому, чтобы каждый уголок чувствовал себя прекрасно.

Между тем, системы с тепловым насосом полагаются на единую вентиляционную установку, называемую стандартным распределителем , которая перенаправляет кондиционированный воздух по всему дому через воздуховоды.(Поскольку есть только одна стандартная секция, она значительно больше, чем мини-секция — вы часто найдете ее спрятанной в подвале.)

Научный принцип для обеих систем одинаковый. И независимо от того, выберете ли вы канальный или бесканальный тепловой насос с воздушным источником, будьте уверены: в вашем доме будет все прекрасно. Герметизация и изоляция вашего дома одновременно с установкой теплового насоса с воздушным источником могут изменить ваш повседневный уровень комфорта днем ​​и ночью.Это одна из самых умных стратегий HVAC на рынке.

Геотермальные тепловые насосы

работают немного по-другому: вместо использования внешнего блока для обмена тепловой энергией они спроектированы для передачи тепла к земле (или источнику воды) и от нее. В этих системах используется то обстоятельство, что температура земли и воды вокруг вашего дома остается относительно постоянной, и поэтому после установки они немного более эффективны, чем стандартные блоки с источником воздуха.

Несмотря на некоторое повышение эффективности, геотермальные тепловые насосы не так распространены в частных домах, потому что их установка сложнее и дороже. Геотермальные системы устанавливаются под землей или в воде, поэтому сам процесс установки может быть навязчивым и длительным. Кроме того, обслуживание геотермальных систем может представлять проблемы, так как вам придется выкопать подземный компонент, чтобы провести определенный ремонт.

Геотермальная энергия или источник воздуха: что лучше?

# Для подавляющего большинства частных домов система воздушного теплового насоса обеспечивает наилучшее сочетание комфорта, эффективности и стоимости.Фактически, технология тепловых насосов воздух-воздух за последние годы настолько продвинулась вперед, что разница в эффективности между геотермальными и воздушными тепловыми насосами минимальна (и есть более простые и менее дорогие способы сделать ваш дом более комфортным. чем копать лужайку). Тем не менее, геотермальная система может быть отличным выбором для домов площадью более 5000 квадратных футов или для очень больших промышленных зданий. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о различных типах тепловых насосов (и некоторых менее распространенных подтипах).

Почему тепловой насос более эффективен?

Тепловые насосы перераспределяют тепла, которое уже присутствует в окружающей среде.Для передачи тепловой энергии не требуется столько электроэнергии, сколько для ее производства

Тепловые насосы чрезвычайно энергоэффективны. По данным Министерства энергетики, установка теплового насоса с воздушным источником может сократить ваши счета за электроэнергию вдвое (по сравнению с плинтусами и печами) — значительное снижение. Итак, как и почему тепловые насосы так эффективно используют энергию?

Самая главная причина: тепловые насосы вообще не производят тепло. Вместо этого они перераспределяют тепла, которое уже присутствует в окружающей среде.Для передачи тепловой энергии не требуется столько электроэнергии, сколько для ее производства, поэтому тепловые насосы могут поддерживать комфорт в каждой комнате дома при гораздо меньших затратах на электроэнергию.

Конечно, более низкие счета за коммунальные услуги — не единственная причина приобрести энергоэффективную систему с тепловым насосом. Обычные системы отопления и охлаждения не очень благосклонны к нашей планете. В Нью-Йорке, например, традиционные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха вызывают 32% выбросов парниковых газов и отвечают за колоссальные 37% энергопотребления штата.Выбор вместо этого системы с тепловым насосом лучше для вас, земли и будущих поколений.

Каковы преимущества и недостатки теплового насоса?

А теперь поговорим о плюсах и минусах тепловых насосов для дома. Вот почему вы можете подумать о замене стандартной системы отопления и охлаждения на систему с тепловым насосом (и несколько причин, по которым она может вам не подойти).

Давайте сначала избавимся от минусов.

Недостатки тепловых насосов

Стоимость

Во-первых, давайте рассмотрим расходы.Стоимость установки качественной системы теплового насоса примерно равна стоимости покупки одновременно традиционной системы кондиционирования и отопления. В некоторых случаях это даже дороже, и это может удержать домовладельцев от покупки теплового насоса.

Но стоимость не обязательно должна быть препятствием. И когда вы смотрите на срок службы теплового насоса, финансовая картина меняется. Тепловые насосы — это Tesla из опций HVAC — вы получаете много за свои деньги. Они обеспечивают фантастическую энергоэффективность и рентабельность, а при хорошем техническом обслуживании могут прослужить 15 и более лет.Более того, Sealed может помочь вам установить систему теплового насоса по цене без предварительной оплаты .

«Почувствуй» (жара)

Тепловой насос не предназначен для воспроизведения тепла, исходящего от печи или котла. Вместо этого его система непрерывного воздушного потока гарантирует, что в каждом месте вашего дома всегда будет тепло — не жарко, а тепло.

Большинству людей нравится, как выглядит их дом после установки теплового насоса, но если вы тот, кто хочет, чтобы их дом выглядел «жарким», вы можете дополнить свой тепловой насос дополнительным обогревателем для самых холодных дней. год (который часто можно встроить прямо в систему теплового насоса или напрямую подключить к ней).

Внешний вид

Прежде всего, знайте, что системы с тепловым насосом включают видимый наружный блок, как и в традиционной системе переменного тока. Таким образом, вам нужно будет выделить место для этого помещения и соответствующим образом спланировать ландшафт (как правило, довольно просто скрыть его кустами).

Нет ничего плохого в том, как выглядит тепловой насос, но они также не идут по подиуму на неделе моды. Например, если вы выберете бесканальную мини-сплит-систему, вам потребуются настенные блоки, установленные в стратегических точках по всему дому.Эти устройства разработаны так, чтобы быть максимально ненавязчивыми, но они не невидимы. Если вы из тех, кто уделяет особое внимание дизайну интерьера, вам нужно подумать о том, как включить в свою эстетику мини-сплит-тепловой насос.

Преимущества тепловых насосов (гораздо более длинный список)

Больше комфорта

Проще говоря, тепловые насосы — это обновление жизни. Они делают ваш дом потрясающим. Как отопление, так и охлаждение во всем доме более равномерное, а непрерывный воздушный поток обеспечивает комфорт в каждом уголке вашего дома.Кроме того, если вы выберете бесканальную мини-сплит-систему, вы получите точный контроль температуры в каждой комнате. (Поверьте нам: как только вы попробуете, вы больше никогда не вернетесь к одному термостату. Традиционная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха похожа на один выключатель на каждую лампочку в вашем доме.)

Легко жить с

Тепловые насосы не производят странных запахов, они бесшумны (особенно модели среднего и высокого класса) и не требуют особого обслуживания. После того, как ваша система теплового насоса будет установлена, ее легко установить у вас дома.

Более здоровый воздух

Многие системы тепловых насосов имеют встроенную фильтрацию для предотвращения попадания микрочастиц и других нежелательных элементов в воздух, которым вы дышите. А поскольку тепловые насосы полностью электрические и не сжигают природный газ или масло в вашем доме, вы и ваша семья не будете подвергаться воздействию паров или опасного выделения угарного газа.

Универсальная система

Поскольку тепловой насос заменяет и ваши системы отопления, и охлаждения, он упрощает уход за домом.Вы можете установить и обслуживать одну систему вместо двух (и, кстати, получить лучший результат климат-контроля).

гибкий

Если у вас есть электричество, вы можете приобрести тепловой насос — и есть система теплового насоса, подходящая для любого жилья. Замена системы вентиляции и кондиционирования с воздуховодом? Тепловой насос впишется прямо в ваш существующий воздуховод. Нет воздуховодов? Или, может быть, вам просто нужен лучший климат-контроль в одной части дома? Вам нужен бесканальный тепловой насос с мини-сплит-системой. Это адаптируемая технология с множеством опций.

Более чистая, более зеленая энергия

Тепловые насосы — это самые экологичные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на рынке. Они полностью работают на электричестве, поэтому производят меньше углекислого газа, чем традиционные методы, работающие на нефти, пеллетах или природном газе. Тепловые насосы невероятно эффективны при использовании используемого электричества, поэтому вы значительно уменьшите воздействие на окружающую среду своего дома (и счета за электроэнергию), установив один из них.

Доступный

Как и любое качественное обновление дома, покупка и установка теплового насоса может потребовать значительных затрат.Но если вы живете в подходящем для этого районе, вы можете установить систему теплового насоса без предоплаты, а затем заплатить за нее деньгами, сэкономленными на энергии. С планом управления климатом от Sealed ваши ежемесячные расходы практически не изменятся, но ваш ежемесячный комфорт значительно улучшится. Это отличный вариант, если вы ищете больший комфорт при меньшем воздействии на окружающую среду.

Какой объем технического обслуживания требуется тепловому насосу?

Тепловой насос не требует особого обслуживания — это одно из больших преимуществ технологии тепловых насосов.Но есть еще несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы ваша система теплового насоса работала нормально.

Поменять фильтры

Вам необходимо будет менять фильтры на регулярной основе — один раз в месяц, если вы используете свою систему постоянно, и реже, если вы используете ее время от времени.

Убрать мусор

Ветви, листья и другой мусор, который собирается вокруг вашего наружного блока, может существенно повлиять на способность теплового насоса выполнять свою работу. Для тепловых насосов требуется от 2 до 3 футов свободного пространства вокруг, поэтому следите за областью и обязательно удалите все, что упадет вокруг (или на верхнюю часть!) Вашего устройства.

Чистые наружные змеевики

Если змеевики конденсатора загрязнены, тепловой насос не сможет работать эффективно. Итак, один или два раза в год отключите питание и очистите катушки специальным раствором.

Не допускайте снега

Если вы живете в климатической зоне со значительными снегопадами, знайте, что вам нужно держать наружный блок в чистоте от снега и льда. (Правильно установленный тепловой насос поднимается над землей, чтобы обеспечить растапливание и дренаж, но все же рекомендуется держать это место в чистоте.)

Проверьте свой тепловой насос

Тепловые насосы долговечны, но вы должны раз в год проверять их у квалифицированного специалиста по ОВК. Они смогут выявить потенциальные проблемы до того, как они станут серьезными (а также могут дать вам советы, как определить проблемы самостоятельно).

Нужны ли мне воздуховоды для системы теплового насоса?

№ Одним из преимуществ технологии теплового насоса является ее гибкость — вы можете установить систему теплового насоса с существующими воздуховодами или без них.Если у вас уже есть воздуховоды, легко интегрировать тепловой насос в существующую инфраструктуру. А если у вас дома нет воздуховодов, вы установите систему теплового насоса с мини-сплит-системой (иногда также называемую мини-сплит-кондиционером , модель ) .

Mini-splits — это небольшие настенные блоки, которые направляют кондиционированный воздух прямо в ваш дом.

Сколько мини-сплит мне нужно для дома?

Краткий ответ? Вам потребуется 24 000 БТЕ на 1 000 квадратных футов пространства.

Но давайте разберемся с этим еще немного. Чтобы поговорить об этом, сначала нам нужно поговорить об аббревиатуре BTU . Это расшифровывается как британская тепловая единица и является стандартным измерением в отрасли отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. По сути, мы используем измерения в BTU, чтобы говорить о том, сколько тепловой энергии система может удалить из помещения. Чем больше ваше внутреннее пространство, тем больше БТЕ потребуется вашей системе теплового насоса.

Когда технические специалисты HVAC устанавливают канальную систему с тепловым насосом, они решают, сколько БТЕ потребуется вашей системе в целом, и соответственно выбирают размер.Но для бесканальной системы с тепловым насосом этот расчет выполняется для каждой секции. Для этого технические специалисты задают вопросы: сколько БТЕ необходимо в спальнях наверху? Насколько большой у вас внизу? Есть ли какие-либо серьезные препятствия или преграды, мешающие воздушному потоку?

Таким образом, вычисление того, сколько мини-секций вам понадобится, может быть довольно сложным вычислением, но вот общее практическое правило: на каждые 1000 квадратных футов пространства в вашем доме вам понадобится емкость системы (объединенные мини-секции или центральный), способный обрабатывать 24 000 БТЕ.

Все сказанное выше, планирование стратегии мини-сплит — это работа, которую лучше доверить профессионалам: есть нюансы для определенных пространств вашего дома, таких как зоны с интенсивным движением, кухни или комнаты с большим количеством окон. (И если вы пройдете через Sealed, наши специалисты разберутся со всем этим для вас, когда они спроектируют вашу новую систему.)

Сколько стоит тепловой насос?

Стоимость системы теплового насоса может варьироваться в зависимости от размера вашего дома, планировки вашего пространства, места, где вы живете, а также от того, будете ли вы использовать существующие воздуховоды или устанавливать бесканальную мини-сплит-систему.Вам также необходимо учитывать стоимость профессионального монтажа. Приобретение системы климат-контроля для вашего дома — это значительные расходы в любой ситуации, и система теплового насоса не исключение.

Тем не менее, установка теплового насоса в вашем доме имеет смысл с экономической точки зрения. Прежде всего, если вы живете в подходящем районе, вы можете установить систему теплового насоса без предварительной оплаты. (Вы заплатите деньгами, сэкономленными на энергии, а если вы не сэкономите на энергии, вам не придется платить.)

Но даже если вы платите за свой тепловой насос из собственного кармана, это, как правило, отличное вложение. Они значительно сокращают ваши затраты на электроэнергию (особенно если вы также должным образом герметизируете и изолируете свой дом), и их относительно просто поддерживать. Учитывая, что ваш тепловой насос представляет собой законченное решение HVAC, которое заменит вашу систему отопления и охлаждения, это отличное пожизненное соотношение цены и качества.

Хотите узнать, подходят ли тепловые насосы для вашего дома? Позвоните нам по телефону 844-265-2164 — наши специалисты по домашнему комфорту готовы обсудить это.

Что такое тепловой насос? Как работают тепловые насосы? | GVEC

Известный писатель-фантаст сэр Артур Кларк однажды сказал: «Любая достаточно продвинутая технология неотличима от магии». Конечно, когда он произнес эту цитату, Кларк думал о большем масштабе, чем машины, которые люди используют для обогрева и охлаждения своих домов. Однако, на наш взгляд, в повседневной жизни есть несколько (если вообще есть) лучших примеров использования технологий как волшебства, чем скромная система кондиционирования / отопления с тепловым насосом.Если вы хотите приобрести новую систему отопления и кондиционирования воздуха, но не знакомы с системами с тепловыми насосами, сейчас самое время познакомиться с этими волшебными чудесами техники.

Системы с тепловым насосом волшебны по нескольким причинам; однако их самым большим удивлением является количество сэкономленных денег. Насколько «волшебна» экономия на тепловом насосе? Что ж, эти системы могут сэкономить среднему домовладельцу до 40 процентов ежемесячных затрат на отопление и охлаждение.Такая экономия не может быть волшебством в технологическом масштабе, предусмотренном Кларк, но мы думаем, что большинство домовладельцев будут очарованы возможностями.

Да. Термин «тепловой насос» может вводить в заблуждение, потому что тепловые насосы работают аналогично традиционным кондиционерам, когда на улице жарко: с помощью специального хладагента оба типа систем отводят тепло из воздуха внутри дома и перемещают его наружу.

Однако по сравнению с традиционными кондиционерами тепловые насосы значительно более эффективны в отводе тепла.Вот почему большинство домовладельцев сразу же увидят значительную экономию на счетах за электроэнергию в теплую погоду после установки теплового насоса.

Тепловые насосы демонстрируют свои самые впечатляющие результаты в более холодное время года. Именно тогда эти устройства становятся «тепловыми» насосами в прямом смысле слова. Как так? Даже когда людям на улице холодно, в воздухе все еще достаточно тепла, чтобы тепловой насос извлекал часть этого тепла и «закачивал» его в ваш дом.В отличие от традиционных систем кондиционирования воздуха, тепловые насосы перемещают и передают тепло, а не генерируют его. Этот факт позволяет этим системам быть намного более энергоэффективными.

Тепловые насосы не безграничны. Когда температура падает до чрезвычайно низкого уровня, наружный воздух не может содержать достаточно тепла, чтобы тепловой насос был единственным источником тепла в доме. Когда это происходит, срабатывает резервный массив тепловых полос, генерирующий дополнительное тепло для поддержки теплового насоса.Эта резервная система генерирует тепло так же, как и традиционная электрическая система кондиционирования воздуха, что снижает общую эффективность системы. К счастью, в Южно-Центральном Техасе не бывает очень холодных дней.

Сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER) обеспечивает конкретную меру общей эффективности системы охлаждения за весь сезон. С другой стороны, коэффициент сезонной производительности отопления (HSPF) измеряет энергоэффективность теплового насоса.Чем выше рейтинг системы по обеим шкалам, тем лучше.

Однако в более теплом климате, таком как наш в Южно-Центральном Техасе, ВИДЯЩИЙ является наиболее важным. Чтобы иметь право на получение федеральной налоговой льготы, модель теплового насоса должна иметь рейтинг SEER не менее 15 и HSPF 8,5. Системы с тепловым насосом с SEER 16 или выше имеют право на скидки GVEC.

Что такое тепловой насос и как он работает?

Что такое тепловой насос и как он работает?

Тепловой насос является частью системы HVAC.Он играет большую роль в зимнее и летнее время и в промежуточные месяцы. Зимой тепловой насос помогает согреть ваш дом. Летом его можно перевернуть, чтобы охладиться в доме. Тепловой насос использует наружный воздух для обогрева вашего дома, а также может отводить тепло из вашего дома. Самая большая разница между тепловым насосом и печью заключается в том, как они работают для создания тепла в вашем доме. Мы можем помочь, если вам понадобится специалист по HVAC для решения любых ваших задач. Мы хотим, чтобы в вашем доме была комфортная температура.

Установка теплового насоса

Установка теплового насоса состоит из двух разных частей. Существует внутренний блок, называемый устройством обработки воздуха, а также наружный блок, который фактически является тепловым насосом. Эти части работают вместе, чтобы ваш дом оставался уютным. Наши специалисты по HVAC могут установить обе части, чтобы поддерживать в вашем доме комфортную температуру круглый год.

Выбор энергоэффективности

Тепловой насос всегда перемещает теплый воздух по дому. Даже если вам кажется, что воздух холодный, в нем все равно остается тепло, которое может использовать тепловой насос.Выбор системы такого типа дает множество преимуществ. Вместо того, чтобы генерировать тепло, этот тип системы просто перемещает тепло. Это поможет повысить энергоэффективность вашего дома. Это круглогодичное решение для вашего дома — отличное вложение.

Отличия печей и тепловых насосов

Тепловой насос и печь создают тепло двумя разными способами. С помощью электричества тепловой насос перемещает тепло. Печь будет сжигать топливо, чтобы выделять тепло.Эти разные варианты могут обеспечить тепло вашему дому, когда вам это нужно. Хотя оба они работают по-разному, вы можете рассчитывать на тепловой насос или печь, чтобы получить нужные вам результаты.