Принцип работы теплового насоса для отопления дома: принцип работы, типы, применение и эффективность тепловых насосов для отопления дома

Тепловой насос для отопления дома

Когда приближается отопительный сезон, люди задумываются о том, готовы ли они к холодам, каким образом осуществлять обогрев в своем жилище. Постоянный рост стоимости на жидкое топливо и газ ведет к поискам альтернативы обычной отопительной системы. Решением стали, использующие природные энергоносители, теплонасосы. Таким образом, используя тепловой насос для отопления дома, процесс отопления стал проще и гораздо дешевле.

Тепловой насос для отопления дома – прогрессивное технологическое оборудование. Данные устройства извлекают энергию из возобновляемых источников природы (воздуха, воды, земли), и переносят ее к теплоносителю. Тепловые насосы для отопления дома принципом действия напоминают холодильные установки.

Теплонасосы (ТН) не вырабатывают тепло, а отнимают его у низкопотенциального источника, перенося за счет хладагента в комнаты и помещения, где оно необходимо. В этом заключается их главное преимущество – трата электроэнергии лишь на перемещение тепла, а не его выработки. При этом на 5-6 кВт тепловой мощности затрачивается 1 кВт электрической.

Способные отопить здания и жилые помещения, тепловые насосные агрегаты также являются экологически чистыми. В борьбе за экологически чистую среду, а также благодаря их экономичности, спрос на теплонасосы неуклонно растет по всему миру. На планете установлено около 100 млн. подобных устройств. На Западе и Европейском континенте в быту они начали использоваться более четверти века назад.

Примечательно, что в Японии, Европе и Штатах даже введены строительные нормы, предусматривающие в обязательном порядке при строительстве новых зданий и жилых домов использование тепловых насосов. А в Швеции 70% отопления состоит именно из агрегатов, переносящих тепловую энергию от низкопотенциального источника.

Все теплонасосные системы складываются из следующих конструктивных элементов:

• Первичный/вторичный грунтовые контуры. Это закрытые системы, первая из которых состоит из трубопроводов, циркуляционного насоса грунтового контура, испарителя. Ее назначением является передача тепловой энергии к ТН от грунта. Вторая включает трубопроводы, циркуляционный насос, конденсатор. Она передает тепло от ТН к системе отопления.
• Бак-аккумулятор, накапливающий горячую воду, чтобы выравнивать нагрузки отопительной системы и горячего водоснабжения, продлевать срок эксплуатации теплового насоса.

Теплонасос или теплогенератор имеет конденсатор, передающий тепло от хладагента к элементам системы отопления, испаритель, в котором осуществляется отбор к ТН от низкотемпературного источника. Основными элементами также являются: дроссель, устройство, служащее для снижения температуры и давления, компрессор, повышающий температуру и давление паров хладагента.

Тепловые насосы для отопления дома обладают преимуществами:

1. Долговечность.
2. Работа в режиме 2 в 1: зимой – обогревание, летом – охлаждение.
3. Экономия на эксплуатационных расходах и электроэнергии.
4. Экологическая чистота технологии.
5. Надежность.
6. Пожаро- и взыровобезопасность.
7. Легкая интеграция в любую систему, призванную отапливать помещение.
8. Универсальность и автономность.
9. Комфорт за счет устойчивого и бесшумного функционирования прибора.
10. Удобство использования.

К недостаткам относят: значительнее затраты на монтаж агрегата (данный фактор исключается благодаря экономической целесообразности теплогенератора), сложность обустройства и последующего ремонта. Но насколько качественнее вы приобретете устройство, настолько долго оно не будет требовать проведения техобслуживания и капремонта.

Отзывы реальных владельцев являются свидетельством тому, что отопление загородного дома тепловым насосом, – выгодное решение и лучшая альтернатива электрическому, твердотопливному и газовому котлу.

Тепловой насос для отопления дома – принцип работы

Теплопередача совершается методом низкотемпературного нагрева. На эффективность работы оборудования влияет температура, чем ниже ее показатель, тем выше продуктивность ТН.

Принцип работы устройства схож с холодильной установкой, однако, если домашний холодильник производит теплопередачу через решетку на задней стенке из внутреннего пространства в окружающую среду, то теплогенератор, напротив, – забирает из окружающей среды энергию, передавая ее в отопительную систему через хладагент.

Внешний контур «вбирает» тепло из природных источников. Антифриз течет по контуру, уложенному в грунт (водоем) к теплогенератору. Он, проходя через испаритель, отдает хладагенту до 7 градусов, отчего последний вскипает и переходит в состояние газообразное. Затем уже с низкой температурой кипения и охлаждения (– 10 градусов) незамерзайка опять «уходит» в контур. По коллектору в течение часа антифриза протекает 23 куб.м.

Незамерзающую жидкость земля нагревает приблизительно на 6 градусов. После компрессор сжимает пары хладона, повышая тем самым его температуру до 90-100 градусов и выталкивая в конденсатор, где уже хладагент совершает теплоотдачу во внутренний контур. По завершению данного действия он переходит в жидкое состояние и процесс повторяется.

Область и сферы применения

Востребованность тепловых насосов для отопления наблюдается в случаях, когда иные способы организации отопительных систем обходятся значительно дороже. Сферами применения являются системы, требующие температуры воды не выше 55 градусов. Область применения не ограничивается частным сектором. ТН могут стоять на заводах, складах и других промышленных объектах инфраструктуры, в офисах. Они зарекомендовали себя с положительной стороны в аквапарках, где необходима максимальная тепловая энергия при минимальных затратах на электричество. Их использование актуально на АЗС. ТН используют для поддержания требуемого климата в теплицах.

Для отопления частного дома тепловым насосом, следует приобретать устройство малой мощности до 100 кВт. Промышленные здания нуждаются в мощности до 500 кВт. Более мощное оборудование покупают для больших помещений и нагрева воды до 65 градусов.

Виды тепловых насосов

ТН различаются в зависимости от источника отбора тепла на:

• геотермальный – агрегат использует тепло грунта, подземных или наземных грунтовых вод. Информация о том, сколько стоит данный агрегат и сама установка геотермальных тепловых насосов для отопления, вас не обрадует, тем не менее, решение – выгодное с точки зрения эксплуатационных расходов. Это обусловлено тем, что  температура земли на глубине постоянна даже в зимний период, является достаточно высокой, значит, расходы электричества будут ниже;
• водяной – устройство, коллектор которого размещается в водоеме ниже глубины промерзания кольцами или извилисто. Самый бюджетный вариант, недостаток – требования по объему воды и глубине для того или иного региона;
• воздушный тепловой насос для отопления использует в качестве источника отбора тепла воздух. Воздушные тепловые насосы не везде показывают эффективную эксплуатацию, так как зависит от энергии ветра. Их монтируют в обдуваемом месте;
• использующие вторичное тепло, для них источником тепла служат: канализационные стоки, водные ресурсы.

Типовая классификация тепловых насосов

По типу теплоносителя входного/выходного контура насосы делят на восемь видов:

Тепловой насос для отопления дома. Принцип работы

В условиях растущих цен на топливо многие задумываются о снижении расходов. Учёные ломают голову над получением дешёвой энергии и максимальном использовании сил природы. Именно на простых законах физики и использовании природных стихий построен принцип действия теплового насоса.

 

Содержание статьи

Понятие теплового насоса и принцип его работы

Если сильно упростить структуру насоса, производящего тепло, то получится работа холодильника или кондиционера, но в более глобальном масштабе. Такая тепловая установка не требует топливного котла. Её нужно правильно смонтировать и подключить к источнику электропитания. Это вовсе не обозначает, что насос отапливает дом электричеством — киловатты тратятся на функционирование системы.

 

Устройство насоса

Принцип действия теплового насоса не особо отличается от выбранного вида — тепло забирается во внешней среде и передаётся в дом. Такие установки имеют всего три главных компонента:

• Зонд, собирающий тепло.
• Сам тепловой насос, включая компрессор.
• Система отопления здания с теплообменной камерой.

Первый и последний пункт теплонасосной установки — это трубы и радиаторы. Теплообменный зонд представляет собой большой горизонтальный змеевик, вертикальные трубы или открытый забор воды из естественного водоёма. Суть системы заключается в самом насосе. В нём 6 составляющих:

• капилляр;
• хладагент;
• компрессор;
• испаритель;
• конденсатор;
• терморегулятор.

Принцип работы теплового насоса

Такая установка условно «отбирает» тепло у природных носителей и передаёт их с систему отопления. По такому же принципу работает обычный холодильник — он забирает «лишние» градусы из морозильной камеры и выводит их на воздушный теплообменник на задней стенке. Хотя это лишь один из видов обмена тепловой энергии, связанный с воздухом, есть и другие виды.
Вернуться к содержанию
 

Разновидности тепловых насосов

Общий принцип теплонасосных установок заключается в обмене температур между носителями. Тепло первичного источника передаётся системе отопления без использования топлива. Эти источники можно поделить на 3 группы:

• геотермальные;
• аэротермические;
• гидротермальные.

Это три разных стихии — воздух, вода и земля. Именно от этих природных носителей тепловой энергии происходит отопление дома. Помимо отличий в «стихии» установки отличаются и типом монтажа. Они делятся на 2 вида:

• Открытого типа.
• Закрытых разновидностей.

Контур геотермального теплового насоса

Каждый из видов теплонасосных установок имеет свои плюсы и минусы. В ряде случаев из-за особенностей монтажа определённые разновидности просто невозможны в конкретном месте. Другие нерентабельны или низкоэффективны в определённых регионах, хотя в других местах они наиболее выгодны.
Вернуться к содержанию
 

Достоинства и недостатки насосов разных видов

Наиболее простой и быстромонтируемый вид теплоустановки — это аэротермический. Теплообмен происходит с воздухом, не требуя монтажа большого количества оборудования. Плюсами являются:

• лёгкость установки без труб и радиаторов;
• безопасность и экологичность эксплуатации;
• возможность использования в летнее время для охлаждения.

Минусами этого типа установок признана её неэффективность в холодных регионах. Уже при 0 градусов Цельсия аэротермическая установка работает с 50% мощностью. При падении температуры до минус 20 С использование воздушного насоса становится нерентабельным. Эта установка не подходит для регионов с сильными морозами, также её монтаж будет не рентабельным в местах с частым безветрием.

Насос вода-вода требует более сложного монтажа и соблюдения обязательного условия — на участке должен быть водоём, непромерзающий зимой до самого дна. Это является недостатком такой установки, в ряде случаев её просто невозможно смонтировать. Преимуществами этой системы являются высокая эффективность, возможность эксплуатации в морозы и более низкая стоимость установки относительно геотермальной.

Схема теплового насоса вода-вода

Установка грунт-вода, использующая в качестве теплоносителя землю, одна из самых сложных в монтаже. Это один из недостатков установки, вне зависимости от горизонтального или вертикального расположения зонда. Помимо этого к минусам можно отнести невозможность использования земли для с/х нужд при горизонтальном змеевике и невозможность самостоятельной установки при вертикальном расположении.

Список плюсов значительно шире:

• длительный срок работы при разовых вложениях;
• максимальная эффективность при любой погоде;
• эксплуатация и на охлаждение, и на обогрев здания;
• возможность использования в регионах с сильными морозами.

Теплонасосные установки уверенно завоёвывают внимание владельцев частных домов и компаний, имеющих малоэтажные строения. Этот вид отопления позволяет серьёзно снизить расходы на обогрев, снижая стоимость эксплуатации жилых и офисных зданий. Почти все виды установок возможно смонтировать самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов. Для этого достаточно лишь приобрести сам насос и расходные материалы, а также ознакомится с особенностями монтажа.
Вернуться к содержанию
 

Особенности монтажа теплового насоса

Почти все теплонасосные установки допускают возможность самостоятельного монтажа. Возможность самому установить насос при вертикальном расположении зонда исключена — требуется бурение скважины на глубину не менее 100 метров. Во всех остальных случаях достаточно соблюсти простые требования.

Монтаж теплового насоса – это трудозатратное дело

 

Минимальные требования

Система вода-вода не может функционировать без поверхностного водоёма в шаговой доступности при самостоятельной установке. Возможен монтаж силами профессионалов вертикальной системы, если есть источник подземных вод.

Горизонтальный грунтовой насос требует наличия свободного участка земли, незанятой под огород, сад и не имеющей тяжёлых строений. При этом его площадь должна в 2─4 раза превышать размер земли, занятой отапливаемым строением. Система вода-воздух или воздух-воздух требует хотя бы минимальной ветрености и должна быть установлена не более, чем в 20 метрах от здания.

Устройство теплового насоса требует наличия обязательного источника электропитания. При невозможности подключения насоса к стационарному электроснабжению допускается использование бензинового или дизельного генератора.

Вернуться к содержанию
 

Монтаж воздушного теплового насоса

По сути, эта система представляет собой большой кондиционер в случае принципа воздух-воздух. В этом случае процесс монтажа прост — необходимо выбрать правильное месторасположение и обеспечить вход воздуховода в здание с обязательной установкой фильтров.

При выборе места установки воздухозаборников нужно учесть шум, производимый ими в работе. А также требуется обеспечить возможный отход конденсата для предотвращения обледенения. Воздушный теплонасос наиболее простой в монтаже.
Вернуться к содержанию
 

Установка водяного горизонтального насоса

Сначала необходимо собрать геоконтур из обычных полимерных труб необходимо при помощи грузил опустить на дно водоёма вместе с испарителем. Допустима установка в водоёмах со сточными или промышленными водами, не повреждающими полимер.

Теплообменник водяного горизонтального теплового насоса

Этот способ более простой, чем монтаж системы вода-грунт, но не всегда возможен из-за отсутствия водоёма. По стоимости оборудования и проводимых работ он входит в ту же ценовую категорию, что и воздушный насос, но имеет более высокий уровень КПД.
Вернуться к содержанию
 

Монтаж горизонтального насоса грунт-вода

Эта система наиболее популярна в частном секторе. Она понятна для самостоятельного монтажа, но требует большого объёма земляных работ. Возможно простое «U-образное» расположение труб под землёй на большое расстояние или же монтаж змеевидной системы на ограниченном участке.

Необходимо учесть, что для получения 1 кВт тепловой энергии требуется 50 кв. м. коллекторов. При змеевидном расположении труб они должны быть удалены друг от друга на расстояние в 0,7─1 м. КПД горизонтальной системы при правильном монтаже достигает 3─5 кВт тепловой энергии на один потраченный киловатт электричества.
Вернуться к содержанию
 

Вертикальные насосные установки

Самостоятельно смонтировать вертикальный насос невозможно — требуется бурение на глубину не менее 100 м. Для начала необходимо оплатить и получить разрешение на скважину. Такие теплонасосные установки наиболее дорогие, но максимально эффективные.

При монтаже вертикальной системы вода-вода открытого типа с использованием подземных водоёмов возможны дополнительные бонусы. Эта система позволяет одновременно обеспечить здание автономными источниками питьевой воды.
Вернуться к содержанию
 

Нюансы расчётов при установке теплового насоса

Поняв, как работает тепловой насос, необходимо правильно рассчитать его мощность. Расчёт теплового насоса кажется простым только на первый взгляд. Лучше всего доверить эту работу специалистам, особенно если здание находиться в регионе с холодным климатом.

Грунтовый теплообменник вертикального теплового насоса

При самостоятельных расчётах применяется формула с такими данными:

• R — теплопотери здания;
• V — объёмы дома в м³;
• T — максимальный перепад температур дом-улица;
• k — коэффициент теплопроводности здания (СНиП).

Сама формула выглядит так: R=k*V*T. Единицей измерения результата умножения являются ккал. Для перевода их в кВт необходимо произвести деление на 860. Полученный результат покажет максимально необходимую мощность насоса.
Вернуться к содержанию
 

Случаи низкой рентабельности насоса

Неправильные расчёты могут привести к недостаточной мощности. В тёплых областях это приведёт к монтажу излишне мощной системы, но в морозных регионах не позволит качественно отапливать здание.

Выше сказано, что воздушный насос неэффективен при морозах в минус 20 С. На самом деле сейчас уже существуют модели, способные функционировать при температуре в минус 32 С, оставаясь рентабельными. Пока такие системы реализуются по очень высокой стоимости и их эксплуатация обоснована только при невозможности выбора другого вида отопления.

А также необоснованные затраты будут при монтаже вертикальных систем в тёплых регионах. Их применение будет обоснованным только в очень жарком климате в случае эксплуатации с целью охлаждения при выборе реверсивных моделей насосов. Монтаж вертикальных систем в тёплых регионах для отопления нерентабелен — окупаемость установки с 5─7 возрастёт до 15─20 лет.

Если теплонасосная установка уже запланирована на этапе строительства дома, то стоит заранее рассчитать монтаж системы тёплых полов. Это наиболее выгодная система отопления с использованием тепловых насосов. Подключение к действующей радиаторной системе также эффективно, но менее рентабельно.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Тепловой насос для отопления дома – принцип работы, особенности, виды

Обновлено: 8 декабря 2020.

Многих интересует, как работает тепловой насос для отопления дома. В статье мы доступно опишем принцип работы теплонасоса для обогрева жилья, виды тепловых насосов, их особенности.

Свои вопросы и замечания вы можете оставить в комментариях. Мы постараемся отреагировать на них как можно быстрее.

Принцип работы теплового насоса для отопления дома

Тепловой насос (теплонасос, термопомпа, ТН) – оборудование для обогрева дома, коттеджа, дачи, апартаментов или квартиры. Он генерирует тепло из среды (воды, воздуха, земли) и переносит его в здание.

За счет того что ТН не производит тепло, а переносит его из одной среды в другую, его эффективность более 100% и может достигать 1000%. КПД теплового насоса – его отличие от систем получения тепла, таких как:

Есть два типа тепловых насосов – компрессорные (компрессионные) и абсорбционные. Но последние используют в промышленности – они еще не распространились на частные домовладения. Поэтому рассмотрим только компрессорные (парокомпрессионные) тепловые насосы.

Простыми словами можно описать принцип действия теплового насоса для отопления дома так: «холодильник наоборот». Как функционирует последний, вы можете прочиталь в статье о принципе работы холодильника. Для переноса тепла в нем служит теплоноситель (хладагент, фреон).

Схематический принцип работы и циркуляции хладагента в тепловом насосе

Теплоноситель попадет в испаритель (радиатор, магистраль, поле, скважину), где нагревается от окружающей среды. Далее его сжимает компрессор, в котором повышается его давление и температура.

В случае с грунтовыми и водяными тепловыми насосами, теплоноситель получает тепловую энергию от рассола, который циркулирует в трубах, погруженных в воду, или уложенных в грунте.

После компрессора теплоноситель отдает тепло в воздух, воду или другой теплоноситель, которые используются для отопления здания. Охлажденный теплоноситель попадает в конденсатор, в котором он охлаждается.

Этот цикл повторяется снова и проходит в замкнутом виде. На приведенном ниже видео показан принцип работы теплового насоса:

Особенности разных видов теплонасосов

Воздушные – самые дешевые из тепловых насосов, имеют низкую производительности зимой и высокую летом. Это обусловлено тем, что температура воздуха сильно зависит от сезона. Они просты в монтаже и подключении, их чаще используют для обогрева весной или осенью или как дополнительный источник дешевого тепла.

Цены тепловых насосов, водяного и грунтового (геотермального) типов, мало отличаются. Но стоимость укладки магистрали в водоем ниже чем бурение скважин или укладка геотермального поля. Поэтому если рядом есть озеро, пруд или река, целесообразнее устанавливать водяной ТН.

Виды тепловых насосов для отопления дома

Тепловой насос может нагревать три среды – воду, воздух теплоноситель. Воздух используется для отопления дома через вентиляцию, фанкойлы или внутренние блоки. Вода и теплоноситель циркулируют в радиаторных системах, теплых полах и стенах.

Основное название теплового насоса зависит от среды, из которой он получает тепло. Водяной – из воды, воздушный – из воздуха, грунтовый или геотермальный – из грунта и грунтовых вод.

Точное название Теплового насоса указывает на среду, в которую он передает тепло. ТН грунт-вода получает энергию из земли и нагревает воду или теплоноситель, вода-воздух – получает тепло из воды и подогревает воздух.

Воздушные тепловые насосы

Термопомпы воздух-воздух похожи на кондиционер и состоят из наружного и внутреннего блоков, иногда изготовлены как моноблок с воздуховодами. Принцип работы теплового насоса воздух-воздух – в отборе тепла из воздуха снаружи здания и нагрева его внутри.

ТН воздух-вода состоит из наружного блока и бойлера (бака-накопителя), либо как моноблок в котором они объединены. Принцип работы теплового насоса воздух-вода – он охлаждает наружный воздух и нагревает воду или другой теплоноситель.

Наружный блок воздушного теплового насоса большой мощности.

Водяные тепловые насосы

Тепловой насос вода-вода состоит из блока с теплообменником или накопителем и состоящей из нескольких труб магистрали (поля), погруженной в водоем, по которой циркулирует теплоноситель. Принцип работы теплового насоса вода-вода – отбор тепла из водоема и нагрев воды или теплоносителя.

ТН вода-воздух – это магистраль и моноблок, в котором нагревается воздух для подачи на фанкойлы или вентиляцию. Иногда в таких тепловых насосах используют внутренние блоки по типу кондиционерных.

Укладка магистрали водяного теплового насоса в искусственный водоем

Грунтовые тепловые насосы

Такие тепловые насосы используют тепло земли, для чего либо бурят скважины, либо геотермальное поле, по которым циркулирует теплоноситель или рассол. В первом случае бурятся несколько скважин, отстоящих друг от друга на расстоянии более одного метра. Во втором — на глубине до 2 метров укладываюется горизонтальные трубы.

Грунтовые тепловые насосы косвенного теплообмена имеют два контура. В первом, уложенном в поле или скважине, циркулирует жидкость (рассол, растворы пропиленгликоля, этиленгликоля), которая передает тепло теплоносителю (фреону), который иркулирует по второму контуру. именно там происходят иклы конденсаии и испарения, передающие тепло.

Тепловые грунтовые насосы прямого теплообмена имеют один контур. В нем иркулирует фреон. За счет его большого количества стоимость монтажа такого типа ТН выше.

Тепловые насосы грунт-вода либо имеют встроенный бак-накопитель, либо небольшой бак-теплообменник. ТН типа грунт-воздух либо выполнены как моноблок с каналом подачи нагретого воздуха, либо нагревают его через внутренние блоки по типу кондиционерных.

Прокладка траншей под магистраль геотермального поля грунтового теплового насоса

Эффективность и целесообразность

КПД тепловых насосов зависит от их производительности и качества. Например, воздушные ТН в зависимости от модели и стоимости могут производить при +5 градусов от 2 до 5 кВт тепла на 1 кВт затраченной электроэнергии. У грунтовых и водяных термопомп все зависит от оборудования, некоторые имеют КПД до 1000%, но цена такого теплового насоса немаленькая.

В статье мы разобрали принцип работы теплового насоса для обогрева здания, а вопрос о выборе, покупке и установке каждый должен решать самостоятельно. В любом случае, тепловые насосы – достойная альтернатива другим источникам тепла. Особенно учитывая, что газ и твердое топливо постоянно дорожают. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Тепловой насос для отопления дома — виды систем, принцип работы, эффективность

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос (ТН) – теплотехническое устройство с нулевым энергопотреблением на нагрев или охлаждение теплоносителя. Внешняя энергия используется для реализации термодинамического цикла и теплообмена. Самый известный прибор такого типа – холодильник, где низкая температура поддерживается за счет перехода жидкого хладагента в газообразное состояние внутри испарителя. Избыточное тепло переносится и рассеивается за пределами холодильной камеры.

Зеркальный цикл используется в тепловом насосе для отопления дома. Внешний блок с испарителем размещается вне помещения. Низкотемпературный газообразный хладагент аккумулирует тепло из окружающего воздуха и переносит его внутрь здания. После сжатия компрессором температура жидкого теплоносителя в теплообменнике внутреннего блока повышается до 35–60 ºC

Виды и особенности тепловых насосов

Первостепенное условие эффективности теплового насоса – стабильный источник низкопотенциального тепла и достаточная разница температур с хладагентом. По типу источника энергии различают несколько разновидностей тепловых насосов:

• Воздушный тепловой насос – прост в монтаже, не требует значительных первоначальных вложений. Внешний блок устанавливается на наружной стене или в вентиляционном канале. Работает при температурах до – 30 ºC.
• Грунтовый ТН – наиболее эффективен благодаря постоянной плюсовой температуре и высокой теплоотдаче порядка 50-60 Вт/м. Требует бурения скважин в прочных породах или устройства траншей для горизонтальной укладки циркуляционных трубопроводов ниже уровня промерзания.
• Водяной ТН – не зависящий от изменений погоды, со стабильной тепловой отдачей до 30 Вт/м. Предполагает размещения труб наружного контура на дне водоема или в предварительно пробуренных скважинах.

Энергоэффективность и надежность

Если у вас нет магистрального газа, вы пользуетесь твердым топливом для обогрева дома? Тогда воздушный тепловой насос вам идеально подойдет для обогрева. Новые технологии снижают на 70-80% затраты на отопление коттеджа в сравнении с традиционными котлами. Надежность, совершенство, энергоэффективность теплонасосной системы зависит от качества изготовления, типа хладагента, минимизации потерь энергии в двигателе, компрессоре, соединительных трубопроводах.

В интернет-магазине «Свой Климат» представлены тепловые насосы Mitsubishi Electric, Fujitsu, Cooper&Hunter, которые разработаны для стран с суровым климатом и обеспечивают:

• работу при температурах до -30 градусов; 
• отопление помещений площадью до 80 квадратных метров; 
• низкий уровень шума при эксплуатации; 
• антибактерицидную и противоаллергенную фильтрацию воздуха. 

Что такое тепловой насос типа «воздух-воздух»?

Тепловой насос воздух-воздух — это привычный всем кондиционер, у которого функция отопления является не второстепенной, а основной. Он так же состоит из наружного (уличного) и внутреннего блока. Если описывать процесс простым языком, то получается, что уличный блок аккумулирует тепло из наружного воздуха и передает его через теплообменник внутреннего блока в дом. 

Значит можно использовать кондиционер в качестве теплового прибора?

Нет, кондиционеры можно использовать для отопления в очень ограниченном диапазоне температур. Обычные (без инвертора) примерно до 0 ^oС, инверторные до -15 ^oС. При этом в пограничных температурных режимах эффективность сильно падает.
Только тепловые насосы можно использовать в качестве основного источника отопления , т.к. они спроектированы именно для работы на обогрев. В жаркое время обогреватель работает как кондиционер.

Основные отличия тепловых насосов от кондиционеров:

• Увеличенный теплообменник
• Специально адаптированный компрессор
• Увеличенный компрессорный блок
• Мощный нагреватель дренажного поддона
• Автоматика, настроенная на работу при низких температурах

Сократите затраты до 5-ти раз, используйте для отопления дома тепловые насосы воздух-воздух! Актуальные модели смотрите по ссылке в нашем каталоге

Тепловой насос для отопления дома: принцип работы

Тепловые насосы становятся всё более популярными. С помощью этих устройств можно отапливать (охлаждать) дома и организовывать горячее водоснабжение, значительно экономя.

Людям, далёким от физики, достаточно сложно понять принцип действия тепловых насосов, в связи с чем в интернетах муссируется множество заблуждений, которыми пользуются недобросовестные производители и продавцы. В данной статье мы попытаемся в доступной форме объяснить принцип действия и развеять некоторые мифы, которыми успел обрасти этот замечательный агрегат.

Плюсы

• Тепловые насосы экологичны
• Безопасны в эксплуатации
• С каждым годом всё более доступны по цене.

Основная причина использования тепловых насосов для отопления и/или горячего водоснабжения заключается в том, что они позволяют значительно экономить расход электроэнергии, в некоторых случаях экономия достигает более 500% по сравнению с обычным электрокотлом или бойлером, что очень актуально для негазифицированных районов и в домах с небольшой разрешённой мощностью электропотребления. Этот вопрос с каждым годом становится всё более актуальным, особенно в свете роста тарифов на энергоносители.

Сам термин «тепловой насос» является более маркетинговым, чем физическим, но зато он чётко обозначает сам принцип работы этой тепловой машины. Даже далёкому человеку становится ясно, что такая машина «качает тепло» и переносит его из одного места в другое.

Принцип работы

Со школьной скамьи нам известно, что в обычных условиях более холодное вещество не может отдавать своё тепло более горячему, а наоборот, оно нагревается от него до тех пор, пока их температуры не сравняются. Это святая правда. Но тепловой насос создаёт такие условия, что более холодная среда начинает отдавать своё тепло более тёплой, охлаждаясь при этом ещё больше.

Простейший заезженный пример теплового насоса — холодильник. В нём тепло выкачивается из более холодной камеры в более тёплое помещение кухни. Морозилка при этом ещё больше охлаждается, а кухня ещё больше нагревается от радиатора, расположенного на задней панели холодильника.

Принцип работы большинства тепловых насосов основан на свойствах промежуточных теплоносителей (газов, чаще всего фреонов), которые используются в этих машинах. Именно фреоны и являются тем посредником, который позволяет забирать тепло у более холодного тела, отдавая его более горячему.

Наверняка вы замечали, что если быстро выпускать сжатый газ из балончика для заправки зажигалок, то он, испаряясь, охлаждает балончик, который даже в жаркую погоду может покрыться инеем. Справедливо и обратное: при сжатии газ нагревается. Памятуя об этом, вам будет совсем не сложно понять принцип действия теплового насоса, простейшая схема которого изображена на рисунке.

Компоненты теплового насоса

Простейший тепловой насос состоит из четырёх важнейших узлов:

• испаритель;
• конденсатор;
• компрессор;
• капилляр.

Компрессор сжимает фреон до жидкого состояния в конденсаторе, который при этом нагревается. Именно это тепло можно использовать в отоплении или в горячем водоснабжении, организовав простейший теплообмен между горячим конденсатором и более холодным помещением или бойлером.

Проходя через конденсатор, сжиженный фреон охлаждается, отдав тепло при теплообмене в радиаторы отопления или трубам теплого пола, и начинает конденсироваться. Проходя через капилляр в испаритель, фреон снова становится газообразным, охлаждая при этом испаритель (помните иней на балончике?).

Чтобы процесс не прекращался, нужно постоянно подводить тепло к испарителю, иначе фреон там просто перестанет испаряться, ведь температура испарителя при постоянной работе компрессора может сильно опуститься. Даже температуры минус тридцать, подводимой к испарителю, может быть достаточно для поддержания испарения, ведь температура испарения газов, используемых в тепловых насосах, гораздо ниже этого значения.

Допустим, температура испарения фреона равна минус шестьдесят градусов по Цельсию, а мы обдуваем испаритель морозным уличным воздухом, с температурой в минус тридцать — фреон, естественно, будет испаряться, забирая тепло даже у такого холодного воздуха. Таким образом и получается, что тепловой насос как бы перекачивает температуру из более холодной среды в более тёплую.

На что смотреть при покупке?

Такой эффект порождает множество мифов, которыми пользуются недобросовестные «продаваны», чтобы лучше продавать свою продукцию.

Самый распространённый миф — это утверждение, что КПД тепловых насосов превышает единицу. Понятно, что это утверждение — чистый бред. На самом деле КПД тепловых машин не может быть больше единицы, и даже у современных тепловых насосов он достаточно мал — меньше, чем у самого дешёвого масляного обогревателя. Люди просто часто путают КПД и так называемый COP (КОП).

КОП — это скорее экономический коэффициент, чем физический. Он показывает соотношение платной электроэнергии для перекачки бесплатного тепла с улицы к величине тепла, поступающего в помещение. Т.е. КОП 5 — это упрощенно означает, что для перекачки 5кВт халявного тепла с улицы в дом мы затратили 1кВт платной электроэнергии. Просто КОП не учитывает бесплатную тепловую энергию с улицы, а считает только ту, которую получили в результате и что для этого потратили.

Другой миф тоже связан с КОП: в паспортах тепловых насосов и на ценниках у продавцов гордо указывается одна-единственная величина КОП, которая просто вводит покупателей в заблуждение. Дело в том, что КОП тепловых насосов — величина переменная, а не постоянная. И многие недобросовестные дельцы об этом умалчивают, потому что указывают КОП для самых благоприятных условий, когда он чуть ли не максимальный. И это уже гораздо опаснее, чем заблуждения про сверхединичность КПД, т.к. чревато реальными последствиями.

Представьте, что вы уверовали, что будете тратить 1кВт электроэнергии на производство 5кВт тепла для того же отопления зимой, потому что в паспорте теплового насоса указано, что COP=5. Купили необходимой мощности тепловой насос, собрали систему отопления… А в самый неподходящий момент, когда морозы самые лютые, ваш отопитель жрёт не 1 к 5, а 1 к 2 в самом лучшем случае, или вообще не в состоянии выдать необходимое тепло для обогрева. И тут приходит понимание, что отапливаться конкретно этой системой можно лишь в межсезонье… Очень неприятная ситуация — отдать кучу денег и всё равно в морозы отапливаться дешёвыми масляными радиаторами, и только из-за того, что понадеялись на КОП и стабильную, неснижаемую выработку тепла.

А выработка тепла и КОП у тепловых насосов непостоянна. И связано это именно с непостоянным количеством тепла, подводимого к испарителю. К примеру, если вы берёте тепло для испарителя из воздуха, то с падением температуры на улице падает и КОП. При -30С на улице КОП воздушных тепловых насосов практически равен единице, т.е. даже простой ТЭН станет более экономичным в качестве отопителя, не говоря уж про амортизацию и повышенный износ дорогостоящего оборудования в таких условиях. И падение КОП — это ещё полбеды. Часто некоторые модели воздушных тепловых насосов просто не в состоянии выдавать необходимую для отопления мощность при значительном снижении температуры на улице.

Тепловые насосы, использующие для нагрева испарителя тепло земли или воды, тоже подвержены падению производительности и КОП, т.к. по ходу отопительного сезона они могут вымораживать ту среду, из которой качают тепло, но такие машины более стабильны.

В любом случае, несмотря на отдельные недостатки, будущее у тепловых насосов весьма перспективное, а простота конструкции позволяет любителям сделать тепловой насос своими руками. Про тепловые насосы с твёрдым рабочим телом и магнитным охлаждением постараюсь рассказать в другой статье, ибо они не нашли массового применения из-за дороговизны материалов.

Поделиться

Твитнуть

Запинить

Нравится

Класс

WhatsApp

Viber

Телеграмка

Принцип работы теплового насоса — ТОВ «НОВІ ЕНЕРГО СИСТЕМИ»

 Газообразный хладагент (6 °С) поступает в компрессор для сжатия.

 Компрессор используя электрическую энергию сжимает газообразный хладагент, при этом его давление и как следствие температура хладагента увеличиваются согласно универсального газового закона Менделеева—Клапейрона.

 Нагретый хладагент (85 °С)  под высоким давлением поступает в конденсатор. В конденсаторе происходит передача тепла от нагретого хладгента теплоносителю (воздуху или воде, в зависимости от типа конденсатора). В результате халадагент охлаждается и происходит процесс конденсации (переход из газообразного состояния в жидкое).

 После конденсатора установлен расширительный вентиль. Функция расширительного вентиля —  понизить давление хладагента. Вследствие понижения давления температура также падает.

 Пройдя через расширительный вентиль хладагент поступает в теплообменник, который расположен на улице (испаритель). В испарителе хладагент испаряется (переходит из жидкости в газ) либо проще сказать закипает.  При этом температура кипения хладагента ниже температуры наружного воздуха (нормальная температура кипения фреона R22 при атмосферном давлении -40 °С). В процессе кипения фреон отбирает тепло наружного воздуха. Далее цикл происходит снова.

Проще говоря,  компрессор работает не для выработки тепла, а для ее перемещения из улицы в помещение. Поэтому, затрачивая всего 1 кВт электрической мощности для вращения вала компрессора, мы получаем 3,5 — 5,0 кВт тепла на конденсаторе.

Конструкция воздушного теплового насоса

Тепловой насос — это холодильная машина, основными узлами которой являются:

 Компрессор (находится в наружном блоке)

 Конденсатор (внутренний теплообменник)

 Расширительный вентиль

 Испаритель (наружный теплообменник)

Режим охлаждения

Тепловой насос Zubadan способен работать как в режиме нагрева так и в режиме охлаждения. Для работы в режиме охлаждения используются фанкойлы, холодные стены и потолки, а также можно использовать теплый пол.

Откуда тепло в холодном воздухе?

• Для того чтобы ответить на данный вопрос нужно вспомнить формулу из школьной физики:
• Q = c x m x (T1 — T0)
• Q – ко­ли­че­ство теп­ло­ты, из­ме­ря­ет­ся в Джо­у­лях [Дж];
• c – удель­ная теп­ло­ём­кость ве­ще­ства, из­ме­ря­ет­ся в [Дж/кг*°С]. 
• m – масса вещества, измеряется в килограммах [кг];
• T0 – начальная температура, измеряется в градусах цельсия [°С];
• T1 – конечная температура, измеряется в градусах цельсия [°С];
• Пример. Сколько тепла можно отобрать у 1 м3 воздуха при начальной температуре -20 °С, если испаритель теплового насоса способен отобрать Δ10°С?
• Удельная теплоемкость воздуха равна 1003 Дж/кг*°С
• Плотность воздуха равна 1,225 кг/м3
• Q = 1003 x 1,225 x (-20 — (-30)) = 12286,75 [Дж] 
• Ответ: 1 м3 воздуха содержит количество теплоты равное: Q=12286,75 [Дж] = 3,4 Вт*час

Вентиляторы наружного блока Zubadan PUHZ-SHW230YKA имеют максимальную производительность 8400 м3/час, что позволяет извлекать до 28,56 кВт*час тепловой энергии.

Тепловой насос в системе отопления/охлаждения

1. Наружный блок — тепловой насос
2. Внутренний блок — гидромодуль
3. Бак ГВС (горячего водоснабжения)
4. Буферный бак системы отопления/охлаждения
5. Трехходовой клапан (функция ГВС)
6. Беспроводной пульт управления 

Для отопления предпочтительнее использовать низкотемпературную систему «теплый пол», это позволяет добиться максимальной энергоэффективности.

Тепловой насос также можно внедрить в существующую систему отопления. Для этого необходимо будет подключить старый котел и систему отопления к буферной емкости №4

Для работы в режиме охлаждения используются фанкойлы, теплый пол, холодные стены или потолки.

Сколько электроэнергии будет потреблять тепловой насос?

Сертификаты энергоэффективности тепловых насосов Zubadan c указанием сезонного энергопотребления.

Как добиться максимальной экономии?

Потребление будет зависеть от четырех факторов:

1. Параметры здания, геометрия, направление по сторонам света.
2. Уровень энергоэффективности. Проще говоря — качество утепления здания, чем лучше будет утеплен Ваш дом, тем меньше тепла потребуется для его обогрева. Значительно дешевле утеплить дом и поменять окна, чем покупать более мощный тепловой насос.
3. Климатическая зона. Естественно что потребление в г.Киев будет немного больше чем в г.Одесса, так как климат южного региона более мягкий.
4. Приборы отопления. Тепловой насос имеет самые высокие показатели энергоэффективности при работе с низкотемпературными отопительными приборами (теплый пол, фанкойлы, теплообменники вентиляции). При работе на старые чугунные радиаторы потребление теплового насоса будет выше, так как тепловой насос должен будет греть воду до 50-60 °С, в отличие от 30-35°С в случае с теплым полом или фанкойлами. Какие приборы отопления лучше для теплового насоса?

Для достижения самых лучших результатов мы рекомендуем чтобы процент низкотемпературных приборов был равен не меньше 75%  и  более.

Тепловой насос — описание, принцип действия, плюсы и минусы

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса аналогичен работе кондиционера или холодильника. Если в холодильнеке тепло движется от холодильной камеры на задний теплообменник, где тепло передается окружающему воздуху, то в тепловом насосе наоборот, тепло движется от внешнего источника (теплого воздуха, земли, водоема) во внутреннюю систему отопления с повышением рабочей температуры.

Летом тепловые насосы могут работать в обратном режиме, т.е. охлаждать помещение. В некоторых случаях для это нужна только работа циркуляционного насоса, энергопотребление которого очень мало.

Тепловые насосы могут работать как для отопления/охлаждения помещений, так и на приготовление горячей питьевой воды. В большинстве случаев максимальная температура нагретой воды составляет 65 гр.С. Внутренний блок теплового насоса, по внешнему виду похож на обычный бытовой холодильник.

По типу используемого источника тепла различают на тепловые насосы «воздух-вода», где источником тепла является окружающий воздух, и «рассол-вода», где источником является грунт или жидкость, в который поместили вертикальный зонд или горизонтальный коллектор.

Область применения

Тепловые насосы применяют в зданиях гражданского и промышленного назначения. Основная область — объекты, где предъявляются повышенные требования по экологии, либо отсутствует доступ к традиционным энергоносителям, прежде всего газу и жидкому топливу, либо выделенная мощность электроэнергии значительно ограничена, и ее не хватит для отопления традиционными электро котлами.

Высокий коэффициент преобразования позволяет получить до 5 кВт тепловой энергии, затратив при этом всего 1 кВт электрической. Рассольно-водяные тепловые насосы могут иметь максимальную мощность от 6 до 60 кВт, с температурой подачи до 65 гр.С. Поэтому наиболее эффективно они будут работать в низкотемпературных системах, например, водяной теплый пол.

Плюсы и минусы использования тепловых насосов

• Высокий коэффициент преобразования до 5 единиц;
• Чрезвычайно тихая работа.
• Независимость от поставщиков газа, твердого и жидкого топлива;
• Экологичность: 0% вредных выбросов;
• Безопасность: за счет отсутствие процессов горения;
• Компактность: тепловые насосы напоминают холодильник не только по принципу работы, но и по размеру.

• Очень высокая первоначальная стоимость
• Необходимость обслуживания и монтажа высококлассными специалистами
• Низкая температура нагреваемой воды, до 60-65 гр.С. Причем чем температура выше, тем эффективность и надежность ниже.
• Низкий коэффициент преобразования тепла у воздушных тепловых насосов

Перспективы и применение тепловых насосов

Для установки теплового насоса требуются высокие первоначальные затраты — от 300 до 1000 € на 1 кВт выделяемой мощности. Срок окупаемости в России — не менее 10 лет. Поэтому массовое использование тепловых насосов в часном секторе, можно ожидать при первоначальной стоимости сопоставимой с традиционными котловыми системами.

Достаточно высокое распространение тепловых насосов в Европе и Японии обусловлено поддержкой государства при применении энергоэффективных систем на возобновляемых источниках энергии. Такая поддержка может достигать 15000 €.

Поэтому для частных загородных домов при наличии необходимой электрической мощности можно использовать распространненные водогрейные электро котлы, а при ограниченной мощности — например пелетные котлы длительного горения.

Читайте также:

Если у Вас появились вопросы по системам отопления, водоснабжения, канализации — звоните на наш телефон 223-28-35 и наши специалисты всегда рады будут Вам помочь!

Решили монтировать систему отопления своими руками — заходите в Каталог, наша компания продает только качественные материалы зарекомендовавших себя брендов и поставщиков по низким ценам.

Доставка по городу Челябинску и консультация — бесплатны. Наши специалисты подберут для вашего дома оптимальную схему и составят спецификацию бесплатно.

Тепловые насосы — как они работают для отопления и охлаждения

Что нужно знать об эксплуатации теплового насоса

Тепловой насос 101

Тепловой насос становится очень простым, если вы понимаете основную концепцию. Как следует из названия, тепловой насос передает или перекачивает тепло из одного места в другое (обратите внимание на использование слова «насос», тепло не генерируется, а перемещается).

Как говорится «картинка стоит тысячи слов», так что готово:

В примере выше:

1. Пламя нагревает воду.
2. Горячая вода перекачивается в радиатор.
3. Вентилятор нагнетает холодный воздух через горячий радиатор, нагревая таким образом воздух.

Вода становится холодной, потому что тепло передается от воды к воздуху. Затем холодная вода перекачивается обратно в резервуар для воды, где снова нагревается (шаг 1).

Обратите внимание, что в этом примере пламя генерирует тепло. Мы передаем это тепло воздуху с помощью среды (в данном случае воды), прокачиваемой через радиатор.Насосное тепло — тепловой насос!

Настоящий тепловой насос не сильно отличается от этого простого примера, мы просто заменяем воду хладагентом (R410A) и заменяем водяной насос компрессором.

Настоящий тепловой насос в действии

Режим охлаждения (кондиционер)

Подожди минутку — Означает ли это, что обычный кондиционер считается тепловым насосом?

Что ж, давайте посмотрим:

Тепло генерируется внутри вашего дома, от солнца, светящего через окна, до бытовых приборов и даже от вашего тела.Это эквивалент пламени, нагревающего воду в нашем первом примере.

Ваш кондиционер передает тепло изнутри вашего дома наружу. Это аналог помпы и радиатора

Так что теоретически да, любой обычный кондиционер можно считать тепловым насосом. Мы не советуем делиться этой информацией с вашим мастером по ремонту, это может просто сбить его с толку!

Так чем же отличается ваш обычный кондиционер от теплового насоса?

Прежде чем обсуждать, давайте посмотрим, как тепловой насос работает в режиме охлаждения:

Разница:

Обратите внимание на три вещи:

1. Положение реверсивного клапана.
2. Направление потока хладагента.
3. Впускной и выпускной патрубки компрессора (никогда не изменятся).

Для продолжения начнем с точки 1 на диаграмме:

Точка 1
В начале цикла хладагент (например, фреон) находится в жидкой форме и очень холодный (газ, содержащийся под давлением, становится жидкостью, как и пропан в баке, который вы используете для барбекю, который сочный стейк). Он входит в змеевик испарителя, расположенный внутри вашего дома.Горячий воздух в вашем доме движется по змеевику, и воздух начинает терять тепло и остывать.

Точка 2
После того, как хладагент покидает змеевик внутреннего испарителя, он поглощает тепло и становится газом. Точно так же, как когда вы нагреваете воду на плите, и она становится паром, газообразный хладагент также испаряется, когда он поглощает все тепло в доме. Вот почему мы называем этот змеевик испарителем. Хладагент поступает в компрессор, который механически сжимает газ. Этот процесс повысит его температуру, так что хладагент будет покидать компрессор в виде горячего газа.

Точка 3
Затем хладагент перемещается в змеевик конденсатора, расположенный за пределами дома. Поскольку температура снаружи ниже, чем температура горячего газа, тепло передается или «отклоняется» от хладагента в змеевике наружному воздуху. Когда температура охлаждающего газа понижается, он образует жидкий конденсат — точно так же, как капли воды, которые образуются на стакане холодной соды. Вот почему мы называем эту катушку конденсатором.

Point 4
Хладагент покидает змеевик наружного конденсатора в виде теплой жидкости.Затем нам нужно сделать теплый жидкий хладагент холодным, чтобы он мог поглощать больше тепла. Для этого он поступает к дозирующему устройству, которое понижает давление на теплую жидкость и тем самым понижает ее температуру. Хладагент покидает дозирующее устройство в виде холодной жидкости, готовой к повторению цикла снова.

Ну, это было не так уж плохо, правда? Вы поняли или вам нужно еще раз повторить?

Для веселого (и безопасного!) Эксперимента приложите руку, чтобы почувствовать воздух, выходящий из вашего конденсаторного блока (той большой коробки, которая стоит на заднем дворе или над крышей).Летом вы почувствуете, как выходит горячий воздух, то есть тепло изнутри дома. Если вы не чувствуете выходящего горячего воздуха, это означает, что либо ваш компрессор не работает, либо у вас закончился хладагент, и ваш кондиционер необходимо заправить дополнительным хладагентом.

А как насчет отопления — как это работает?

Давайте посмотрим на следующую диаграмму:

Вы заметили, что только что произошло?

Вот две диаграммы, расположенные рядом.Посмотрите внимательно на этот раз:

Посмотрите на реверсивный клапан, он поворачивается на 90 градусов, что изменяет направление потока хладагента (R410A). Он идет в обратном направлении, и это противоположно циклу охлаждения. Вместо того, чтобы поглощать тепло изнутри дома, он поглощает тепло из воздуха снаружи и «отклоняет» (или передает) это тепло в воздух в помещении. Теперь внутренний змеевик стал конденсатором, а наружный змеевик — испарителем.

Обратите внимание, что тепло не вырабатывается масляной горелкой или газовой печью.Он просто перемещается (или перекачивается) из наружного воздуха внутрь дома. Вот почему тепловой насос так популярен в умеренном климате. Вам не нужно иметь печь или доставлять нефть или газ. Благодаря реверсивному клапану вы можете использовать ту же электрическую систему, что и кондиционер, и обогреватель!

Попробуйте это для веселого (и безопасного!) Эксперимента. Возьмите обычный оконный блок, который вы покупаете в любом универмаге. Установите его в противоположном направлении так, чтобы панель управления была обращена наружу.Несмотря на то, что это кондиционер, в ваш дом будет поступать горячий воздух. Кондиционер фактически является обогревателем, когда он реверсируется, это функция и действие реверсивного клапана. Он изменяет направление хладагента и может превратить кондиционер в обогреватель или тепловой насос.

Сводка

Тепловые насосы (или кондиционеры) не выделяют тепло. В вашем доме уже есть тепло.

Это как кондиционер. он перемещает тепло из одного места в другое.

Единственное отличие состоит в том, что в тепловых насосах есть реверсивный клапан, который позволяет нам выбирать перемещение тепла изнутри наружу (режим охлаждения) или реверсирование цикла и отвод тепла снаружи внутрь (режим нагрева).

В кондиционерах нет реверсивного клапана, поэтому они могут перемещать тепло только изнутри наружу.

Наконец, термостат теплового насоса полностью отличается от обычного термостата, поэтому убедитесь, что вы используете правильный термостат.

Что такое тепловой насос?

Грузия, домовладельцы, тепловые насосы делают эффективный выбор для отопления и охлаждения дома. Понять ответ на вопрос «Что такое тепловой насос?» и вы поймете, почему эти изящные системы являются ключом к энергоэффективности дома.

Дэниел Джейп объясняет все ключевые термины в этом видео!

Что такое тепловой насос?

Если вы знаете что-нибудь о том, как работают холодильники, легко понять, как работают тепловые насосы.Тепловые насосы и холодильники работают по одним и тем же принципам. Тепловые насосы также могут использовать цикл сжатия для нагрева.

По сути, тепловой насос передает тепло из одного места в другое поставщику отопления или охлаждения. В режиме охлаждения насос отводит тепло из вашего дома, чтобы в нем было прохладнее. В режиме обогрева он передает тепло в ваш дом, делая воздух более теплым. В системе с замкнутым контуром тепловой насос использует хладагент для передачи тепла.Хладагент меняет состояние с жидкого на газ и обратно на жидкое при изменении температуры и давления.

Преимущества тепловых насосов

Тепловые насосы предлагают значительные преимущества домовладельцам в Атланте:

• Энергоэффективность: одна из причин того, что тепловые насосы настолько эффективны, заключается в их способности передавать тепло, а не генерировать его с нуля в качестве источника тепла. стандартный кондиционер делает. По данным Министерства энергетики, домовладельцы, которые в настоящее время используют электричество для отопления, могут сэкономить до 40 процентов суммы, которую они тратят на отопление и охлаждение, установив тепловой насос с воздушным источником тепла.
• Контроль влажности: Тепловые насосы справляются с известным влажным климатом Атланты лучше, чем стандартные кондиционеры. Это связано с тем, что кондиционер обычно работает на более низкой скорости в течение более длительного времени, чем другие системы, а длительные циклы охлаждения являются ключом к снижению влажности.
• Комфорт: Тепловые насосы на нижних ступенях охлаждения обеспечивают более высокий комфорт по сравнению со стандартными кондиционерами. Большинство кондиционеров и печей включаются на полную мощность, а затем отключаются, чтобы не посылать прохладный воздух в дом.В результате часто возникают холодные зоны во время работы системы и горячие зоны, когда она отключается. С тепловым насосом вы получите непрерывный поток охлажденного воздуха, поступающий в дом и повышающий комфорт.
• Простая установка: если в настоящее время вы отапливаете свой дом электричеством или газом и охлаждаете его с помощью кондиционера, установщику HVAC не придется вносить много изменений для модернизации теплового насоса с воздушным источником. Блок займет примерно столько же места, сколько ваш кондиционер и печь, потому что он состоит из тех же двух компонентов: внутреннего воздухоподготовителя и наружного конденсатора.
• Гибкость двойной системы: если существующая система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в вашем доме нуждается в замене, вложение как в печь, так и в кондиционер может оказаться дорогостоящим. Установив тепловой насос, вы получите систему «два в одном», которая нагревает и охлаждает по сниженной цене.

Для ответов на такие вопросы, как «Что такое тепловой насос?» или «Как я могу охладить свой дом более эффективно?» свяжитесь с Reliable Heating & Air. Мы обслуживаем метро Атланта и прилегающие районы, включая отопление, охлаждение, водопровод и электричество.

Как работают тепловые насосы летом?

Так же, как вода течет вниз, тепло естественным образом перетекает из теплых мест в более прохладные. Подобно тому, как водяной насос можно использовать для движения воды в вертикальном направлении, тепловые насосы могут перемещать тепло против естественного потока. Хотя может показаться неуместным, что устройство с надписью «тепло» используется для охлаждения, эта технология использовалась именно для этой цели в домах по всей Америке уже почти столетие. Ваш бытовой холодильник работает по технологии теплового насоса, отбирая тепло изнутри устройства и перемещая его наружу.По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), современные тепловые насосы в настоящее время являются наиболее энергоэффективным и экономичным способом обогрева и охлаждения вашего дома.

Как работают тепловые насосы

Как и обычные кондиционеры, тепловые насосы используют хладагент для переноса тепла из одного места в другое. Когда хладагент проходит через систему, он превращается из горячей жидкости в охлажденный газ. Испаряясь в газ, хладагент забирает тепло из окружающего воздуха и выводит его за пределы вашего дома.Охлажденный кондиционированный воздух распределяется по всему дому, а домашний воздух возвращается в испаритель для продолжения цикла.

Варианты конструкции

Большинство насосов спроектированы с использованием технологии обратного хода, которая позволяет им охлаждать ваш дом в Ханахане, Южная Каролина, летом и нагревать его зимой. Два наиболее распространенных типа насосов — это воздушные и наземные насосы, также называемые геотермальными насосами. Оба работают по одному и тому же принципу, перемещая тепло из одного места в другое.

• Пневматические насосы. Зимой насосы с воздушным источником извлекают и конденсируют тепло из воздуха снаружи и перемещают его в помещения. Они удивительно эффективны в отводе тепла из наружного воздуха даже при температуре до 30 градусов по Фаренгейту. Летом система просто перемещает тепло, отбираемое во время цикла хладагента, на улицу.
• Грунтовые (геотермальные) насосы. Под поверхностью земли солнечная радиация поддерживает температуру почвы на относительно постоянном уровне от 50 до 60 градусов по Фаренгейту.Зимой геотермальные насосы используют этот надежный источник тепла для подачи нагретого воздуха в системы воздушного отопления или нагретой жидкости в системы лучистого и водяного отопления. Летом насосы используют землю как теплоотвод.

Решения для экономии

Согласно EPA, воздушные насосы могут сократить расходы на отопление зимой до 40 процентов. Геотермальные насосы еще более рентабельны, их эффективность на 70 процентов выше, чем у обычных нагревателей.Летом грунтовые насосы вдвое эффективнее лучших в отрасли кондиционеров. Поскольку они используют возобновляемые источники энергии, геотермальные насосы также имеют право на получение щедрого федерального налогового кредита, который может покрыть до 30 процентов затрат на установку.

Обслуживая сообщество Ханахан, Южная Каролина, более 50 лет, Berkeley Heating рада предложить вам решения HVAC, которые экономят ваши деньги и повышают ваш комфорт. Являясь заводским официальным дилером компании Carrier, лидера отрасли в производстве насосов для воздуха и грунта, мы с гордостью предлагаем продукцию, которая хорошо зарекомендовала себя в плане сохранения прохлады в летнюю жару.

Отопление и охлаждение с тепловым насосом

Содержание

Введение

Если вы изучаете варианты обогрева и охлаждения вашего дома или сокращения счетов за электроэнергию, вы можете рассмотреть возможность использования системы теплового насоса. Тепловые насосы — это проверенная и надежная технология в Канаде, способная обеспечить круглогодичный контроль комфорта в вашем доме за счет подачи тепла зимой, охлаждения летом и, в некоторых случаях, нагрева горячей воды для вашего дома.

Тепловые насосы могут быть отличным выбором для множества применений, как для новых домов, так и для модернизации существующих систем отопления и охлаждения.Они также являются вариантом при замене существующих систем кондиционирования воздуха, поскольку дополнительные затраты на переход от системы только для охлаждения к тепловому насосу часто довольно низки. Учитывая множество различных типов и опций систем, часто бывает сложно определить, подходит ли тепловой насос для вашего дома.

Если вы подумываете о тепловом насосе, у вас, вероятно, возникнет ряд вопросов, в том числе:

• Какие типы тепловых насосов доступны?
• Какую часть моих годовых потребностей в отоплении и охлаждении может обеспечить тепловой насос?
• Тепловой насос какого размера мне нужен для дома и приложения?
• Сколько стоят тепловые насосы по сравнению с другими системами и сколько я могу сэкономить на счетах за электроэнергию?
• Нужно ли мне делать дополнительные изменения в моем доме?
• Какой объем обслуживания потребуется системе?

В этом буклете представлены важные сведения о тепловых насосах, которые помогут вам быть более информированными и помогут сделать правильный выбор для вашего дома.Используя эти вопросы в качестве руководства, в данном буклете описаны наиболее распространенные типы тепловых насосов и обсуждаются факторы, связанные с выбором, установкой, эксплуатацией и обслуживанием теплового насоса.

Целевая аудитория

Этот буклет предназначен для домовладельцев, которым нужна справочная информация о технологиях тепловых насосов, чтобы помочь в принятии обоснованных решений относительно выбора и интеграции системы, эксплуатации и технического обслуживания. Информация, представленная здесь, носит общий характер, а конкретные детали могут отличаться в зависимости от вашей установки и типа системы.Этот буклет не заменяет работу с подрядчиком или консультантом по энергетике, которые обеспечат соответствие вашей установки вашим потребностям и желаемым целям.

Примечание по управлению энергопотреблением в доме

Тепловые насосы — это очень эффективные системы отопления и охлаждения, которые могут значительно снизить ваши затраты на электроэнергию. Рассматривая дом как систему, рекомендуется свести к минимуму потери тепла из вашего дома из таких областей, как утечка воздуха (через трещины, отверстия), плохо изолированные стены, потолки, окна и двери.

Решение этих проблем в первую очередь может позволить вам использовать меньший размер теплового насоса, тем самым снижая стоимость оборудования теплового насоса и позволяя вашей системе работать более эффективно.

Ряд публикаций, объясняющих, как это сделать, можно получить в Natural Resources Canada.

Что такое тепловой насос и как он работает?

Тепловые насосы — это проверенная технология, которая десятилетиями использовалась как в Канаде, так и во всем мире для эффективного отопления, охлаждения и, в некоторых случаях, горячего водоснабжения зданий.На самом деле, вполне вероятно, что вы ежедневно взаимодействуете с технологией тепловых насосов: холодильники и кондиционеры работают по одним и тем же принципам и технологиям. В этом разделе представлены основные принципы работы теплового насоса и представлены различные типы систем.

Основные концепции теплового насоса

Тепловой насос — это устройство с электрическим приводом, которое отбирает тепло из места с низкой температурой (источник , ) и доставляет его в место с более высокой температурой (приемник , ).

Чтобы понять этот процесс, представьте себе поездку на велосипеде по холму: для перехода от вершины холма к подножию не требуется никаких усилий, так как велосипед и гонщик будут естественно перемещаться с высокого места на более низкое. Однако подъем в гору требует гораздо больше работы, так как байк движется против естественного направления движения.

Подобным образом тепло естественным образом перетекает из мест с более высокой температурой в места с более низкими температурами (например, зимой тепло изнутри здания теряется наружу).Тепловой насос использует дополнительную электрическую энергию, чтобы противостоять естественному потоку тепла, а перекачивает энергию, доступную в более холодном месте, в более теплое.

Так как же тепловой насос обогревает или охлаждает ваш дом? Поскольку энергия извлекается из источника , температура источника снижается. Если дом используется в качестве источника, тепловая энергия будет отведена, охлаждает этого пространства. Так тепловой насос работает в режиме охлаждения, и тот же принцип используется в кондиционерах и холодильниках.Точно так же, когда к приемнику добавляется энергия, его температура увеличивается. Если дом используется как раковина, добавляется тепловая энергия, нагревая пространство. Тепловой насос полностью реверсивный, что означает, что он может как обогревать, так и охлаждать ваш дом, обеспечивая комфорт круглый год.

Источники и приемники для тепловых насосов

Выбор источника и потребителя для вашей системы теплового насоса имеет большое значение для определения производительности, капитальных затрат и эксплуатационных расходов вашей системы. В этом разделе представлен краткий обзор распространенных источников и стоков для жилых помещений в Канаде.

Источники: Для отопления домов с помощью тепловых насосов в Канаде чаще всего используются два источника тепловой энергии:

• Air-Source: Тепловой насос забирает тепло из наружного воздуха во время отопительного сезона и отводит тепло наружу во время летнего периода охлаждения.
  Может быть удивительно узнать, что даже при низких температурах наружного воздуха все еще доступно много энергии, которую можно извлечь и передать в здание. Например, теплосодержание воздуха при -18 ° C соответствует 85% тепла, содержащегося при 21 ° C.Это позволяет тепловому насосу обеспечивать хороший обогрев даже в более холодную погоду.
  Системы с воздушным источником являются наиболее распространенными на канадском рынке, их установлено более 700 000 единиц по всей Канаде.
  Этот тип системы обсуждается более подробно в разделе Воздушные тепловые насосы .
• Земля-источник: Тепловой насос с грунтовым источником использует землю, грунтовые воды или и то, и другое в качестве источника тепла зимой и в качестве резервуара для отвода тепла, отводимого из дома летом.
  Эти тепловые насосы встречаются реже, чем блоки с воздушным источником, но все чаще используются во всех провинциях Канады. Их основное преимущество состоит в том, что они не подвержены резким колебаниям температуры, поскольку в качестве источника постоянной температуры используется земля, что обеспечивает наиболее энергоэффективный тип системы теплового насоса.
  Этот тип системы обсуждается более подробно в разделе Тепловые насосы наземного источника питания .

Раковины: Две раковины для тепловой энергии чаще всего используются для отопления домов с помощью тепловых насосов в Канаде:

• Воздух в помещении нагревается тепловым насосом.Это можно сделать с помощью:
  • Система с центральным воздуховодом или
  • Внутренний блок без воздуховодов, например, настенный блок.
• Вода внутри дома подогревается. Затем эту воду можно использовать для обслуживания оконечных систем, таких как радиаторы, теплый пол или фанкойлы, через гидравлическую систему.

Введение в эффективность теплового насоса

Печи и котлы обеспечивают обогрев помещения за счет добавления тепла к воздуху за счет сжигания топлива, такого как природный газ или мазут.Несмотря на то, что эффективность постоянно улучшается, она все еще остается ниже 100%, а это означает, что не вся доступная энергия от сгорания используется для нагрева воздуха.

Тепловые насосы работают по другому принципу. Электроэнергия, подводимая к тепловому насосу, используется для передачи тепловой энергии между двумя точками. Это позволяет тепловому насосу работать более эффективно, с типичным КПД более
100%, т. Е. На вырабатывается на тепловой энергии больше, чем количество электроэнергии, используемой для его перекачки.

Важно отметить, что эффективность теплового насоса сильно зависит от температуры источника и стока . Точно так же, как более крутой холм требует больше усилий для подъема на велосипеде, большая разница температур между источником и приемником теплового насоса требует, чтобы он работал больше, и может снизить эффективность. Решающее значение имеет определение теплового насоса правильного размера для максимальной сезонной эффективности. Эти аспекты обсуждаются более подробно в разделах Воздушные тепловые насосы и Наземные тепловые насосы .

Терминология эффективности

В каталогах производителей используются различные показатели эффективности, что может затруднить понимание производительности системы для начинающего покупателя. Ниже приводится разбивка некоторых часто используемых терминов эффективности:

Показатели устойчивого состояния: Эти показатели описывают эффективность теплового насоса в «установившемся режиме», то есть без реальных колебаний времени года и температуры. Таким образом, их значение может значительно измениться при изменении температуры источника и стока, а также других рабочих параметров.Метрики устойчивого состояния включают:

Коэффициент производительности (COP): COP — это соотношение между скоростью, с которой тепловой насос передает тепловую энергию (в кВт), и количеством электроэнергии, необходимой для перекачивания (в кВт). Например, если тепловой насос использовал 1 кВт электроэнергии для передачи 3 кВт тепла, COP будет 3.

Коэффициент энергоэффективности (EER): EER аналогичен COP и описывает стационарную эффективность охлаждения теплового насоса.Он определяется делением холодопроизводительности теплового насоса в британских тепловых единицах в час на потребляемую электрическую энергию в ваттах (Вт) при определенной температуре. EER строго связан с описанием эффективности охлаждения в установившемся режиме, в отличие от COP, который можно использовать для выражения эффективности теплового насоса как при нагреве, так и при охлаждении.

Сезонные показатели производительности: Эти показатели предназначены для более точной оценки производительности в течение отопительного или холодного сезона путем учета «реальных» изменений температуры в течение сезона.

Сезонные показатели включают:

• Коэффициент сезонной производительности отопления (HSPF): HSPF — это отношение количества энергии, которое тепловой насос поставляет в здание за полный отопительный сезон (в британских тепловых единицах), к общей энергии (в ватт-часах), которую он использует за тот же период. период.

Погодные характеристики долгосрочных климатических условий используются для представления отопительного сезона при расчете HSPF. Однако этот расчет обычно ограничивается одним регионом и может не полностью отражать производительность по Канаде.Некоторые производители могут предоставить HSPF для другого климатического региона по запросу; однако обычно HSPF сообщаются для Региона 4, представляющего климат, подобный Среднему Западу США. Регион 5 будет охватывать большую часть южной половины провинций Канады, от внутренних районов Британской Колумбии до Нью-Брансуика ^{Сноска 1} .

• Сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER): SEER измеряет эффективность охлаждения теплового насоса в течение всего сезона охлаждения. Он определяется путем деления общего охлаждения, обеспечиваемого в течение сезона охлаждения (в британских тепловых единицах), на общую энергию, использованную тепловым насосом в течение этого времени (в ватт-часах).SEER основан на климате со средней летней температурой 28 ° C.

Важная терминология для систем с тепловым насосом

Вот несколько общих терминов, с которыми вы можете встретиться при исследовании тепловых насосов.

Компоненты системы теплового насоса

Хладагент — это жидкость, которая циркулирует в тепловом насосе, попеременно поглощая, транспортируя и выделяя тепло. В зависимости от местоположения жидкость может быть жидкой, газообразной или смесью газа и пара

Реверсивный клапан регулирует направление потока хладагента в тепловом насосе и переключает тепловой насос из режима нагрева в режим охлаждения или наоборот.

Змеевик представляет собой петлю или петлю трубки, в которой происходит теплопередача между источником / стоком и хладагентом. Трубка может иметь ребра для увеличения площади поверхности, доступной для теплообмена.

Испаритель представляет собой змеевик, в котором хладагент поглощает тепло из окружающей среды и кипит, превращаясь в низкотемпературный пар. По мере того, как хладагент проходит от реверсивного клапана к компрессору, аккумулятор собирает лишнюю жидкость, которая не испарилась в газ.Однако не все тепловые насосы имеют аккумулятор.

Компрессор сжимает молекулы газообразного хладагента, повышая температуру хладагента. Это устройство помогает передавать тепловую энергию между источником и стоком.

Конденсатор представляет собой змеевик, в котором хладагент отдает тепло своему окружению и становится жидкостью.

Устройство расширения снижает давление, создаваемое компрессором.Это вызывает падение температуры, и хладагент становится низкотемпературной парожидкостной смесью.

Наружный блок — это место, где тепло передается в / из наружного воздуха в тепловом насосе с воздушным источником. Этот блок обычно содержит змеевик теплообменника, компрессор и расширительный клапан. Он выглядит и работает так же, как и наружная часть кондиционера.

Внутренний змеевик — это место, где тепло передается в / из внутреннего воздуха в некоторых типах тепловых насосов с воздушным источником.Как правило, внутренний блок содержит змеевик теплообменника, а также может включать дополнительный вентилятор для циркуляции нагретого или охлажденного воздуха в занятом пространстве.

Пленум , который можно увидеть только в канальных установках, является частью воздухораспределительной сети. Камера статического давления — это воздушный отсек, который является частью системы распределения нагретого или охлажденного воздуха по птичнику. Обычно это большой отсек непосредственно над теплообменником или вокруг него.

Прочие условия

Единицы измерения мощности или потребляемой мощности:

• БТЕ / ч , или британская тепловая единица в час, — это единица измерения тепловой мощности системы отопления.Одна британская тепловая единица — это количество тепловой энергии, выделяемой обычной свечой на день рождения. Если бы эта тепловая энергия выделялась в течение одного часа, это было бы эквивалентно одному БТЕ / ч.
• А кВт или кВт равняется 1000 Вт. Это количество энергии, необходимое для десяти 100-ваттных лампочек.
• A тонн — это мера мощности теплового насоса. Это эквивалентно 3,5 кВт или 12 000 БТЕ / ч.

Воздушные тепловые насосы

Тепловые насосы с воздушным источником используют наружный воздух в качестве источника тепловой энергии в режиме обогрева и в качестве поглотителя энергии в режиме охлаждения.Эти типы систем обычно можно разделить на две категории:

Воздушно-воздушные тепловые насосы. Эти агрегаты нагревают или охлаждают воздух внутри вашего дома и представляют собой подавляющее большинство интегрированных тепловых насосов с воздушным источником в Канаде. Их можно дополнительно классифицировать по типу установки:

• Воздуховод: Внутренний змеевик теплового насоса расположен в канале. Воздух нагревается или охлаждается, проходя через змеевик, а затем распределяется по воздуховодам в разные места в доме.
• Без воздуховода: Внутренний змеевик теплового насоса расположен во внутреннем блоке. Эти внутренние блоки обычно располагаются на полу или стене в жилом помещении и непосредственно нагревают или охлаждают воздух в этом помещении. Среди этих единиц вы можете встретить термины мини- и мультисплит:
  • Mini-Split: Один внутренний блок находится внутри дома, обслуживаемый одним наружным блоком.
  • Multi-Split: Несколько внутренних блоков расположены в доме и обслуживаются одним наружным блоком.

Системы воздух-воздух более эффективны, когда разница температур внутри и снаружи меньше. Из-за этого тепловые насосы воздух-воздух обычно пытаются оптимизировать свою эффективность, обеспечивая больший объем теплого воздуха и нагревая этот воздух до более низкой температуры (обычно от 25 до 45 ° C). Это контрастирует с печными системами, которые доставляют меньший объем воздуха, но нагревают его до более высоких температур (от 55 ° C до 60 ° C). Если вы переключаетесь на тепловой насос от печи, вы можете заметить это, когда начнете использовать свой новый тепловой насос.

Тепловые насосы воздух-вода: Реже в Канаде тепловые насосы воздух-вода нагревают или охлаждают воду и используются в домах с жидкостными (водными) распределительными системами, такими как низкотемпературные радиаторы, теплые полы или фанкойлы. единицы. В режиме обогрева тепловой насос подает тепловую энергию в гидравлическую систему. В режиме охлаждения этот процесс меняется на противоположный, и тепловая энергия отбирается из гидравлической системы и отводится в наружный воздух.

Рабочие температуры в гидравлической системе имеют решающее значение при оценке тепловых насосов воздух-вода.Тепловые насосы воздух-вода работают более эффективно при нагреве воды до более низких температур, то есть ниже 45–50 ° C, и, как таковые, лучше подходят для излучающих полов или систем фанкойлов. Следует проявлять осторожность, рассматривая возможность их использования с радиаторами с высокой температурой, для которых требуется температура воды выше 60 ° C, поскольку эти температуры обычно превышают пределы большинства тепловых насосов для жилых помещений.

Основные преимущества воздушных тепловых насосов

Установка воздушного теплового насоса может дать вам ряд преимуществ.В этом разделе рассматривается, как тепловые насосы с воздушным источником энергии могут помочь вашему домашнему хозяйству.

КПД

Основным преимуществом использования теплового насоса с воздушным источником является высокая эффективность, которую он может обеспечить при обогреве по сравнению с типичными системами, такими как печи, котлы и электрические плинтусы. При 8 ° C коэффициент полезного действия (COP) тепловых насосов с воздушным источником обычно находится в диапазоне от 2,0 до 5,4. Это означает, что для агрегатов с КПД 5,5 киловатт-часов (кВтч) тепла передается на каждый кВтч электроэнергии, подаваемой на тепловой насос.Когда температура наружного воздуха падает, COP ниже, так как тепловой насос должен работать при большей разнице температур между внутренним и внешним пространством. При –8 ° C КПД может составлять от 1,1 до 3,7.

В зависимости от сезона сезонный коэффициент полезного действия отопления (HSPF) имеющихся на рынке единиц может варьироваться от 7,1 до 13,2 (регион V). Важно отметить, что эти оценки HSPF относятся к области с климатом, подобным Оттаве. Фактическая экономия во многом зависит от места установки теплового насоса.

Экономия энергии

Более высокий КПД теплового насоса может привести к значительному сокращению энергопотребления. Фактическая экономия в вашем доме будет зависеть от ряда факторов, включая ваш местный климат, эффективность вашей текущей системы, размер и тип теплового насоса, а также стратегию управления. Доступно множество онлайн-калькуляторов, позволяющих быстро оценить, сколько экономии энергии вы можете ожидать для вашего конкретного приложения. Инструмент NRCan ASHP-Eval находится в свободном доступе и может использоваться установщиками и проектировщиками механики, чтобы проконсультировать по вашей ситуации.

Как работает воздушный тепловой насос?

Транскрипт

Природные ресурсы Канады являются одними из самых диверсифицированных в мире. Но на пути к низкоуглеродному будущему есть свои проблемы.

Вот ситуация: почти две трети энергии, потребляемой в канадских домах, используется для отопления и охлаждения. Это основная потребность канадцев, особенно с учетом нашей холодной зимы и жаркого лета.

Чтобы снизить потребление энергии и выбросы парниковых газов, мы должны переосмыслить традиционные методы отопления и охлаждения.

Но что поделаешь?

Каждый день ученые и инженеры исследовательских центров CanmetENERGY компании Natural Resources Canada работают над поиском недорогих экологически чистых решений этой проблемы.

Вот как.

Сегодня воздушные тепловые насосы представляют собой одну из самых многообещающих технологий для отопления и охлаждения наших домов. Они позволяют значительно снизить потребление энергии.

Тепловой насос извлекает тепло из холодного наружного воздуха и передает его в наш дом.С этой целью компрессор внутри устройства использует электричество для повышения температуры тепла, отбираемого из наружного воздуха. Тепловой насос также может обеспечивать охлаждение, выводя теплый воздух из помещения наружу. Энергия, вырабатываемая наружным воздухом, бесплатна: потребители платят только за электроэнергию, потребляемую компрессором.

Холодный климат Канады представляет собой проблему: когда температура падает, тепловые насосы испытывают проблемы с передачей тепла с улицы в помещение для обогрева наших домов.Вот почему наши исследователи усердно работают, пытаясь адаптировать воздушные тепловые насосы к нашему канадскому климату.

Тепловые насосы — одна из многих технологий, которые, по мнению CanmetENERGY, помогут сделать Канаду более безопасным и здоровым местом и создать низкоуглеродную экономику.

И это только начало.

CanmetENERGY: наука на службе у всех канадцев.

Тепловой насос с воздушным источником имеет три цикла:

• Цикл отопления: обеспечение здания тепловой энергией
• Цикл охлаждения: удаление тепловой энергии из здания
• Цикл оттаивания: удаление инея
  , накопившегося на наружных змеевиках

Цикл нагрева

Во время цикла нагрева тепло отбирается из наружного воздуха и «перекачивается» в помещение.

• Сначала жидкий хладагент проходит через расширительное устройство, превращаясь в смесь жидкости и пара низкого давления. Затем он переходит к наружному змеевику, который действует как змеевик испарителя. Жидкий хладагент поглощает тепло из наружного воздуха и закипает, превращаясь в пар с низкой температурой.
• Этот пар проходит через реверсивный клапан в аккумулятор, который собирает оставшуюся жидкость до того, как пар попадет в компрессор. Затем пар сжимается, уменьшая его объем и заставляя его нагреваться.
• Наконец, реверсивный клапан направляет газ, который теперь горячий, во внутренний змеевик, который является конденсатором. Тепло от горячего газа передается воздуху в помещении, в результате чего хладагент конденсируется в жидкость. Эта жидкость возвращается в расширительное устройство, и цикл повторяется. Внутренний змеевик расположен в воздуховоде рядом с печью.

Способность теплового насоса передавать тепло из наружного воздуха в дом зависит от температуры наружного воздуха.Когда эта температура падает, способность теплового насоса поглощать тепло также снижается. Для многих тепловых насосов с воздушным источником это означает, что существует температура (называемая точкой теплового баланса), когда тепловая мощность теплового насоса равна теплопотери в доме. Ниже этой температуры наружного воздуха тепловой насос может подавать только часть тепла, необходимого для поддержания комфорта в жилом помещении, и требуется дополнительное тепло.

Важно отметить, что подавляющее большинство тепловых насосов с воздушным источником имеют минимальную рабочую температуру, ниже которой они не могут работать.Для более новых моделей это может быть от -15 ° C до -25 ° C. Ниже этой температуры необходимо использовать дополнительную систему для обогрева здания.

Цикл охлаждения

Описанный выше цикл реверсируется для охлаждения дома летом. Блок забирает тепло из воздуха в помещении и отводит его наружу.

• Как и в цикле нагрева, жидкий хладагент проходит через расширительное устройство, превращаясь в смесь жидкости и пара низкого давления.Затем он поступает на внутренний змеевик, который действует как испаритель. Жидкий хладагент поглощает тепло из воздуха в помещении и закипает, превращаясь в низкотемпературный пар.
• Этот пар проходит через реверсивный клапан в аккумулятор, который собирает оставшуюся жидкость, а затем в компрессор. Затем пар сжимается, уменьшая его объем и заставляя его нагреваться.
• Наконец, горячий газ проходит через реверсивный клапан к наружному змеевику, который действует как конденсатор.Тепло от горячего газа передается наружному воздуху, в результате чего хладагент конденсируется в жидкость. Эта жидкость возвращается в расширительное устройство, и цикл повторяется.

Во время цикла охлаждения тепловой насос также осушает воздух в помещении. Влага в воздухе, проходящем по внутреннему змеевику, конденсируется на поверхности змеевика и собирается в поддоне на дне змеевика. Отвод конденсата соединяет этот поддон со сливом дома.

Цикл оттаивания

Если температура наружного воздуха упадет почти до нуля или ниже точки замерзания, когда тепловой насос работает в режиме обогрева, влага в воздухе, проходящем над внешним змеевиком, будет конденсироваться и замерзать на нем.Количество наледи зависит от температуры наружного воздуха и количества влаги в воздухе.

Это образование инея снижает эффективность змеевика, снижая его способность передавать тепло хладагенту. В какой-то момент наледь нужно убрать. Для этого тепловой насос переключается в режим разморозки. Самый распространенный подход:

• Сначала реверсивный клапан переводит устройство в режим охлаждения. Это направляет горячий газ в наружный змеевик, чтобы растопить иней.В то же время наружный вентилятор, который обычно обдувает змеевик холодным воздухом, отключается, чтобы уменьшить количество тепла, необходимого для растапливания инея.
• Пока это происходит, тепловой насос охлаждает воздух в воздуховоде. Система отопления обычно нагревает этот воздух, поскольку он распространяется по всему дому.

Один из двух методов используется для определения, когда агрегат переходит в режим размораживания:

• Регуляторы защиты от замерзания контролируют воздушный поток, давление хладагента, температуру воздуха или змеевика и перепад давления в наружном змеевике для обнаружения скопления инея.
• Оттайка по времени и температуре начинается и заканчивается по заранее установленному интервальному таймеру или датчику температуры, расположенному на внешнем змеевике. Цикл можно запускать каждые 30, 60 или 90 минут, в зависимости от климата и конструкции системы.

Ненужные циклы оттаивания снижают сезонную производительность теплового насоса. В результате, метод замораживания по требованию обычно более эффективен, поскольку он запускает цикл размораживания только тогда, когда это необходимо.

Дополнительные источники тепла

Поскольку воздушные тепловые насосы имеют минимальную рабочую температуру наружного воздуха (от -15 ° C до -25 ° C) и пониженную теплопроизводительность при очень низких температурах, важно рассмотреть возможность использования дополнительного источника тепла для тепла от воздушного источника. насосные операции.Дополнительный обогрев может также потребоваться при размораживании теплового насоса. Доступны разные варианты:

• Все электрические: В этой конфигурации работа теплового насоса дополняется элементами электрического сопротивления, расположенными в воздуховоде, или электрическими плинтусами. Эти элементы сопротивления менее эффективны, чем тепловой насос, но их способность обеспечивать обогрев не зависит от температуры наружного воздуха.
• Гибридная система: В гибридной системе воздушный тепловой насос использует дополнительную систему, такую ​​как печь или бойлер.Этот вариант может использоваться в новых установках, а также является хорошим вариантом, когда тепловой насос добавляется к существующей системе, например, когда тепловой насос устанавливается вместо центрального кондиционера.

См. Последний раздел этой брошюры, Сопутствующее оборудование , для получения дополнительной информации о системах, в которых используются дополнительные источники тепла. Там вы можете найти обсуждение вариантов того, как запрограммировать вашу систему для перехода от использования теплового насоса к использованию дополнительного источника тепла.

Соображения по энергоэффективности

Чтобы лучше понять этот раздел, обратитесь к предыдущему разделу под названием Введение в КПД теплового насоса для объяснения того, что представляют собой HSPF и SEER.

В Канаде правила энергоэффективности предписывают минимальную сезонную эффективность нагрева и охлаждения, которая должна быть достигнута для продажи продукта на канадском рынке. В дополнение к этим правилам ваша провинция или территория могут иметь более строгие требования.

Минимальная производительность для Канады в целом и типичные диапазоны для продуктов, доступных на рынке, приведены ниже для отопления и охлаждения. Перед выбором системы важно также проверить, действуют ли какие-либо дополнительные правила в вашем регионе.

Сезонная производительность охлаждения, SEER:

• Минимальный SEER (Канада): 14
• Диапазон, SEER на рынке доступных продуктов: от 14 до 42

Сезонная производительность отопления, HSPF

• Минимальный HSPF (Канада): 7.1 (для региона V)
Диапазон
• , продукты HSPF, доступные на рынке: от 7,1 до 13,2 (для региона V)

Примечание. Коэффициенты HSPF приведены для климатической зоны V AHRI, климат которой аналогичен климату Оттавы. Фактическая сезонная эффективность может варьироваться в зависимости от вашего региона. В настоящее время разрабатывается новый стандарт производительности, который призван лучше представить производительность этих систем в регионах Канады.

Фактические значения SEER или HSPF зависят от множества факторов, в первую очередь связанных с конструкцией теплового насоса.Текущие характеристики значительно изменились за последние 15 лет благодаря новым разработкам в технологии компрессоров, конструкции теплообменников, а также улучшенным потоком хладагента и управлению.

Односкоростные и регулируемые тепловые насосы

Особое значение при рассмотрении эффективности имеет роль новых конструкций компрессоров в улучшении сезонных характеристик. Как правило, агрегаты, работающие на минимально предписанном уровне SEER и HSPF, характеризуются односкоростными тепловыми насосами и . Тепловые насосы с регулируемой скоростью теперь доступны, которые предназначены для изменения производительности системы, чтобы более точно соответствовать потребностям дома в отоплении / охлаждении в данный момент. Это помогает поддерживать максимальную эффективность в любое время, в том числе в более мягких условиях, когда потребность в системе ниже.

Совсем недавно на рынке были представлены воздушные тепловые насосы, которые лучше приспособлены к работе в холодном канадском климате. Эти системы, часто называемые тепловыми насосами для холодного климата , сочетают в себе компрессоры переменной производительности с улучшенными конструкциями теплообменников и средствами управления, чтобы максимизировать тепловую мощность при более низких температурах воздуха, сохраняя при этом высокую эффективность в более мягких условиях.Эти типы систем обычно имеют более высокие значения SEER и HSPF, при этом некоторые системы достигают SEER до 42, а HSPF приближаются к 13.

Сертификация, стандарты и рейтинговые шкалы

Канадская ассоциация стандартов (CSA) в настоящее время проверяет все тепловые насосы на предмет электробезопасности. Стандарт производительности определяет испытания и условия испытаний, при которых определяются мощность и эффективность теплового насоса по нагреву и охлаждению. Стандарты испытаний производительности для тепловых насосов с воздушным источником воздуха — CSA C656, который (по состоянию на 2014 год) был согласован с ANSI / AHRI 210 / 240-2008 «Рейтинг производительности унитарного оборудования для кондиционирования воздуха и теплового насоса с воздушным источником тепла».Он также заменяет CAN / CSA-C273.3-M91, Стандарт производительности для центральных кондиционеров и тепловых насосов сплит-системы.

Рекомендации по выбору размеров

Чтобы правильно рассчитать размер вашей системы теплового насоса, важно понимать потребности вашего дома в отоплении и охлаждении. Рекомендуется нанять специалиста по отоплению и охлаждению для выполнения необходимых расчетов. Нагрузки на отопление и охлаждение следует определять с помощью признанного метода определения размеров, такого как CSA F280-12 «Определение требуемой мощности обогрева и охлаждения жилых помещений».«

Размер вашей системы теплового насоса должен производиться в соответствии с вашим климатом, нагрузкой на отопление и охлаждение здания, а также целями вашей установки (например, максимизация экономии тепловой энергии по сравнению с заменой существующей системы в определенные периоды года). Чтобы помочь в этом процессе, NRCan разработала Руководство по выбору и определению размеров и выбора теплового насоса с воздушным источником воздуха . Это руководство, вместе с сопутствующим программным инструментом, предназначено для консультантов по энергетике и проектировщиков механики и свободно доступно для предоставления рекомендаций по правильному выбору размеров.

Если размер теплового насоса меньше размера, вы заметите, что дополнительная система отопления будет использоваться чаще. Несмотря на то, что малоразмерная система по-прежнему будет работать эффективно, вы можете не получить ожидаемой экономии энергии из-за частого использования дополнительной системы отопления.

Аналогичным образом, если тепловой насос слишком большого размера, желаемая экономия энергии может не быть реализована из-за неэффективной работы в более мягких условиях. Хотя дополнительная система отопления работает реже, в более теплых условиях окружающей среды тепловой насос вырабатывает слишком много тепла, и блок периодически включается и выключается, что приводит к дискомфорту, износу теплового насоса и потреблению электроэнергии в режиме ожидания.Поэтому важно хорошо понимать свою тепловую нагрузку и рабочие характеристики теплового насоса для достижения оптимальной экономии энергии.

Другие критерии отбора

Помимо размеров, следует учитывать несколько дополнительных факторов производительности:

• HSPF: Выберите агрегат с максимально возможным значением HSPF. Для агрегатов со сравнимыми номинальными характеристиками HSPF проверьте их номинальные характеристики в установившемся режиме при –8,3 ° C, низкотемпературный рейтинг.Блок с более высоким значением будет самым эффективным в большинстве регионов Канады.
• Размораживание: Выберите блок с контролем размораживания по запросу. Это сводит к минимуму количество циклов оттаивания, что снижает потребление дополнительной энергии и энергии теплового насоса.
• Уровень шума: Уровень звука измеряется в децибелах (дБ). Чем ниже значение, тем ниже звуковая мощность, излучаемая наружным блоком. Чем выше уровень децибел, тем громче шум. Уровень шума большинства тепловых насосов составляет 76 дБ или ниже.

Рекомендации по установке

Воздушные тепловые насосы должны устанавливаться квалифицированным подрядчиком. Проконсультируйтесь с местным специалистом по отоплению и охлаждению, чтобы определить размер, установить и обслуживать ваше оборудование, чтобы обеспечить его эффективную и надежную работу. Если вы хотите установить тепловой насос для замены или дополнения вашей центральной печи, вы должны знать, что тепловые насосы обычно работают при более высоких воздушных потоках, чем топочные системы. В зависимости от размера вашего нового теплового насоса могут потребоваться некоторые изменения в системе воздуховодов, чтобы избежать дополнительного шума и использования энергии вентилятором.Ваш подрядчик сможет дать вам рекомендации по вашему конкретному случаю.

Стоимость установки теплового насоса с воздушным источником воздуха зависит от типа системы, ваших проектных целей, а также от существующего отопительного оборудования и воздуховодов в вашем доме. В некоторых случаях могут потребоваться дополнительные модификации воздуховодов или электрооборудования для поддержки вашей новой установки теплового насоса.

Рекомендации по эксплуатации

При эксплуатации теплового насоса следует учитывать несколько важных моментов:

• Оптимизация уставок теплового насоса и дополнительной системы. Если у вас есть дополнительная электрическая система (например, плинтусы или элементы сопротивления в воздуховоде), обязательно используйте более низкую уставку температуры для вашей дополнительной системы. Это поможет увеличить количество тепла, которое тепловой насос обеспечивает вашему дому, снизив потребление энергии и счета за коммунальные услуги. Рекомендуется установить заданное значение на 2–3 ° C ниже заданного значения температуры нагрева теплового насоса. Проконсультируйтесь со своим подрядчиком по установке относительно оптимальной уставки для вашей системы.
• Настройка для эффективного размораживания. Вы можете снизить потребление энергии, настроив вашу систему на отключение внутреннего вентилятора во время циклов оттаивания. Это может сделать ваш установщик. Однако важно отметить, что при такой настройке размораживание может занять немного больше времени.
• Минимизация понижения температуры. Тепловые насосы реагируют медленнее, чем топочные системы, поэтому им труднее реагировать на глубокие понижения температуры. Следует использовать умеренные понижения температуры не более чем на 2 ° C или использовать «умный» термостат, который рано включает систему в ожидании выхода из спада.Опять же, проконсультируйтесь со своим подрядчиком по установке относительно оптимальной пониженной температуры для вашей системы.
• Оптимизируйте направление воздушного потока. Если у вас настенный внутренний блок, подумайте о том, чтобы отрегулировать направление воздушного потока для максимального комфорта. Большинство производителей рекомендуют направлять воздушный поток вниз при обогреве и в сторону людей при охлаждении.
• Оптимизация настроек вентилятора. Также не забудьте отрегулировать настройки вентилятора для максимального комфорта. Чтобы максимально увеличить количество тепла, отдаваемого тепловым насосом, рекомендуется установить скорость вентилятора на высокую или «Авто».При охлаждении, чтобы также улучшить осушение, рекомендуется «низкая» скорость вентилятора.

Рекомендации по техническому обслуживанию

Правильное обслуживание имеет решающее значение для обеспечения эффективной, надежной и длительной эксплуатации теплового насоса. Вы должны поручить квалифицированному подрядчику проводить ежегодное обслуживание вашего устройства, чтобы убедиться, что все находится в хорошем рабочем состоянии.

Помимо ежегодного обслуживания, вы можете сделать несколько простых вещей, чтобы обеспечить надежную и эффективную работу.Обязательно меняйте или очищайте воздушный фильтр каждые 3 месяца, так как засоренные фильтры уменьшат поток воздуха и снизят эффективность вашей системы. Кроме того, убедитесь, что вентиляционные отверстия и регистры воздуха в вашем доме не заблокированы мебелью или ковровым покрытием, поскольку недостаточный приток воздуха к вашему устройству или от него может сократить срок службы оборудования и снизить эффективность системы.

Операционные расходы

Экономия энергии за счет установки теплового насоса может помочь сократить ваши ежемесячные счета за электроэнергию. Достижение снижения ваших счетов за электроэнергию во многом зависит от цены на электроэнергию по сравнению с другими видами топлива, такими как природный газ или мазут, а также, в случае модернизации, от того, какой тип системы заменяется.

Тепловые насосы обычно имеют более высокую стоимость по сравнению с другими системами, такими как печи или электрические плинтусы, из-за количества компонентов в системе. В некоторых регионах и случаях эта добавленная стоимость может быть окуплена за относительно короткий период времени за счет экономии затрат на коммунальные услуги. Однако в других регионах изменение тарифов на коммунальные услуги может продлить этот период. Важно работать с вашим подрядчиком или консультантом по энергетике, чтобы получить оценку экономики тепловых насосов в вашем районе и потенциальной экономии, которую вы можете достичь.

Ожидаемый срок службы и гарантии

Воздушные тепловые насосы имеют срок службы от 15 до 20 лет. Компрессор — важнейший компонент системы.

На большинство тепловых насосов распространяется годовая гарантия на детали и работа, а также дополнительная гарантия сроком от пяти до десяти лет на компрессор (только на запчасти). Однако гарантии у разных производителей различаются, поэтому обратите внимание на мелкий шрифт.

Земляные тепловые насосы

Земляные тепловые насосы используют землю или грунтовые воды в качестве источника тепловой энергии в режиме обогрева и в качестве поглотителя энергии в режиме охлаждения.Эти типы систем содержат два ключевых компонента:

• Наземный теплообменник: Это теплообменник, используемый для добавления или отвода тепловой энергии от земли или земли. Возможны различные конфигурации теплообменника, которые будут объяснены позже в этом разделе.
• Тепловой насос: Вместо воздуха в грунтовых тепловых насосах в качестве источника (при нагреве) или стока (при охлаждении) используется жидкость, протекающая через грунтовый теплообменник.
  Со стороны здания возможны как воздушные, так и водяные системы.Рабочие температуры со стороны здания очень важны для жидкостных систем. Тепловые насосы работают более эффективно при обогреве при более низких температурах ниже 45–50 ° C, что делает их более подходящими для теплых полов или систем фанкойлов. Следует проявлять осторожность, рассматривая возможность их использования с радиаторами с высокой температурой, для которых требуется температура воды выше 60 ° C, поскольку эти температуры обычно превышают пределы большинства тепловых насосов для жилых помещений.

В зависимости от взаимодействия теплового насоса и грунтового теплообменника возможны две различные классификации систем:

• Вторичный контур: В грунтовом теплообменнике используется жидкость (грунтовые воды или незамерзание).Тепловая энергия, передаваемая от земли к жидкости, передается тепловому насосу через теплообменник.
• Прямое расширение (DX): хладагент используется в качестве жидкости в теплообменнике грунта. Тепловая энергия, извлекаемая хладагентом из земли, используется непосредственно тепловым насосом — дополнительный теплообменник не требуется.
  В этих системах теплообменник грунта является частью самого теплового насоса, действуя как испаритель в режиме обогрева и конденсатор в режиме охлаждения.

Земляные тепловые насосы могут удовлетворить целый ряд потребностей в комфорте в вашем доме, в том числе:

• Только отопление: Тепловой насос используется только для отопления. Это может включать как отопление помещений, так и производство горячей воды.
• Отопление с «активным охлаждением»: Тепловой насос используется как для отопления, так и для охлаждения
• Отопление с «пассивным охлаждением»: Тепловой насос используется при обогреве и обходится при охлаждении. При охлаждении жидкость из здания охлаждается непосредственно в теплообменнике грунта.

Операции нагрева и «активного охлаждения» описаны в следующем разделе.

Основные преимущества наземных тепловых насосных систем

КПД

В Канаде, где температура воздуха может опускаться ниже –30 ° C, наземные системы могут работать более эффективно, поскольку они используют более теплые и стабильные температуры грунта. Типичная температура воды, поступающей в грунтовый тепловой насос, как правило, выше 0 ° C, что дает COP около 3 для большинства систем в самые холодные зимние месяцы.

Экономия энергии

Системы заземления существенно снизят ваши расходы на отопление и охлаждение. Экономия затрат на тепловую энергию по сравнению с электрическими печами составляет около 65%.

В среднем, хорошо спроектированная система заземления дает экономию примерно на 10-20% больше, чем может дать лучший в своем классе тепловой насос с воздушным источником холодного климата, рассчитанный на покрытие большей части тепловой нагрузки здания. Это связано с тем, что температура под землей зимой выше, чем температура воздуха.В результате геотермальный тепловой насос может обеспечить больше тепла в течение зимы, чем воздушный тепловой насос.

Фактическая экономия энергии будет варьироваться в зависимости от местного климата, эффективности существующей системы отопления, затрат на топливо и электричество, размера установленного теплового насоса, конфигурации месторождения и сезонного баланса энергии, а также эффективности теплового насоса при Условия рейтинга CSA.

Как работает система заземления?

Земляные тепловые насосы состоят из двух основных частей: грунтового теплообменника и теплового насоса.В отличие от тепловых насосов с воздушным источником тепла, в которых один теплообменник расположен снаружи, в системах с грунтовым источником тепловой насос расположен внутри дома.

Конструкции наземного теплообменника могут быть классифицированы как:

• Замкнутый контур: Системы с замкнутым контуром собирают тепло от земли с помощью непрерывного контура трубопроводов, проложенных под землей. Раствор антифриза (или хладагент в случае системы DX с грунтовым источником), который был охлажден системой охлаждения теплового насоса на несколько градусов ниже температуры внешней почвы, циркулирует по трубопроводу и поглощает тепло из почвы.
  Общие схемы трубопроводов в системах с замкнутым контуром включают горизонтальные, вертикальные, диагональные и грунтовые системы прудов / озер (эти схемы обсуждаются ниже в разделе Рекомендации по проектированию ).
• Открытый контур: Открытые системы используют тепло, сохраняющееся в подземном водоеме. Вода всасывается через колодец прямо в теплообменник, где отбирается ее тепло. Затем вода сбрасывается либо в надземный водоем, такой как ручей или пруд, либо обратно в тот же подземный водоем через отдельный колодец.

Выбор наружной системы трубопроводов зависит от климата, почвенных условий, доступной земли, местных затрат на установку на месте, а также от муниципальных и региональных норм. Например, системы без обратной связи разрешены в Онтарио, но не разрешены в Квебеке. Некоторые муниципалитеты запретили системы DX, потому что источником муниципальной воды является водоносный горизонт.

Цикл нагрева

В цикле отопления грунтовые воды, смесь антифриза или хладагент (который циркулировал по подземной системе трубопроводов и забирал тепло из почвы) возвращаются в блок теплового насоса внутри дома.В системах с грунтовой водой или смесью антифриза он затем проходит через первичный теплообменник, заполненный хладагентом. В системах DX хладагент поступает в компрессор напрямую, без промежуточного теплообменника.

Тепло передается хладагенту, который при кипении превращается в пар с низкой температурой. В открытой системе грунтовые воды затем откачиваются и сбрасываются в пруд или колодец. В системе с замкнутым контуром смесь антифриза или хладагент откачивается обратно в подземную систему трубопроводов для повторного нагрева.

Реверсивный клапан направляет пары хладагента в компрессор. Затем пар сжимается, что уменьшает его объем и вызывает нагрев.

Наконец, реверсивный клапан направляет уже нагретый газ в змеевик конденсатора, где он отдает свое тепло воздуху или гидравлической системе для обогрева дома. Отдав свое тепло, хладагент проходит через расширительное устройство, где его температура и давление еще больше снижаются, прежде чем он вернется в первый теплообменник или на землю в системе DX, чтобы снова начать цикл.

Цикл охлаждения

Цикл «активного охлаждения» в основном противоположен циклу нагрева. Направление потока хладагента изменяется реверсивным клапаном. Хладагент забирает тепло из воздуха в помещении и передает его напрямую в системы DX или в грунтовые воды или смесь антифриза. Затем тепло перекачивается наружу, в водоем или возвратный колодец (в открытой системе) или в подземный трубопровод (в системе с замкнутым контуром). Часть этого избыточного тепла можно использовать для предварительного нагрева воды для бытового потребления.

В отличие от тепловых насосов с воздушным источником тепла, системы с источником тепла от земли не требуют цикла размораживания. Температуры под землей намного стабильнее температуры воздуха, а сам агрегат теплового насоса находится внутри; поэтому проблем с морозом не возникает.

Части системы

Наземные тепловые насосы состоят из трех основных компонентов: самого теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытая система или замкнутый контур) и распределительной системы (воздушной или гидравлической), которая распределяет тепловую энергию от тепловой насос к зданию.

Земляные тепловые насосы имеют разные конструкции. Для воздушных систем автономные блоки объединяют нагнетатель, компрессор, теплообменник и змеевик конденсатора в одном шкафу. Сплит-системы позволяют добавлять змеевик в печь с принудительной подачей воздуха и использовать существующие нагнетатель и печь. В гидравлических системах теплообменники источника и стока и компрессор находятся в одном шкафу.

Соображения по энергоэффективности

Как и тепловые насосы, работающие на воздухе, системы тепловых насосов, работающих на земле, доступны с различной эффективностью.См. Предыдущий раздел под названием Введение в КПД теплового насоса для объяснения того, что представляют собой COP и EER. Ниже представлены диапазоны COP и EER для имеющихся на рынке единиц.

Подземные воды или приложения с открытым контуром

Отопление

• Минимальный КПД отопления: 3,6
Диапазон
• , COP для отопления, доступные на рынке продукты: от 3,8 до 5,0

Охлаждение

• Минимальный EER: 16,2
• Диапазон, EER на рынке доступных продуктов: 19.От 1 до 27,5

Приложения с замкнутым контуром

Отопление

• Минимальный КПД отопления: 3,1
Диапазон
• , COP для обогрева на рынке доступных продуктов: от 3,2 до 4,2

Охлаждение

• Минимальный EER: 13,4
Диапазон
• , EER на рынке доступных продуктов: от 14,6 до 20,4

Минимальная эффективность для каждого типа регулируется на федеральном уровне, а также в некоторых провинциальных юрисдикциях. Произошло резкое повышение эффективности систем наземного источника питания.Те же разработки компрессоров, двигателей и средств управления, которые доступны производителям тепловых насосов с воздушным источником, приводят к более высокому уровню эффективности для систем с наземным источником питания.

В системах нижнего уровня обычно используются двухступенчатые компрессоры, теплообменники хладагент-воздух относительно стандартного размера и теплообменники хладагент-вода увеличенного размера с увеличенной площадью поверхности. Агрегаты с высоким КПД обычно используют компрессоры с несколькими или регулируемыми скоростями, внутренние вентиляторы с регулируемой скоростью или и то, и другое.Описание односкоростных и регулируемых тепловых насосов можно найти в разделе «Воздушный тепловой насос ».

Сертификация, стандарты и рейтинговые шкалы

Канадская ассоциация стандартов (CSA) в настоящее время проверяет все тепловые насосы на предмет электробезопасности. Стандарт производительности определяет испытания и условия испытаний, при которых определяются мощность и эффективность теплового насоса по нагреву и охлаждению. Стандарты тестирования производительности для систем с заземлением — CSA C13256 (для систем вторичного контура) и CSA C748 (для систем DX).

Рекомендации по выбору размеров

Важно, чтобы грунтовый теплообменник соответствовал мощности теплового насоса. Системы, которые не сбалансированы и не могут восполнять энергию, потребляемую из скважины, будут постоянно работать хуже с течением времени, пока тепловой насос не перестанет извлекать тепло.

Как и в случае с системами теплового насоса с воздушным источником тепла, обычно не рекомендуется выбирать размер системы с источником тепла для обеспечения всего тепла, необходимого для дома. Для рентабельности система, как правило, должна иметь такой размер, чтобы покрывать большую часть годовой потребности домохозяйства в тепловой энергии.Периодическая пиковая тепловая нагрузка во время суровых погодных условий может быть компенсирована дополнительной системой отопления.

Теперь доступны системы с вентиляторами и компрессорами с регулируемой скоростью. Этот тип системы может удовлетворить все нагрузки охлаждения и большинство нагрузок нагрева на низкой скорости, а высокая скорость требуется только для высоких нагрузок нагрева. Найдите описание односкоростных и регулируемых тепловых насосов в разделе Воздушный тепловой насос .

Доступны системы различных размеров для соответствия канадскому климату.Номинальные размеры жилых блоков (охлаждение с замкнутым контуром) варьируются от 1,8 кВт до 21,1 кВт (от 6 000 до 72 000 БТЕ / ч) и включают варианты горячего водоснабжения (ГВС).

Рекомендации по проектированию

В отличие от тепловых насосов с воздушным источником тепла, для тепловых насосов с грунтовым источником требуется грунтовый теплообменник для сбора и отвода тепла под землей.

Системы открытого цикла

В открытой системе в качестве источника тепла используются грунтовые воды из обычного колодца. Грунтовые воды перекачиваются в теплообменник, где извлекается тепловая энергия и используется в качестве источника для теплового насоса.Грунтовые воды, выходящие из теплообменника, затем снова закачиваются в водоносный горизонт.

Другой способ сброса использованной воды — это отводящий колодец, который представляет собой второй колодец, возвращающий воду в землю. Отводящий колодец должен иметь достаточную емкость для удаления всей воды, прошедшей через тепловой насос, и должен быть установлен квалифицированным бурильщиком. Если у вас есть дополнительная скважина, подрядчик по тепловому насосу должен нанять бурильщика, чтобы убедиться, что она подходит для использования в качестве сбросной скважины.Независимо от используемого подхода, система должна быть спроектирована так, чтобы предотвратить любой ущерб окружающей среде. Тепловой насос просто отводит или добавляет тепло воде; никаких загрязняющих веществ не добавляется. Единственное изменение воды, возвращаемой в окружающую среду, — это небольшое повышение или понижение температуры. Важно проконсультироваться с местными властями, чтобы понять какие-либо положения или правила, касающиеся систем разомкнутого контура в вашем районе.

Размер теплового насоса и спецификации производителя определяют количество воды, необходимое для открытой системы.Потребность в воде для конкретной модели теплового насоса обычно выражается в литрах в секунду (л / с) и указывается в технических характеристиках этого агрегата. Тепловой насос мощностью 10 кВт (34 000 БТЕ / ч) будет потреблять от 0,45 до 0,75 л / с во время работы.

Комбинация колодца и насоса должна быть достаточно большой, чтобы подавать воду, необходимую тепловому насосу, в дополнение к вашим потребностям в воде для бытовых нужд. Возможно, вам придется увеличить напорный бак или изменить водопровод, чтобы обеспечить достаточное количество воды для теплового насоса.

Плохое качество воды может вызвать серьезные проблемы в открытых системах. Вы не должны использовать воду из источника, пруда, реки или озера в качестве источника для вашей системы теплового насоса. Частицы и другие вещества могут засорить систему теплового насоса и вывести ее из строя за короткий период времени. Перед установкой теплового насоса вам также следует проверить воду на кислотность, жесткость и содержание железа. Ваш подрядчик или производитель оборудования может сказать вам, какой уровень качества воды приемлем и при каких обстоятельствах могут потребоваться специальные материалы для теплообменников.

Установка открытой системы часто подчиняется местным законам о зонировании или лицензионным требованиям. Узнайте у местных властей, действуют ли ограничения в вашем районе.

Системы с обратной связью

Система с замкнутым контуром забирает тепло из самой земли, используя непрерывный контур заглубленной пластиковой трубы. В случае систем DX используются медные трубки. Труба соединяется с внутренним тепловым насосом, образуя герметичный подземный контур, по которому циркулирует раствор антифриза или хладагент.В то время как открытая система сливает воду из колодца, система с замкнутым контуром рециркулирует раствор антифриза в трубе под давлением.

Труба размещается в одном из трех типов приспособлений:

• По вертикали: Вертикальная компоновка с замкнутым контуром является подходящим выбором для большинства загородных домов, где площадь участка ограничена. Трубопровод вставляется в просверленные отверстия диаметром 150 мм (6 дюймов) на глубину от 45 до 150 м (от 150 до 500 футов), в зависимости от условий почвы и размера системы.В отверстия вставляются П-образные петли трубы. Системы DX могут иметь отверстия меньшего диаметра, что может снизить затраты на бурение.
• Диагональ (под углом): Схема с обратной связью по диагонали (под углом) аналогична схеме с обратной связью по вертикали; однако скважины расположены под углом. Этот тип устройства используется там, где пространство очень ограничено и доступ ограничен одной точкой входа.
• По горизонтали: Горизонтальное расположение чаще встречается в сельской местности, где недвижимость больше.Труба укладывается в траншеи, как правило, глубиной от 1,0 до 1,8 м (от 3 до 6 футов), в зависимости от количества труб в траншее. Как правило, на тонну мощности теплового насоса требуется от 120 до 180 м (от 400 до 600 футов) трубы. Например, для хорошо изолированного дома площадью 185 м2 (2000 кв. Футов) обычно требуется трехтонная система, требующая от 360 до 540 м (от 1200 до 1800 футов) трубы.
  Наиболее распространенная конструкция горизонтального теплообменника — это две трубы, расположенные бок о бок в одной траншее. В других конструкциях с горизонтальным контуром используются четыре или шесть труб в каждой траншее, если площадь участка ограничена.Еще один дизайн, который иногда используется там, где площадь ограничена, — это «спираль», которая описывает ее форму.

Независимо от выбранной вами компоновки, все трубопроводы для систем раствора антифриза должны быть из полиэтилена или полибутилена не ниже серии 100 с термически спаянными соединениями (в отличие от фитингов с зазубринами, зажимов или клеевых соединений), чтобы гарантировать герметичность соединений в течение всего срока службы. трубопроводов. При правильной установке эти трубы прослужат от 25 до 75 лет. На них не действуют химические вещества, содержащиеся в почве, и они обладают хорошими теплопроводными свойствами.Раствор антифриза должен быть приемлемым для местных органов охраны окружающей среды. В системах DX используются медные трубы холодного качества.

Ни вертикальные, ни горизонтальные петли не оказывают неблагоприятного воздействия на ландшафт, если вертикальные скважины и траншеи должным образом засыпаны и утрамбованы (плотно утрамбованы).

При установке с горизонтальной петлей используются траншеи шириной от 150 до 600 мм (от 6 до 24 дюймов). Это оставляет голые участки, которые можно восстановить с помощью семян травы или дерна.Вертикальные петли занимают мало места и меньше повреждают газон.

Важно, чтобы горизонтальные и вертикальные петли устанавливал квалифицированный подрядчик. Пластиковые трубы должны быть термически спаяны, и должен быть хороший контакт между землей и трубой, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу, например, достигаемую при заливке скважин методом Tremie. Последнее особенно важно для вертикальных теплообменных систем. Неправильная установка может привести к снижению производительности теплового насоса.

Рекомендации по установке

Как и системы тепловых насосов с воздушным источником тепла, тепловые насосы с источником тепла от земли должны проектироваться и устанавливаться квалифицированными подрядчиками.Проконсультируйтесь с местным подрядчиком по тепловому насосу для проектирования, установки и обслуживания вашего оборудования для обеспечения его эффективной и надежной работы. Также убедитесь, что тщательно соблюдаются все инструкции производителя. Все установки должны соответствовать требованиям CSA C448 Series 16, стандарту установки, установленному Канадской ассоциацией стандартов.

Общая стоимость установленных систем заземления варьируется в зависимости от конкретных условий объекта. Стоимость установки зависит от типа наземного коллектора и технических характеристик оборудования.Дополнительные затраты на такую ​​систему могут быть возмещены за счет экономии затрат на электроэнергию в течение всего 5 лет. Срок окупаемости зависит от множества факторов, таких как состояние почвы, нагрузки на отопление и охлаждение, сложность модернизации систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, местные тарифы на коммунальные услуги и заменяемый источник топлива для отопления. Проконсультируйтесь с вашей электроэнергетической компанией, чтобы оценить преимущества инвестиций в систему заземления. Иногда для утвержденных установок предлагается недорогой план финансирования или поощрение.Важно работать с вашим подрядчиком или консультантом по энергетике, чтобы получить оценку экономики тепловых насосов в вашем районе и потенциальной экономии, которую вы можете достичь.

Рекомендации по эксплуатации

При эксплуатации теплового насоса следует учитывать несколько важных моментов:

• Оптимизация уставок теплового насоса и дополнительной системы. Если у вас есть дополнительная электрическая система (например, плинтусы или элементы сопротивления в воздуховоде), обязательно используйте более низкую уставку температуры для вашей дополнительной системы.Это поможет увеличить количество тепла, которое тепловой насос обеспечивает вашему дому, снизив потребление энергии и счета за коммунальные услуги. Рекомендуется установить заданное значение на 2–3 ° C ниже заданного значения температуры нагрева теплового насоса. Проконсультируйтесь со своим подрядчиком по установке относительно оптимальной уставки для вашей системы.
• Минимизация понижения температуры. Тепловые насосы реагируют медленнее, чем топочные системы, поэтому им труднее реагировать на глубокие понижения температуры. Следует использовать умеренные понижения температуры не более чем на 2 ° C или использовать «умный» термостат, который рано включает систему в ожидании выхода из спада.Опять же, проконсультируйтесь со своим подрядчиком по установке относительно оптимальной пониженной температуры для вашей системы.

Рекомендации по техническому обслуживанию

Вы должны привлекать квалифицированного подрядчика для проведения ежегодного обслуживания один раз в год, чтобы ваша система оставалась эффективной и надежной.

Если у вас есть воздухораспределительная система, вы также можете поддерживать более эффективные операции, заменяя или очищая фильтр каждые 3 месяца. Вы также должны убедиться, что ваши вентиляционные отверстия и регистры не заблокированы какой-либо мебелью, ковровым покрытием или другими предметами, которые могут препятствовать потоку воздуха.

Операционные расходы

Эксплуатационные расходы системы заземления обычно значительно ниже, чем у других систем отопления, из-за экономии топлива. Квалифицированные установщики тепловых насосов должны быть в состоянии предоставить вам информацию о том, сколько электроэнергии будет использовать конкретная система заземления.

Относительная экономия будет зависеть от того, используете ли вы в настоящее время электроэнергию, нефть или природный газ, а также от относительной стоимости различных источников энергии в вашем районе.Используя тепловой насос, вы будете использовать меньше газа или масла, но больше электроэнергии. Если вы живете в районе, где дорогое электричество, ваши эксплуатационные расходы могут быть выше.

Ожидаемый срок службы и гарантии

Земляные тепловые насосы обычно имеют ожидаемый срок службы от 20 до 25 лет. Это выше, чем у тепловых насосов с воздушным источником, поскольку компрессор имеет меньшую тепловую и механическую нагрузку и защищен от воздействия окружающей среды. Срок службы самого контура заземления приближается к 75 годам.

На большинство тепловых насосов с наземным источником питания распространяется годовая гарантия на детали и работу, а некоторые производители предлагают программы расширенной гарантии. Однако гарантии у разных производителей различаются, поэтому не забудьте проверить мелкий шрифт.

Сопутствующее оборудование

Модернизация электрооборудования

Вообще говоря, нет необходимости обновлять электрическое обслуживание при установке дополнительного теплового насоса с источником воздуха. Однако возраст службы и общая электрическая нагрузка дома могут потребовать модернизации.

Электрооборудование на 200 ампер обычно требуется для установки полностью электрического теплового насоса с воздушным источником или грунтового теплового насоса. При переходе от системы отопления на природном газе или мазуте может потребоваться модернизировать электрическую панель.

Системы дополнительного отопления

Системы с воздушным тепловым насосом

Воздушные тепловые насосы имеют минимальную рабочую температуру наружного воздуха и могут частично терять способность нагреваться при очень низких температурах.Из-за этого для большинства установок с воздушным источником требуется дополнительный источник тепла для поддержания температуры в помещении в самые холодные дни. Дополнительный обогрев может также потребоваться при размораживании теплового насоса.

Большинство систем подачи воздуха отключаются при одной из трех температур, которые могут быть установлены вашим подрядчиком по установке:

• Точка теплового баланса: Температура, ниже которой тепловой насос не имеет достаточной мощности для удовлетворения потребностей здания в отоплении.
• Точка экономического баланса: Температура, ниже которой соотношение электроэнергии к дополнительному топливу (например, природному газу) означает, что использование дополнительной системы более рентабельно.
• Температура отключения: Минимальная рабочая температура для теплового насоса.

Большинство дополнительных систем можно разделить на две категории:

• Гибридные системы: В гибридной системе воздушный тепловой насос использует дополнительную систему, такую ​​как печь или бойлер.Этот вариант может использоваться в новых установках, а также является хорошим вариантом, когда тепловой насос добавляется к существующей системе, например, когда тепловой насос устанавливается вместо центрального кондиционера.
  Эти типы систем поддерживают переключение между тепловым насосом и дополнительными операциями в соответствии с точкой теплового или экономического баланса.
  Эти системы не могут работать одновременно с тепловым насосом — работает либо тепловой насос, либо газомазутная печь.
• Все электрические системы: В этой конфигурации работа теплового насоса дополняется элементами электрического сопротивления, расположенными в воздуховоде, или электрическими плинтусами.
  Эти системы могут работать одновременно с тепловым насосом и, следовательно, могут использоваться в стратегиях контроля точки баланса или отключения температуры.

Датчик температуры наружного воздуха отключает тепловой насос, когда температура падает ниже предварительно установленного предела. Ниже этой температуры работает только дополнительная система отопления. Датчик обычно настраивается на отключение при температуре, соответствующей точке экономического баланса, или при температуре наружного воздуха, ниже которой дешевле нагревать с помощью дополнительной системы отопления вместо теплового насоса.

Системы геотермальных тепловых насосов

Системы с наземным источником питания продолжают работать независимо от температуры наружного воздуха, и поэтому на них не распространяются такие же ограничения по эксплуатации. Дополнительная система отопления обеспечивает только тепло, превышающее номинальную мощность источника заземления.

Термостаты

Обычные термостаты

Большинство канальных систем с односкоростным тепловым насосом для жилых помещений устанавливаются с внутренним термостатом «двухступенчатый нагрев / одноступенчатое охлаждение» .На первом этапе требуется тепло от теплового насоса, если температура падает ниже заданного уровня. На втором этапе требуется тепло от дополнительной системы отопления, если температура в помещении продолжает опускаться ниже желаемой температуры. Бесканальные бытовые воздушные тепловые насосы обычно устанавливаются с одноступенчатым термостатом нагрева / охлаждения или, во многих случаях, встроенным термостатом, устанавливаемым с помощью пульта дистанционного управления, который поставляется вместе с агрегатом.

Наиболее распространенным типом используемых термостатов является тип «установил и забыл» .Установщик проконсультируется с вами перед установкой желаемой температуры. Как только это будет сделано, о термостате можно будет забыть; он автоматически переключит систему из режима нагрева в режим охлаждения или наоборот.

В этих системах используются два типа наружных термостатов. Первый тип управляет работой системы электрического резистивного дополнительного отопления. Это тот же тип термостата, который используется с электрической печью. Он включает различные ступени нагревателей, когда температура наружного воздуха постепенно падает.Это гарантирует, что необходимое количество дополнительного тепла будет обеспечиваться в соответствии с внешними условиями, что максимизирует эффективность и сэкономит ваши деньги. Второй тип просто отключает воздушный тепловой насос, когда температура наружного воздуха падает ниже заданного уровня.

Понижение температуры термостата может не дать таких же преимуществ для систем с тепловым насосом, как для более традиционных систем отопления. В зависимости от величины понижения и падения температуры тепловой насос может быть не в состоянии подавать все тепло, необходимое для быстрого восстановления температуры до желаемого уровня.Это может означать, что дополнительная система отопления работает до тех пор, пока тепловой насос не «догонит». Это снизит экономию, которую вы могли ожидать от установки теплового насоса. См. Обсуждение в предыдущих разделах о минимизации понижения температуры.

Программируемые термостаты

Программируемые термостаты для тепловых насосов сегодня доступны у большинства производителей тепловых насосов и их представителей. В отличие от обычных термостатов, эти термостаты обеспечивают экономию за счет понижения температуры в периоды отсутствия людей или в ночное время.Хотя разные производители делают это по-разному, тепловой насос возвращает дом к желаемому уровню температуры с минимальным дополнительным отоплением или без него. Для тех, кто привык к понижению температуры и программируемым термостатам, это может оказаться выгодным вложением. Другие функции, доступные с некоторыми из этих электронных термостатов, включают следующее:

• Программируемое управление, позволяющее пользователю выбрать автоматический режим теплового насоса или только вентилятор, по времени суток и дню недели.
• Улучшенный контроль температуры по сравнению с обычными термостатами.
• Нет необходимости в наружных термостатах, так как электронный термостат требует дополнительного тепла только при необходимости.
• Нет необходимости в управлении внешним термостатом на дополнительных тепловых насосах.

Экономия от программируемых термостатов во многом зависит от типа и размера вашей системы теплового насоса. Для систем с регулируемой скоростью спады могут позволить системе работать на более низкой скорости, уменьшая износ компрессора и помогая повысить эффективность системы.

Системы распределения тепла

Системы с тепловым насосом обычно обеспечивают больший объем воздушного потока при более низкой температуре по сравнению с печными системами. Таким образом, очень важно изучить поток приточного воздуха в вашей системе и сравнить его с пропускной способностью существующих воздуховодов. Если воздушный поток теплового насоса превышает пропускную способность существующего воздуховода, у вас могут возникнуть проблемы с шумом или повышенное потребление энергии вентилятором.

Новые системы тепловых насосов следует проектировать в соответствии с установленной практикой.Если установка представляет собой модернизацию, необходимо тщательно изучить существующую систему воздуховодов, чтобы убедиться, что она соответствует требованиям.

Сноски

Сноска 1

HSPF в регионе 5 наиболее сильно влияет на производительность теплового насоса в регионе Оттавы. Фактические значения HSPF могут быть ниже в регионах с повышенной температурой градусо-дней. Хотя многие более холодные регионы Канады по-прежнему относятся к региону 5, предоставленное значение HSPF может не полностью отражать фактическую производительность системы.

Вернуться к сноске 1 реферер

Какая система отопления для вашего дома самая эффективная?

Отопление дома является важным фактором в зимние месяцы, даже в тех регионах, где температура редко опускается ниже нуля. Расходы на отопление могут легко потреблять почти половину среднего бюджета на электроэнергию в домохозяйстве, что делает энергоэффективность важной целью для тех, кто хочет снизить расходы на домашний комфорт. Если вам нужна новая система отопления дома, у вас есть несколько вариантов достижения высокоэффективной и недорогой эксплуатации, которая сохранит тепло и комфорт в вашем доме на долгие годы.

Команда Air Experts знает лот об отоплении дома на основе нашего опыта предоставления услуг HVAC в районе Роли, Северная Каролина, с 1986 года. Если вам нужна помощь в выборе лучшей системы отопления дома, просто позвоните нам по телефону 919-480-2727 сегодня!

Почему высокая эффективность?

Самая простая причина выбрать высокоэффективную систему отопления состоит в том, что она будет стоить намного дешевле в эксплуатации, чем модель с более низкой эффективностью. Высокоэффективные системы часто могут сократить текущие расходы вдвое или более, а самые эффективные типы систем отопления сокращают счета до 70 процентов.Несмотря на то, что обычно более дорогая вначале, более эффективная система в конечном итоге может дать значительную экономию.

Помните, что какой бы тип отопительной системы вы ни купили, она должна иметь соответствующий размер, чтобы обеспечить необходимый вам уровень обогрева. В данном случае размер системы — это ее функциональная способность вырабатывать тепло. Попросите вашего специалиста по ОВК произвести расчет тепловой нагрузки в вашем доме, чтобы определить, сколько тепла необходимо. Обладая этой информацией, вы и ваш подрядчик сможете найти систему отопления, которая будет работать лучше всего для вас.

Поиск наиболее эффективной системы отопления: тепловые насосы

Для домовладельцев, ищущих наиболее эффективную систему отопления, наилучшим вариантом являются тепловые насосы. Они работают по принципу улавливания тепла и перемещения его с места на место, удаления его из вашего дома, чтобы обеспечить охлаждение летом, и переноса тепла снаружи для обогрева зимой. Тепловые насосы могут быть удивительно эффективными, иногда производя в четыре раза больше энергии, чем электричество, которым они питаются.В общем, тепловые насосы — хороший выбор для умеренного климата, например, в районе Роли.

Тепловые насосы также очень бережно относятся к окружающей среде. Их высокая эффективность означает, что они потребляют меньше электроэнергии, но обеспечивают эффективное отопление. Они не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла, а это означает, что они не выделяют выхлопные газы, которые могут повлиять на окружающую среду. Они очень безопасны в эксплуатации, не выделяют потенциально вредных газов, таких как окись углерода.

Доступны два основных типа тепловых насосов: воздушные и геотермальные.

Воздушные тепловые насосы

Тепловые насосы с воздушным источником улавливают тепло и отдают тепло в воздух, окружающий оборудование. При охлаждении системы используют теплообменные свойства хладагента для отвода тепла из воздуха вокруг воздухообрабатывающего устройства / змеевика испарителя и передачи его наружу, где оно выделяется в наружный воздух. При нагревании хладагент улавливает тепло наружного воздуха и переносит его в ваш дом. Тепловые насосы могут извлекать тепло даже из более прохладного наружного воздуха, хотя их эффективность резко снижается, когда температура опускается ниже 32 градусов.

В процессе нагрева жидкий хладагент циркулирует между внутренним и наружным блоками теплового насоса. Когда хладагент циркулирует, он меняет состояние с жидкого на газ и обратно. Когда хладагент испаряется в газ, он также поглощает тепло из воздуха вокруг наружного блока. Газообразный хладагент попадает в ваш дом после сжатия до жидкой формы. Внутри он выделяет содержащееся в нем тепло. Затем тепло используется для обогрева жилых помещений в помещении.

Геотермальные тепловые насосы

Геотермальные системы работают аналогично, за исключением того, что они используют почву за пределами вашего дома или близлежащий водоем в качестве источника захвата и выделения тепла. Ряд труб, называемых петлями, закапывают на несколько футов ниже поверхности земли, просверливают очень глубоко в системе вертикальных петель или погружают в источник воды. Даже на глубине нескольких футов под землей температура держится от 45 до 60 градусов в течение всего года. По контуру циркулирует вода или раствор хладагента, забирая или выделяя тепло по мере необходимости.

Геотермальные системы обеспечивают наиболее эффективный вид отопления. Они могут сократить счета за отопление до 70 процентов. Как и другие типы тепловых насосов, они очень безопасны и экологически безвредны в эксплуатации. Первоначальные инвестиции в геотермальную систему могут быть выше, чем в другие типы отопительного оборудования, и вам необходимо будет вырыть ямы и траншеи во дворе для размещения труб контура заземления. Однако геотермальный тепловой насос обычно окупается ежемесячной экономией примерно за пять лет.Для этих систем могут быть доступны федеральные налоговые льготы и налоговые льготы штата — за дополнительной информацией обращайтесь к своему подрядчику по отоплению!

Поиск наиболее эффективной системы отопления: печи

Вторая по эффективности отопительная система — это бытовая печь. Печи, вероятно, являются наиболее распространенным типом отопительных систем, используемых сегодня, по оценкам промышленности, газовые печи размещаются примерно в 60 процентах американских домов. Старые печи не очень эффективны, но новые модели содержат новые технологии и функции, которые могут повысить эффективность до чрезвычайно высокого уровня.

Три наиболее распространенных типа печей:

1. Газ: Газовые печи используют природный газ, богатый природный ресурс. Большинство действующих печей — модели, работающие на природном газе. Газ поставляется местными коммунальными предприятиями по водопроводу, проложенному в вашем доме, хотя газопроводы часто не проходят в более отдаленные сельские районы. На самом деле, эксплуатация печи на природном газе может быть дешевле, чем у теплового насоса с воздушным источником, даже если ее эффективность нагрева намного ниже.Это потому, что в последние годы природный газ стал чрезвычайно дешевым.
2. Нефть: Топливные печи сжигают мазут для производства тепла. Масло обычно поставляется местным поставщиком, который доставляет топливо оптом и хранит его в баке в вашем доме или рядом с ним. Необходимо контролировать подачу топлива для масляных печей, чтобы убедиться, что масло не закончится тогда, когда оно вам больше всего нужно. Топочный мазут и пропан, еще один вид печного топлива, относительно дороги.
3. Электричество: Электропечи обогревают ваш дом, используя электричество для питания нагревательных спиралей, вырабатывающих тепло.Поскольку они не сжигают топливо, они не производят выхлопных газов или окиси углерода, которые могут представлять угрозу безопасности в вашем доме. Их эксплуатация в большинстве областей обходится дороже, чем газовые печи, поскольку электричество стоит больше (от БТЕ до БТЕ), чем природный газ, и, в отличие от теплового насоса с воздушным источником, их эффективность никогда не может подняться выше 100 процентов.

При выборе печи проверьте рейтинг AFUE системы. AFUE, или годовая эффективность использования топлива, является стандартным показателем эффективности печи.Он показывает, какая часть энергии топлива превращается в полезное тепло и сколько, вероятно, будет потрачено впустую. Например, газовая печь с AFUE 80 процентов преобразует 80 процентов энергии газа в тепло, в то время как остальные 20 процентов теряются из-за выхлопа или утечки. Более высокие значения AFUE означают более высокий КПД печи, а AFUE 90% и выше указывает на высокую эффективность системы.

Поиск наиболее эффективной системы отопления: котлы

Третьей по эффективности систем отопления домов являются бытовые котельные.Котлы менее распространены в жилых помещениях, чем тепловые насосы или печи. Тем не менее, бойлер может стать хорошим вариантом для отопления дома. Они работают, производя горячую воду, которая затем циркулирует по трубам и радиаторам внутри вашего дома.

Котлы

также имеют рейтинг АФУЭ. Вы можете найти высокоэффективные котлы с рейтингом AFUE от 90 процентов и выше.

Конденсационные котлы

— это модели с еще более высоким КПД, которые могут достигать значений AFUE до 95 процентов. Они используют второй теплообменник для извлечения тепла из выхлопных газов перед их выпуском на улицу.С помощью этого процесса они восстанавливают часть тепла, за которое уже было заплачено, прежде чем оно будет потеряно для вытяжных и вентиляционных процессов.

Факторы повышения эффективности

Даже после покупки самой эффективной системы отопления, доступной в рамках вашего бюджета, вы все равно можете улучшить комфорт в помещении и производительность оборудования, обращая внимание на внешние факторы, которые могут повысить эффективность HVAC.

• Уплотнение и герметичность: Найдите и закройте все отверстия, трещины, щели или другие отверстия, через которые может выходить теплый воздух или внутрь может попасть холодный воздух.Это могут быть области вокруг дверей и окон, где трубы или провода проходят сквозь стены или где каркас дома соединяется с фундаментом или чердаком. Используйте уплотнения или другие подходящие материалы, чтобы закрыть отверстия и сделать их герметичными.
• Воздуховоды: Воздуховоды могут повлиять на эффективность работы вашей системы отопления. Утечки в воздуховодах могут привести к значительным потерям тепла, энергии и денег. Убедитесь, что все секции воздуховодов плотно прилегают друг к другу и не имеют повреждений.Соединения должны быть заклеены металлическими винтами и мастикой или лентой с металлической основой, чтобы предотвратить утечку воздуха. Воздуховоды также должны быть изолированы, чтобы предотвратить потерю тепла через материал самих воздуховодов.
• Элементы управления: Системы управления, такие как программируемые термостаты и интеллектуальные термостаты, предоставляют вам улучшенные возможности для управления работой вашей системы отопления. Например, с помощью программируемого термостата вы можете уменьшить отопление в течение дня, когда ваш дом пуст, а затем запрограммировать термостат на автоматическое увеличение обогрева до того, как вы и ваша семья вернетесь с работы или учебы.Умные термостаты Wi-Fi узнают ваши привычки и предпочтения, чтобы вы могли чувствовать себя комфортно, экономя при этом как можно больше энергии.

Нужна дополнительная помощь? Свяжитесь с Air Experts сегодня

Air Experts предоставляет услуги по отоплению и охлаждению домовладельцам во всем районе Роли, включая Апекс, Кэри, Холли-Спрингс, Дарем, Чапел-Хилл и Уэйк-Форест.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить дополнительную информацию о домашнем отоплении и получить квалифицированную помощь в выборе наиболее эффективной системы отопления для ваших жилищных нужд!

Узнайте все об электрических тепловых насосах

Знаете ли вы, что электрические тепловые насосы могут сэкономить энергию и деньги?

Независимо от того, покупаете ли вы новый дом или планируете модернизацию, электрическое отопление насос может быть лучшим решением для отопления и охлаждения вашего дома, особенно в пустынном климате Феникса.

Тепловой насос очень эффективен, потому что он не производит тепло, которое он распределяет. Вместо этого он находит тепло в наружном воздухе и зимой «качает» или «перемещает» его в ваш дом.

Преимущества теплового насоса

• Тепловой насос может сэкономить до 30% затрат на отопление, когда по сравнению с газовой печью и обеспечивает комфорт круглый год.
• Высокоэффективный электрический тепловой насос отлично справляется с задачей обеспечения постоянный комфорт. Газовые печи часто обжигают определенные участки тепло, вызывающее дискомфортные горячие точки. Тепловые насосы обеспечивают больше непрерывный поток тепла и ровная температура.

Как работают тепловые насосы

Тепловой насос работает, просто перемещая тепло в ваш дом или из него, в зависимости от того, настроена ли ваша система на обогрев или охлаждение.Единственная используемая энергия — это относительно небольшое количество электричества, необходимое для передать тепло.

1. Компрессор: Это увеличивает давление хладагента, чтобы он принимал максимальное количество тепла из воздуха.
2. Конденсатор: Змеевики, передающие тепло в наружный воздух или из него.
3. Испаритель: Змеевики, передающие тепло в воздух в доме или из него.
4. Воздухоочиститель: Вентилятор, который нагнетает воздух в воздуховоды дома. Компоненты 1, 2, 3 и 4 присутствуют во всех стандартных кондиционерах.
5. Реверсивный клапан: Переключает тепловой насос с кондиционирования воздуха на отопление и т. Д. наоборот.Это не часть термостата.

Мягкими зимами в столичном Фениксе, когда температура редко опускается ниже нуля, в воздухе много тепла, которое можно использовать. Летом это перекачивает тепло изнутри дома наружу, обеспечивая эффективное охлаждение.

Тепловые насосы работают с теплопередачей.Это принцип, по которому тепло стремится к равновесию при контакте с холодом. Другими словами, тепло переходит в простуду. Например, когда вы держите банку с газировкой, ваша рука кажется, что становится холодно. Но на самом деле тепло уходит из твоей руки и подогрев соды.

Как купить тепловой насос

Рейтинг сезонного коэффициента энергоэффективности (SEER) является важным рассмотрение при поиске электрического теплового насоса.ВИДЯЩИЙ представляет насколько эффективно работает агрегат. Как правило, чем выше рейтинг SEER, тем больше эффективно он работает и тем больше энергии вы экономите.

Наряду с рейтингом SEER вам необходимо определить, какого размера электрическое отопление. насос должен быть. В этом вам может помочь подрядчик. Ваш подрядчик должен учитывайте площадь вашего дома, размер потолка изоляция стен, площадь окон и другие важные параметры.

Имейте в виду, что самая низкая цена не всегда означает лучшую сделку. Сервис, правильный подбор размеров и качество изоляции имеют большое значение в долгосрочной перспективе. эксплуатационные расходы. Задайте вопросы своему подрядчику, потому что не все тепловые насосы одинаковы.

Чтобы найти подрядчика, позвоните в Программу сертифицированных подрядчиков SRP по телефону (602) 274-6808 для получения направления.

К началу

Regresar al Principio

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 преобразована либо в обогрев, либо в охлаждение 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 отводит 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.

No related posts.