Тепловой насос для отопления дома – применение, технические характеристики, виды, установка
Компания – Geopumps предлагает в 2 – 3 раза снизить затраты на обогрев вашего жилища, перейдя на отопление тепловым насосом. Мы, представляя известных производителей, продаем на условиях, выгодных для покупателя климатическую технику высокого класса. Ее можно использовать для отопления дома, квартиры, офиса, используя различные отопительные системы: теплый пол, радиаторное отопление, воздушное отопление. При необходимости, тепловой насос может работать в реверсивном режиме, полноценно кондиционируя ваше помещение, создавая комфортные условия для круглогодичного пребывания. Вы можете выбрать вариант получения экономии, используя возобновляемую тепловую энергию из окружающей среды круглогодично, не нарушая при этом экологический баланс.
Источниками тепла могут быть грунт, вода из наземных и подземных водоемов и окружающий воздух, а также различные сбросные воды от процессов производства и жизнедеятельности.
Источник — Вода
Источник — Воздух
Источник — Земля
Тепловой насос в 3-4 раза сэкономит ваш семейный бюджет по сравнению с обычным электрообогревом.
Мы можем спроектировать всю систему отопления и горячего водоснабжения, подобрать нужное оборудование для отопительной системы, провести его закупку, доставку, монтаж и пуско-наладку. Все это можно сделать не только для коттеджа, но и для предприятия, большого офиса, торгового центра и даже многоэтажного дома.
Техническое или нормативное определение
Техническое определение дано в ГОСТ Р 54671-2011 (т. е. модифицированный региональный евростандарт EN 14511-1:2011). Тепловой насос (далее ТН), используемый для обогрева воздуха в помещении – это устройство, которое размещено в корпусе, спроектировано и изготовлено как установка, обеспечивающая подачу тепла. В ней для нагрева используется холодильная система с электроприводом. Кроме того, ТН может иметь средства для охлаждения, очистки, вентиляции и снижения относительной влажности воздуха в помещении.
Физические принципы работы теплового насоса
Тепло переходит от нагретого тела к холодному. Но человек научился делать наоборот – отбирать тепловую энергию холодного тела и передавать его теплому. В XIX веке этот процесс объяснил инженер и ученый-физик из Франции С. Карно.
В основу работы теплового насоса положен обратный цикл Карно. По прямому циклу Карно работают тепловые машины – паровые и двигатели внутреннего сгорания, по обратному циклу – холодильники и тепловые насосы.
В основе теплового насоса лежит фреоновый контур с компрессором и теплообменниками внешнего и внутреннего контуров. Внешний контур является источником низкопотенциального тепла в котором происходит отбор тепла из окружающей среды.
Из внешнего контура незамерзающий теплоноситель на основе гликоля или спиртосодержащих растворов в жидком виде подается на теплообменник-испаритель теплового насоса. В объеме его камеры, где давление снижено, фреон полностью испаряется. Парообразный фреон подается по трубопроводу в компрессор. В нем с помощью приводного электродвигателя пары фреона сжимаются, при этом повышается их температура. Горячий пар фреона подается на другой теплообменник-конденсатор внутреннего контура, где этим теплом обогревается помещение.
Виды тепловых насосов
Тепловые насосы (ТН) можно классифицировать по разным признакам.
По принципу работы.
Тепловые насосы бывают абсорбционные и компрессионные. В абсорбционных тепловых насосах при низком давлении в испарителе хладагент превращается в парообразное состояние и затем перетекает в конденсатор. В конденсаторе пар взаимодействует с абсорбирующим веществом, и в результате этого процесса высвобождается тепло в больших количествах.
В компрессионных тепловых насосах используется электроэнергия. В компрессоре, с помощью приводного электродвигателя, парообразный теплоноситель откачивается из внешнего контура и сжимается, давление повышается и снова выделяется тепло
По источнику тепла.
В этом виде классификации тепловой насос можно характеризовать по признакам откуда они берут тепло и куда отдают:
A. Тепловые насосы типа вода-вода.
В эту группу входят ТН, у которых контур теплосъема помещается в открытых водоемах – реках или прудах. Нередко в качестве первичного контура используется вода из скважин из которой забирается тепло и отдается либо в традиционную систему отопления: радиаторы, фанкойлы, теплый пол. Либо в воздушные приточные установки.
B. Насосы отопления тепловые воздушные.
- «Воздух-воздух». Такой вид агрегатов «отбирает» тепловую энергию из воздуха окружающей среды и обогревает воздух внутри помещения.
- «Воздух-вода» — также использует тепловую энергию воздуха и отдает ее в водяной контур отопления
- «Вода-воздух» — тепловая энергия воды посредством теплового насоса передается в воздушную систему отопления здания
C. Геотермальные. Аналогичные ТН «вода-вода». Использует тепло земли и передает тепло в систему отопления.
Специалисты нашей компании проконсультируют по всем видам тепловых насосов, их работе особенностях использования и выгодах приобретения и применения.
Установка теплового насоса для отопления в Geopumps
Принцип работы геотермального теплового насоса
Большинство населения пока не знакомы с понятием «тепловой насос», но постоянно используют тепловые насосы в обычных холодильниках и кондиционерах.
Таким же привычным является отопление зданий геотермальными тепловыми насосами, например для жителей Евросоюза. Геотермальный тепловой насос по принципу работы похож на обычный кондиционер реверсивного типа ( отопление и охлаждение). В отличие от кондиционеров, геотермальный тепловой насос адаптирован для работы при любых погодных условиях и минусовых температурах. Главная проблема кондиционеров — уменьшение производительности и остановка кондиционеров при минусовых температурах, когда отопление наиболее важно. Эта проблема решена в геотермальных тепловых насосах. Тепловой насос следует рассматривать как любое другое отопительное устройство, которое используется для производства тепла, и в отношении которого действуют все законы, касающиеся энергии. Как и у каждого спсоба отопления, у теплового насоса есть свои особенности, сильные и слабые стороны. Теплотехнические расчёты у всех способов получения тепла одинаковые. Правила термодинамики действуют как при дровяном печном отоплении, так и при управляемой через Интернет геотермальной климатической установке.
Технические подробности роботы тепловых насосов.
Принцип работы основного элемента теплового насоса – фреонового компрессора отображен в цикле Карно, опубликованном в 1824 г. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием „умножитель тепла”.
В соответствии с изображенным принципом действия, тепловой насос берет тепловую энергию из одного места, « сжимает» ее, и отдает в другое место. Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из продуктов и выбрасывается в кухню, при этом задняя стенка холодильника нагревается. Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды. Возможно отбирать тепло у подземной воды — подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1…+2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия — так называемый «абсолютный ноль». То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета — земли, водоема, льда, скалы и т.д. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс — тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что тепловой насос может греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда… Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания. Обмен теплом с окружающей средой геотермальные тепловые насосы осуществляют такими основными способами:
• Насос с закрытым циклом и горизонтальным теплообменником, размещенным в земле — трубки (коллекторы), в которых прокачивается теплоноситель, размещены горизонтально на глубине не менее 4 метра от поверхности земли. Такой теплообменник обычно называют поверхностным коллектором. Основной опасностью является неосмотрительность при проведении землекопных работ в зоне нахождения поверхностного коллектора. Для современно жилого дома с отапливаемой площадью в 200 м2 под основание коллектора требуется около 500 м2 поверхности грунта. При прокладке коллектора вблизи деревьев трубу коллектора не следует укладывать ближе, чем 1,5 метра от кроны. Правильно выбранный по размерам и правильно уложенный почвенный коллектор не влияет негативно ни на рост растений, ни на экологические условия.
• Насос с закрытым циклом и вертикальным теплообменником — трубки, в которых прокачивается теплоноситель, размещены вертикально в земле и уходят в глубину земли обычно 50 — 100 метров. Такой теплообменник обычно называют зондом.
Как известно, на глубине более 8 метров от поверхности земля имеет стабильную температуру (для Приморского края +7,2 градуса Цельсия) независимо от поры года. Этот способ обеспечивает самую высокую эффективность работы теплового насоса, малый расход электроэнергии и дешевое тепло — на 1 кВт электроэнергии получают до 5 кВт тепловой энергии, но требует больших первоначальных капиталовложений на буровые работы
Обращаем внимание на нецелесообразность использования в Дальневосточном регионе систем отопления на так называемых «воздушных тепловых насосах», по сути обычных кондиционерах, в которых тепло для отопления здания забирается из наружного воздуха. Эти системы разработаны и успешно используются в более теплых странах, где не бывает значительных морозов — южных штатах США, Греции, Японии и т.д. Проблема в том, что размещенный снаружи теплообменник при температуре на улице около плюс 5 градусов Цельсия начинает покрываться льдом из-за замерзающего конденсата, резко снижается теплопередача, эффективность уменьшатся. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха эффективность становится близкой нулю, воздушный тепловой насос переходит на обычное электроотопление, что резко увеличивает расход электроэнергии.
Количество компрессоров в тепловом насосе — один или два. Тепловые насосы с двумя компрессорами значительно дороже однокомпрессорных, но более надежны, имеют больший моторесурс. Кроме того, при выходе из строя одного из компрессоров (любая техника когда-нибудь выходит из строя), возможно частично отапливаться одним компрессором до завершения ремонта.
Конструкция внешнего коллектора. В качестве внешнего коллектора большинство производителей тепловых насосов предусматривает полиэтиленовую трубу диаметром 25 — 40 миллиметров с циркуляцией незамерзающей жидкостью — водным раствором гликоля. Существуют также геотермальные тепловые насосы с медной трубой диаметром 6 — 10 миллиметров и циркуляцией фреона:
— полиэтиленовая труба в зависимости от диаметра имеет толщину стенки 2 — 2,4 миллиметра. Так, например, труба диаметром 40 миллиметров имеет толщину стенки 2,3 — 2,4 миллиметра. Такая толщина обеспечивает высокую надежность и прочность трубы — человек весом 110 килограмм трубу не сдавливает;
— геотермальные тепловые насосы с полиэтиленовой трубой и водным раствором являются конструктивно более сложными, но более эффективными и надежными, чем с медной трубой. Тепловые насосы с медной трубкой и фреоном конструктивно проще, но значительная (часто многокилометровая) длинна медной трубки с фреоном под давлением потенциально более опасна, чем полиэтиленовая.
При проектировании и монтаже целесообразно пользоваться требованиями, технологией и рекомендациями изготовителей оборудования и нормативно-правовой базой Европейского сообщества. Очевидно, что не все рабочие, которые могут взяться за работы по установке, знакомы с этими требованиями и технологиями. Использование неквалифицированного персонала приведет к некачественной установке.
принцип работы и преимущества эксплуатации
Грунтовый — геотермальный тепловой насос
Грунтовый, или как его еще называют, геотермальный тепловой насос извлекает энергию из земли либо из воды для отопления дома зимой и его охлаждения в летнее время. Тепло извлекается из земли посредством жидкости, например грунтовой воды или антифриза, и доставляется во внутренние помещения дома по трубопроводам и воздуховодам. Летом, когда требуется охлаждение, идет обратный процесс: тепло из дома транспортируется в грунт с использованием той же технологии.
Грунтовые насос DX-серии используют хладагент вместо антифриза и воды в качестве транспортирующей жидкости. Данный тип насосов может в равной степени работать через систему воздуховодов или радиаторов. Различные модификации могут быть оснащены только функцией отопления, либо работать также и для охлаждения.
Принцип действия грунтового теплового насоса
Грунтовый тепловой насос состоит из двух частей: контура подземных трубопроводов снаружи здания и блока теплового насоса в помещении. В отличие от воздушного теплового насоса, у которого в доме размещается только теплообменник (и иногда компрессор), грунтовый насос целиком находится в помещении. Наружные трубопроводы могут быть спроектированы как закрытая (замкнутая) либо открытая система.
Открытая система использует тепловые ресурсы, содержащиеся в подземных грунтовых водах. При этом вода из скважины идет напрямую к теплообменнику, где из нее извлекается тепло. Прошедшая теплообменник вода сливается либо в какой-нибудь водоем на поверхности: пруд или протоку, либо возвращается под землю через другую скважину.
Закрытая система вытягивает тепло из земли посредство множества замкнутых петель трубопроводов, зарытых в грунт. Антифриз (или хладагент в случае грунтовых насосов DX-серии), охлажденный рефрижераторной системой теплового насоса на пару градусов ниже температуры почвы, циркулирует по трубопроводам и вытягивает тепло из грунта.
Рабочий цикл в режиме отопления
Грунтовая вода, антифризная смесь или хладагент, прошедшие подземную трубопроводную систему и собравшие тепло из земли, поступают в блок теплового насоса внутри дома. Далее теплоноситель поступает к блоку теплообменника. В случае грунтовых насосов DX-серии теплоноситель поступает прямо к компрессору, минуя теплообменник. Тепло нагревает хладагент до точки кипения, превращая его в низкотемпературный пар. В открытой системе освобожденная от тепла вода далее сбрасывается в ближайший водоем или скважину.
В замкнутой системе антифризная смесь или хладагент выталкивается обратно в подземные трубопроводы, чтобы дальше собирать тепло. Обратный клапан направляет нагретый пар в компрессор, где он подвергается сжатию, уменьшается в объеме и нагревается. Наконец, обратный клапан выталкивает нагретый газ в блок конденсатора, откуда нагретый воздух поступает по воздуховодам во внутренние помещения дома. Отдав свое тепло, хладагент проходит через расширитель, где его давление и температура снижаются еще сильнее, после чего он снова направляется к началу цикла.
Рабочий цикл в режиме охлаждения
Цикл охлаждения, как правило, повторяет алгоритм работы в режиме отопления с точностью до наоборот. Посредством работы обратного клапана хладагент идет в обратном направлении: он собирает тепло из воздуха в помещении и выталкивает его наружу, в случае грунтовых насосов DX-серии – в воду или антифризную смесь. Тепло возвращается в наружный водоем или скважину при открытой системе либо в сеть подземных трубопроводов при замкнутой системе. При выработке избыточного тепла его часть может направляться для обеспечения потребностей горячего водоснабжения.
В отличие от воздушных тепловых насосов грунтовые модели не нуждаются в режиме разморозки. Ведь подземные температуры значительно меньше подвержены изменениям, чем температура воздуха, тем более что основной блок грунтового насоса размещается в помещении, таким образом, проблемы обмерзания практически не возникает.
Составные части системы грунтового насоса
Как показано на рис. 1, система грунтового насоса состоит из трех базовых компонентов: основной блок, внутренняя система воздуховодов и наружная система трубопроводов (при закрытой системе) либо скважина / водоем (при открытой системе). Грунтовые насосы могут иметь различия в конструктивной системе. В комбинированных моделях вентилятор, компрессор, теплообменник и конденсаторные трубопроводы размещаются в одном блоке оборудования. Другие модификации спроектированы в конфигурации «сплит-систем» (отдельных блоков), позволяющих встраивать их в имеющиеся системы отопления.
Рис. 1 – Основные элементы системы грунтового теплового насоса
Показатели эффективности работы грунтового теплового насоса
Как и в случае воздушных тепловых насосов, их грунтовые аналоги имеют множество модификаций, различающихся по техническим характеристикам и параметрам эффективности. Насосы типа Земля-Вода, работающие в рамках открытых систем на грунтовой воде, имеют коэффициент эффективности в режиме отопления в диапазоне от 3,6 до 5,2, в режиме охлаждения – от 16,2 до 31,1 соответственно (см. рис. 2).
Рис. 2 – Показатели эффективности грунтового теплового насоса (открытая система)
Грунтовые тепловые насосы замкнутого типа, работающие от подземных трубопроводов, имеют коэффициент эффективности при отоплении 3,1-4,9, при охлаждении – 13,4-25,8 (см. рис. 3).
Рис. 3 – Показатели эффективности грунтового теплового насоса (закрытая система)
Представленный на рисунках диапазон значений демонстрирует производительность типового ассортимента моделей грунтовых тепловых насосов. Обычно чем выше производительность, тем выше цена оборудования и соответственно стоимость сопутствующих затрат на монтаж, пусконаладку, техническое обслуживание. Чтобы иметь представление о полной стоимости покупки и ввода в эксплуатацию грунтового теплового насоса, нужно составить типовую смету затрат, адаптированную под конкретную модель оборудования. Не стоит забывать о том, что энергопотребление у различных типов грунтовых насосов может значительно отличаться: ведь оно зависит не только от мощности и производительности, но и от технологии энергоэффективности, в соответствии с которой спроектирован тот или иной тип машин.
В отличие от температуры воздуха температура земли остается более-менее постоянной, в результате чего производительность грунтового насоса меняется незначительно в зимний период. Стабильная производительность оборудования дает возможность подобрать модель грунтового насоса под потребности конкретного домохозяйства в отоплении и горячем водоснабжении.
Допустим, в случае с воздушным тепловым насосом будет совершенно нецелесообразным полностью полагаться на него в деле отопления, так как его производительность слишком зависима от погодных условий и, в частности, от уличной температуры. Грунтовый тепловой насос, как уже было сказано, подвержен температурным колебаниям значительно меньше, однако и он не в состоянии в одиночку справляться с отопительной нагрузкой.
Идеальным будет вариант, когда грунтовый насос спроектирован для обеспечения 60-70% от общей тепловой нагрузки (совокупной потребности по отоплению и горячему водоснабжению). В самые холодные зимние дни мощности грунтового насоса может не хватить, так что лучше иметь под рукой резервный источник тепла. Комбинированная работа этих двух нагревательных систем позволит полностью покрыть потребности домохозяйства в ГВС и отоплении. Системы грунтовых насосов переменной мощности c двухступенчатым компрессом способны удовлетворять все потребности в охлаждении и частично в отоплении на малой мощности, и отапливать дом в холодные зимние месяцы – на полной мощности.
На рынке России представлен широкий модельный грунтовых тепловых насосов в диапазоне по мощности от 7 кВт до 35 кВт, многие из которых комплектуются блоком горячего водоснабжения.
Что бы еще почитать?
Тепловой насос для отопления дома
Чем быстрее дорожает газ – тем больше потребителей обращаются к альтернативным способам обогрева помещения. Об одном из них и пойдет речь.
Тепловой насос – устройство, преобразующее энергию окружающей среды в высокотемпературное тепло, необходимое для обогрева помещения. Источником может являться тепло грунта, воды или окружающего воздуха. Наиболее эффективными считаются установки, использующие тепло грунта.
Типы устройств
В зависимости от источника энергии для работы компрессора, а также среды для передачи тепла, различают несколько типов оборудования.
1. Тепловые насосы, использующую энергию грунта – это «грунт-воздух», «грунт-вода». Способы отбора грунтового тепла:
• грунтовый коллектор – пластиковые трубы, диаметром 25-40 мм, уложенные ниже уровня промерзания грунта по схеме.
К сведению. Грунтовый коллектор используется на больших участках. Например, для отопления дома в 150 м² необходимо получить 7-8 кВт энергии. Необходимая длина труб коллектора, уложенных петлями, – до 600 м на площади более 300 м².
• компактный коллектор – маты, состоящие из тонких пластиковых трубок, располагающиеся ниже уровня промерзания грунта на 20 см.
• вертикальный зонд – конструкция из пластиковых труб, опускаемая в скважину на глубину до сотни метров. Скважина заливается раствором, образуя теплопроводящий монолит.
2. Грунтовые воды – продуктивный источник тепла для обогрева дома. Тепловые насосы типов «вода-вода», «вода-воздух» с высокой теплоотдачей работают за счет постоянной температуры 8-10 градусов воды из скважины.
3. Окружающий воздух – принцип действия основан на получении тепла воздуха для устройств «воздух-вода» и «воздух-воздух». Плюс – относительная дешевизна конструкции при установке небольшого по габаритам внешнего модуля, минус – меньшая универсальность по сравнению с другими источниками энергии.
Основной принцип работы
Можно рассмотреть принцип действия тепловой установки «грунт-вода» при использовании энергии земли для отопления дома:
- Жидкость-антифриз (рассол) по теплообменнику проходит к источнику (к грунту), отбирая у него примерно 4 градуса тепла, и передает его фреону, который циркулирует в контуре теплонасоса.
- Фреон проходит через испаритель, часть его испаряется и поступает в компрессор, там сжимается и нагревается.
- Горячий пар под давлением идет в теплообменник конденсатора, передавая тепло воде.
- Нагретая вода попадает в систему отопления и на горячее водоснабжение.
- Жидкий фреон скапливается на дне конденсатора и поступает назад в испаритель за счет перепада давлений.
Принцип работы основан на повторении цикла.
Плюсы и минусы
Системы отопления дома, работающие с применением теплового насоса, обладают рядом достоинств, таких как:
- экологическая чистота – принцип работы основан на полном отсутствии выделения продуктов горения в атмосферу;
- экономичность обогрева или охлаждения помещения (в кондиционерах) при низких эксплуатационных расходах – при затрате 1 кВт электричества на привод компрессора производительность тепла конденсатора около 5 кВт;
- эксплуатационная безопасность – отсутствие оборудования, работающего на взрывоопасном топливе;
- долговечность – гарантийный срок службы теплового оборудования 25 лет.
Имеются и отрицательные моменты – это полная зависимость эффективности работы установки от способа обогрева и степени утепленности дома, герметичности окон и значительность затрат на оборудование и обустройства системы.
Эффективность использования теплового насоса (ТН)
В качестве примера для сравнения можно рассмотреть экономические показатели трех жилых строений, площадью 250 м² с разными способами отопления.
Строительство утепленного коттеджа с минимальными теплопотерями и с установкой теплового насоса позволяет значительно снизить срок окупаемости системы (примерно на 12%) по сравнению с обычным домом. Также в разы уменьшаются затраты на отопление по сравнению с использование твердого топлива. Из таблицы видно, что наиболее рациональным считается использование ТН для обогрева дома с минимальными теплопотерями при установке низкотемпературной системы обогрева, например, «теплого пола».
В заключение можно сказать, что установка теплового насоса при отсутствии магистрального газа – это наиболее выгодный вариант для системы водяного или воздушного отопления небольшого, хорошо утепленного жилища.
Тепловые насосы — Vaillant
Работа в режиме охлаждения
Тепловые насосы Vaillant могут также использоваться для охлаждения дома в летние месяцы. В случае системы «рассол-вода» тепло извлекается из жилого помещения посредством системы обогрева пола и затем выпускается через коллектор в землю.
В зависимости от требуемой интенсивности охлаждения и существующей системы энергообеспечения, более подходящими могут быть системы активного или пассивного охлаждения.
Активное охлаждение
При активном изменении полярности цепи нагрева, тепловой насос может использоваться летом в качестве охлаждающего модуля. Тепло, извлекаемое из системы обогрева, затем активно подается через компрессор на источник нагрева, например, на землю.
Прежний ожижитель при охлаждении работает как испаритель. Он передает тепло из помещения на теплоноситель. Газообразный теплоноситель затем направляется в конденсатор и оттуда на теплообменник, который высвобождает на тепло, извлеченное из помещений.
Пассивное охлаждение
Если в летние месяцы температуры в помещениях превышают температуру источника энергии, тепловой насос может также работать в качестве «естественного охлаждения». Эту функцию очень легко реализовать с технической точки зрения.
При «естественном охлаждении» насос в первичной цепи включается тогда, когда не работает конденсатор. Теплопередающая среда, например, рассол, переносится на теплообменник. Там она вступает в контакт с водой для нагрева, которая имеет комнатную температуру, и затем переносится с помощью насосов цепи обогрева. При этом, температуры этих двух жидкостей теперь уравниваются. Охлажденная вода для обогрева затем циркулирует в системе обогрева, извлекая тепло из помещений.
Пассивное охлаждение экономит электроэнергию, активное — более эффективно
Оба метода — активный, а также пассивный, позволяют получать горячую воды для бытовых нужд. Пассивное охлаждение дает значительную экономию из-за низкого потребления энергии, которая необходима только для циркуляционных насосов. Однако, использование пассивного способа имеет некоторые недостатки и его эффективность не очень высокая. В частности, к концу летнего периода в земле накопилось большое количество тепла. В результате снижается теплообмен.
Принцип работы теплового насоса. Отопление дома тепловым насосом.
Система отопления дома на основе теплового насоса – достойная альтернатива «классическим» системам отопления. Что такое тепловой насос и в чем его отличие от традиционных устройств?
На фото:
Технологии будущего
По-европейски. Отопление дома тепловым насосом с каждым годом получает всё большее распространение на Западе. Европейцы ценят его за экологичность, экономичность и безопасность. Кроме того, ставка на возобновляемые источники энергии – это модная тенденция. В нашей стране эти системы отопления редкость, а некоторые домовладельцы даже не подозревают об их существовании. Нет и достаточного числа грамотных специалистов, способных проектировать, монтировать и в дальнейшем обслуживать оборудование. Но ситуация постепенно меняется…
Принцип работы теплового насоса
Холодильник наоборот. Тепловой насос – это устройство для переноса энергии от теплодатчика с низкой температурой (окружающей среды) к теплоприемнику с высокой. Представьте себе холодильник, который не выводит тепло от теплых продуктов наружу, а наоборот, нагнетает из теплый воздух из помещения в холодильную камеру.
Объясняя на пальцах, если холодильник лишить испарительной камеры и «закопать»в холодную землю – мы получим тепловой насос. А если организовать омывание его стенок водой, то нагретая жидкость может подаваться в радиаторы отопления и обогревать дом.
На фото:
Принципиальная схема устройства теплового насоса. Источник тепла – подземные воды.
Тепловой насос перекачивает низкопотенциальную тепловую энергию внешних источников в высокопотенциальное тепло для отопления дома. Затратив 1 кВт электроэнергии в приводе насоса, можно получить 3-4 кВт тепловой энергии. Существует три разновидности систем: земля-вода, вода-вода и воздух-вода.
На фото:
Внутреннее устройство насоса и компрессора.
На фото: насос F1245 от фабрики Nibe.
Достоинства тепловых насосов
Безопасность. В системах отопления на базе теплового насоса, в отличие от газового, твердотопливного или дизельного водогрейного котла, не происходит сжигания топлива. А нет горения – нет и опасности возникновения пожара. Не нужно иметь запас горючего, которое может воспламениться по той или иной причине. Потребляемая электрическая мощность оборудования невелика – по сравнению с той, что необходима для работы компрессора, испарителя, циркуляционных насосов и автоматики управления. Поэтому вероятность поражения электрическим током весьма мала. Однако установка устройства защитного отключения в цепи питания теплового насоса – в соответствии с рекомендациями производителей – все равно будет не лишней.
Экологичность. Используя естественные возобновляемые источники тепловой энергии, агрегат не наносит ущерба природе, так как нет выброса продуктов сгорания топлива в атмосферу. В этом его большое преимущество по сравнению, например, с дизельным или твердотопливным котлом.
Экономичность. Большую долю расходов на отопление обычно составляют затраты на покупку горючего – будь то газ, солярка или твердое топливо. При использовании теплового насоса эту статью расходов можно исключить: нуждаясь лишь в малом количестве электроэнергии (чуть большем, чем бытовой холодильник), он является наиболее дешевым в эксплуатации. Но изначальные затраты на установку системы отопления очень велики. Об этом – в следующей статье: «Недостатки тепловых насосов»).
В статье использованы изображения vaillant.com, nibe.eu, rosteplocom.ru
Просто о сложном: тепловой насос, принцип работы
Современный мир диктует свои условия: вопрос об использовании экологически чистых видов энергии сейчас очень важен. Поэтому все чаще мы узнаем и начинаем использовать новые технологии. Одной из них является тепловой насос, принцип работы которого мы рассмотрим в этом материале.
Тепловые насосы идеально подходят как для отопления, так и для нагрева воды, а также для кондиционирования помещения (для этого в насосе необходимо наличие реверсивного клапана, позволяющего прибору работать «наоборот»). Кроме того, они экономичны, экологичны, универсальны.
Важнейшей составляющей каждого теплового насоса является его внутренний контур, который состоит из:
- конденсатора,
- испарителя,
- капилляра,
- компрессора (работающего от электрической сети),
- терморегулятора (управляющего всем прибором),
- хладагента.
Виды и принцип работы теплового насоса для отопления
Перед тем, как выбрать подходящий насос, стоит ознакомиться с имеющимися видами и принципами работы теплового насоса для отопления.
Тепловые насосы бывают:
- грунт – вода (работают с использованием грунтового зонда),
- вода – вода (эта открытая система использует водяную скважину),
- вода – воздух (тут подразумевается использование либо зонда, либо скважины для получения воды и воздушной системы отопления помещения),
- воздух – воздух (уже из названия понятно, что в этом случае принцип работы теплового насоса для отопления основывается на использовании воздуха вне помещения и воздушной системы отопления).
Несмотря на различия в ресурсах, принцип работы теплового насоса для отопления во всех случаях практически одинаков. Насос собирает тепло с уличного воздуха, из воды или из земли и направляет его в дом. Таким образом, принцип работы теплового насоса для отопления основан на обратном цикле Карно.
Если постараться объяснить принцип теплового насоса для отопления еще проще, то получится, что насос работает как холодильник, но наоборот. То есть, холодильник убирает тепло изнутри, перенося его вовне, а тепловой насос, наоборот, забирает накопленное тепло в воде, земле или воздухе и доставляет его в ваш дом.
Где стоит использовать тепловые насосы?
Тепловые насосы, как мы уже отметили, очень экономичны. Но их можно использовать далеко не везде.
Во-первых, дом, в котором планируется использование подобного прибора, должен быть хорошо утеплен.
Во-вторых, перед установкой надо учитывать климатические условия: для регионов, где средняя годовая температура меньше 20 градусов такой прибор может быть не очень подходящим.
В любом случае, тепловые насосы – это еще один шаг к освоению новых способов отопления помещений, который быстро окупает затраты на установку и не влияет на окружающую среду.
Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks
Если вы регулярно пользуетесь тепловым насосом, вам следует менять фильтр примерно раз в месяц. Возможно, вам удастся заменить фильтр только один раз в три месяца, если вы будете запускать устройство только периодически. Следите, чтобы вентиляторы и змеевики были чистыми и свободными от мусора, а ваш тепловой насос должен проверять профессионал раз в год или два.
Общие проблемы с тепловыми насосами включают слабый воздушный поток, негерметичные или шумные воздуховоды, проблемы с температурой, использование неправильной заправки хладагента, дребезжание, скрип и скрежет.Если можете, попытайтесь определить место возникновения проблемы. Слабый воздушный поток выходит из одного регистра или все регистры имеют низкий воздушный поток? Неприятный шум исходит из воздуховодов или внутри самого теплового насоса?
Есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы определить и, возможно, устранить проблему теплового насоса, прежде чем обращаться за профессиональной помощью. Во-первых, если устройство не работает, попробуйте перезагрузить его двигатель. Проверьте систему зажигания насоса на наличие проблем и убедитесь, что у вас нет сработавшего прерывателя цепи или перегоревшего предохранителя.Проверьте термостат, чтобы убедиться, что он работает правильно. Замените фильтр, если он грязный, и убедитесь, что нет препятствий для воздушного потока. Если воздуховоды издают шум при расширении и сжатии, вы можете попробовать сделать вмятину на боковой стороне воздуховода, чтобы сделать поверхность более жесткой. Погремушки можно устранить, закрепив незакрепленные детали, и если вы слышите скрип внутри устройства, вам может потребоваться заменить или отрегулировать ремень вентилятора, соединяющий двигатель и вентилятор. Скрежетание может указывать на износ подшипников двигателя, для устранения которого потребуется помощь профессионала.
Имейте в виду, что если у вас нет склонности к механике, вам, вероятно, не стоит пытаться выполнять такого рода ремонтные работы. А поскольку тепловые насосы могут содержать опасные материалы, это еще одна веская причина для получения профессиональной помощи. Утечка химического вещества — плохая новость, и вы можете легко пораниться, взяв сломанное устройство.
Тепловой насос должен прослужить от 10 до 30 лет, а геотермальные установки — лидеры по долговечности. Фактически, некоторые компоненты геотермальных тепловых насосов могут служить даже дольше.Имейте в виду, что технология может измениться до того, как ваш тепловой насос выйдет из строя, поэтому вы можете обнаружить, что срок службы вашего теплового насоса превышает возможности технического специалиста по его обслуживанию. Новые технологии могут сделать тепловые насосы более безопасными или более эффективными, поэтому вы можете следить за новыми видами тепловых насосов.
Чтобы узнать больше о тепловых насосах, воспользуйтесь ссылками на следующей странице для получения дополнительной информации.
Первоначально опубликовано: 13 мая 2009 г.
Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks
Если вы регулярно пользуетесь тепловым насосом, вам следует менять фильтр примерно раз в месяц.Возможно, вам удастся заменить фильтр только один раз в три месяца, если вы будете запускать устройство только периодически. Следите, чтобы вентиляторы и змеевики были чистыми и свободными от мусора, а ваш тепловой насос должен проверять профессионал раз в год или два.
Общие проблемы с тепловыми насосами включают слабый воздушный поток, негерметичные или шумные воздуховоды, проблемы с температурой, использование неправильной заправки хладагента, дребезжание, скрип и скрежет. Если можете, попытайтесь определить место возникновения проблемы. Слабый воздушный поток выходит из одного регистра или все регистры имеют низкий воздушный поток? Неприятный шум исходит из воздуховодов или внутри самого теплового насоса?
Есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы определить и, возможно, устранить проблему теплового насоса, прежде чем обращаться за профессиональной помощью.Во-первых, если устройство не работает, попробуйте перезагрузить его двигатель. Проверьте систему зажигания насоса на наличие проблем и убедитесь, что у вас нет сработавшего прерывателя цепи или перегоревшего предохранителя. Проверьте термостат, чтобы убедиться, что он работает правильно. Замените фильтр, если он грязный, и убедитесь, что нет препятствий для воздушного потока. Если воздуховоды издают шум при расширении и сжатии, вы можете попробовать сделать вмятину на боковой стороне воздуховода, чтобы сделать поверхность более жесткой. Погремушки можно устранить, закрепив незакрепленные детали, и если вы слышите скрип внутри устройства, вам может потребоваться заменить или отрегулировать ремень вентилятора, соединяющий двигатель и вентилятор.Скрежетание может указывать на износ подшипников двигателя, для устранения которого потребуется помощь профессионала.
Имейте в виду, что если у вас нет склонности к механике, вам, вероятно, не стоит пытаться выполнять такого рода ремонтные работы. А поскольку тепловые насосы могут содержать опасные материалы, это еще одна веская причина для получения профессиональной помощи. Утечка химического вещества — плохая новость, и вы можете легко пораниться, взяв сломанное устройство.
Тепловой насос должен прослужить от 10 до 30 лет, а геотермальные установки — лидеры по долговечности.Фактически, некоторые компоненты геотермальных тепловых насосов могут служить даже дольше. Имейте в виду, что технология может измениться до того, как ваш тепловой насос выйдет из строя, поэтому вы можете обнаружить, что срок службы вашего теплового насоса превышает возможности технического специалиста по его обслуживанию. Новые технологии могут сделать тепловые насосы более безопасными или более эффективными, поэтому вы можете следить за новыми видами тепловых насосов.
Чтобы узнать больше о тепловых насосах, воспользуйтесь ссылками на следующей странице для получения дополнительной информации.
Первоначально опубликовано: 13 мая 2009 г.
Сколько вы экономите энергии для теплового насоса?
Тепловые насосы могут быть чрезвычайно энергоэффективной формой обогрева и охлаждения помещений при условии, что они рассчитаны, установлены и используются должным образом.
На этой странице:
- Преимущества и недостатки тепловых насосов
- Как работают тепловые насосы
- Источники энергии теплового насоса
- Энергоэффективность тепловых насосов для отопления помещений
- Мощность теплового насоса
- Размер теплового насоса
Также см. конфигурацию и установку теплового насоса.
Тепловые насосы «воздух-воздух», наиболее распространенный тип в Новой Зеландии, используют хладагент для поглощения тепла из одного помещения и передачи его в другое через теплообменник (часто ребро или змеевик).Электроэнергия теплового насоса используется только для перемещения тепла, а не для его генерации. Само отопление имеет пассивный источник энергии.
Тепловые насосы популярны в Новой Зеландии из-за их высокой эффективности и чистой энергии. Большинство из них устанавливаются для обогрева, хотя все чаще они используются и для летнего охлаждения. Некоторые местные власти предлагают стимулы для перехода на тепловые насосы с менее эффективных и более загрязняющих технологий.
Преимущества и недостатки тепловых насосов
Преимущества теплового насоса «воздух-воздух»:
- он очень эффективен при преобразовании энергии в тепло (оптимальная эффективность достигается, когда разница между температурой источника и подачи очень мала)
- более низкая стоимость единицы тепла ( кВтч) по сравнению с большинством других вариантов обогрева помещений
- он обеспечивает средний или быстрый источник тепла
- он может обеспечивать обогрев и охлаждение
- многие из них имеют таймеры, программируемые на 7 дней, а некоторые подключаются к домашнему Wi-Fi для удаленного управление через смартфон.
Недостатки тепловых насосов типа «воздух-воздух»:
- Требуется регулярное техническое обслуживание (очистка фильтра внутреннего блока) и сервисная проверка каждые 23 года
- потеря эффективности при понижении температуры ниже 67 ° C (но некоторые модели могут по-прежнему обеспечивать обогрев при температурах до -15 ° C)
- Более высокая стоимость первоначальной покупки и установки, чем у портативных обогревателей
- Распределение воздуха осуществляется с помощью вентилятора, который может вызывать сквозняки и некоторый шум
- Требуется место для установки внешнего блока
- проникновение должно производиться через защитную оболочку здания
- без нагрева во время отключения электроэнергии.
Хотя тепловые насосы являются эффективным способом отопления, установка теплового насоса вряд ли снизит расходы на отопление. В исследовании BRANZ 160 домашних хозяйств, имеющих тепловые насосы, больше людей заявили, что их затраты на электроэнергию увеличились с момента приобретения теплового насоса, чем тех, кто сказал, что их затраты на энергию снизились. Только 15% оценили эксплуатационные расходы как отличные. Жильцы сохраняют в своих домах теплее, чем раньше.
Тепловые насосы не отменяют необходимости в хорошей изоляции. В том же исследовании BRANZ (описанном в отчете об исследовании BRANZ 329) половина домохозяйств, в которых средняя зимняя вечерняя температура была ниже 18 ° C, не имела или имела плохую изоляцию.
Как работают тепловые насосы
Тепловые насосы работают по принципу работы холодильника. Хладагент течет через подключенные внутренний и внешний змеевики. В режиме нагрева, когда жидкий хладагент течет к наружному змеевику, он проходит через расширительный клапан, который вызывает быстрое расширение жидкости, превращая ее в газ. Это приводит к очень быстрому охлаждению хладагента. Затем, проходя через наружный змеевик, он может поглощать тепловую энергию из воздуха. Прежде чем он пройдет через внутренний змеевик, он проходит через компрессор, в котором газ сжимается, повышая как давление, так и температуру.По мере продвижения через внутренние змеевики газ конденсируется, выделяя скрытое тепло.
- Тепловой насос
Принципиальная схема работы теплового насоса в режиме отопления.
Источники энергии теплового насоса
Большинство тепловых насосов в Новой Зеландии — это воздушно-воздушные агрегаты. Источников тепла много, но они могут варьироваться, что может повлиять на эффективность. При понижении температуры тепловые насосы типа «воздух-воздух» могут нуждаться в размораживании и перестают обеспечивать тепло.Это делает их менее эффективными в районах с очень холодной зимой (особенно при высокой влажности).
Есть два других источника энергии, используемых для тепловых насосов:
- Тепловые насосы «земля-воздух» имеют преимущество в виде довольно постоянной температуры почвы круглый год, обычно в среднем 1215 ° C на глубине около 11,5 метров. Поэтому они обладают довольно высокой эффективностью даже в очень холодные зимние ночи. Однако их установка значительно дороже. В большинстве районов Новой Зеландии нет экстремальных климатических условий или требований к отоплению, чтобы оправдать затраты.
- Тепловые насосы «вода-воздух» Вода также является отличным источником низкопотенциального тепла, но подходит только там, где здания расположены близко к водопроводу.
Энергоэффективность тепловых насосов для отопления помещений
Поскольку тепловые насосы только перемещают тепло, а не вырабатывают его, у них очень высокое соотношение выходной мощности и потребляемой энергии. Эта эффективность тепловой энергии выражается как коэффициент полезного действия (COP), в то время как эффективность энергии охлаждения выражается как коэффициент эффективности использования энергии (EER).
Типичные бытовые тепловые насосы имеют КПД 24,5, что означает, что тепловой насос производит примерно в 24,5 раза больше тепла, чем потребляемая им электроэнергия (при оптимальных условиях). У некоторых тепловых насосов КПД достигает 5,7. Эффективность теплового насоса «воздух-воздух» снижается по мере увеличения разницы температур между источником и подачей по мере падения наружной температуры, а также снижается энергоэффективность тепловых насосов.
Тепловые насосы в настоящее время являются единственной формой отопления, помимо солнечной, где COP (обычно) больше 1, что делает их наиболее эффективной формой покупного отопления помещений, обычно доступной.
Коэффициент энергоэффективности охлаждения (EER) обычно составляет около 2,54,0, что означает, что тепловой насос производит примерно в 2,54 раза больше охлаждающей мощности, чем потребляемая им электроэнергия. У некоторых тепловых насосов коэффициент EER достигает 5,8.
При выборе теплового насоса учитывайте его основное использование. Если он будет в основном использоваться для отопления, выберите высокий COP; если в основном используется для охлаждения, выберите высокий EER.
В соответствии с Правилами об энергоэффективности (продукты, использующие энергию) 2002 года тепловые насосы, продаваемые в Новой Зеландии, должны соответствовать минимальному стандарту энергетической эффективности (MEPS), приведенному в AS / NZS 3823.2: 2013 Характеристики электроприборов — Кондиционеры и тепловые насосы Часть 2: Энергетическая маркировка и требования минимальных стандартов энергоэффективности (MEPS) .
Табличка с рейтингом энергопотребления должна быть размещена на всех новых тепловых насосах, выставленных на продажу. На этикетке указано количество звезд: чем больше звезд (из 10 возможных), тем более энергоэффективен тепловой насос. Более эффективные модели имеют более низкие эксплуатационные расходы.
Новые таблички с рейтингом энергопотребления по зонам дают оценку в звездочках (из 10 возможных) для тепловых характеристик теплового насоса.Чем больше красных звездочек, тем эффективнее будет нагревание теплового насоса по сравнению с другими моделями того же размера. Еще один отличный инструмент для сравнения разных моделей — это инструмент Rightware на веб-сайте GenLess.
Мощность теплового насоса
Тепловая мощность теплового насоса «воздух-воздух» (в отопительном цикле) обычно составляет 216 кВт для бытовых систем. Холодопроизводительность (в охлаждающем цикле) обычно примерно на 1020% меньше, чем теплопроизводительность.
Чтобы отразить изменение производительности в зависимости от температуры наружного воздуха, тепловые насосы могут иметь три номинала теплоемкости.Они основаны на стандартизированных испытаниях в лабораторных условиях.
- h2 оценивает тепловую мощность агрегата при наружной температуре 7 ° C.
- h3 оценивает тепловую мощность при температуре окружающей среды 2 ° C.
- h4 определяет тепловую мощность при температуре окружающей среды -7 ° C.
Эти характеристики позволяют выбрать подходящий тепловой насос для климатических и бытовых требований (т. Е. Расчетной температуры и тепловой нагрузки) в отдельных ситуациях.
Важно отметить, что заявленные значения COP основаны на лабораторных испытаниях на практике, общий КПД теплового насоса, вероятно, будет ниже, например.грамм. один, имеющий коэффициент COP 2,04,5, может иметь фактическую общую эффективность работы около 1,53,0 COP.
Размер теплового насоса
Правильный выбор размеров тепловых насосов имеет решающее значение для поддержания их эффективности.
Если тепловой насос слишком велик для помещения, требующего обогрева (или охлаждения):
- Системы с фиксированной скоростью будут периодически включаться и выключаться (поскольку целевая температура будет достигаться очень быстро), что неэффективно и сокращает ожидаемый срок службы блока
- системы воздуховодов будут иметь давление выше необходимого, что может вызвать утечку в воздуховодах.
Если тепловой насос слишком мал, агрегат будет работать непрерывно, пытаясь достичь заданного значения, что снижает внешнюю температуру змеевика и вызывает регулярное размораживание.
Общая рекомендация — избегать использования экстремальных годовых температур при выборе расчетных условий окружающей среды, а также избегать завышения уставок для отопления и охлаждения в помещении.
При расчете размеров теплового насоса необходимо учитывать:
- регион, расположение и ориентацию здания
- специфические местные условия
- ориентацию окон
- сезонные высокие и низкие температуры окружающей среды
- уровни изоляции
- количество и типы обитатели и их уровни активности
- солнечной энергии.
Приблизительное эмпирическое правило для определения требований к отоплению помещений:
- В старых неизолированных домах используется объем помещения 65 Вт / м3.
- В более новых домах с хорошей изоляцией используется объем помещения 5055 Вт / м3.
Канальные системы с тепловыми насосами требуют тщательного проектирования. Они могут иметь потери тепловой энергии более 30%, если воздуховоды слишком длинные и / или имеют много изгибов, или проходят через неизолированное пространство, например чердаки. Большинство систем с тепловыми насосами не имеют системы подачи свежего воздуха, а только рециркулируют воздух в помещении.Требования к вентиляции необходимо решать другими способами.
Дополнительная информация
Обновлено: 26 мая 2021 г.
Принцип работы водонагревателя с воздушным тепловым насосом
Водонагреватель с воздушным тепловым насосом — это новое поколение оборудования для горячего водоснабжения, следующее за газовыми водонагревателями, электрическими водонагревателями и солнечными водонагревателями. Именно водяное отопительное оборудование может заменить котлы. Водонагреватель с воздушным тепловым насосом — это безопасный, энергосберегающий и экологически чистый водонагреватель с преимуществами встроенного электрического водонагревателя и солнечного водонагревателя.Он может работать круглосуточно 365 дней в году. Стоимость производства такого же количества горячей воды составляет только одну четверть электрического водонагревателя, треть газового водонагревателя и половину солнечного водонагревателя. Высокая тепловая эффективность — самая большая особенность и преимущество водонагревателей с воздушным тепловым насосом. Когда энергетическая проблема становится мировой проблемой, это одно из важнейших волшебных средств для водонагревателей с воздушным тепловым насосом , превращающихся в «водонагреватели четвертого поколения». Принцип работы водонагревателя с воздушным тепловым насосом
Теплопоглощающая среда, хладагент, помещается в водонагреватель с воздушным тепловым насосом. Температура хладагента в сжиженном состоянии ниже минус 20 ° C, и существует разница температуры по сравнению с внешней температурой. Следовательно, хладагент может поглощать внешнюю тепловую энергию, испаряться и испаряться внутри испарителя, повышать температуру хладагента за счет работы компрессора в водонагревателе теплового насоса источника воздуха, а затем переводить хладагент из состояния парообразования в состояние парообразования. состояние сжижения через конденсатор.Во время процесса конверсии хладагент выделяет большое количество тепла и передается в резервную воду в резервуаре для воды, чтобы повысить температуру воды для достижения цели производства горячей воды.
Состав системы
Центральный блок горячего водоснабжения теплового насоса с воздушным тепловым насосом обычно состоит из компрессора, конденсатора, испарителя, дроссельного устройства, фильтра, резервуара для хранения жидкости, обратного клапана, соленоидного клапана, водяного клапана регулирования давления конденсации, резервуара для хранения воды и других частей.
Принцип работы водонагревателя с воздушным тепловым насосом
1. После дросселирования и сброса давления хладагента с низкой температурой и низким давлением с помощью механизма расширения он попадает в воздушный переключатель для поглощения тепла и поглощения большого количества тепла Q1 из воздуха.
2. Испарение эндотермического хладагента поступает в компрессор в газообразном виде. После сжатия он становится хладагентом с высокой температурой и высоким давлением. В это время тепло, содержащееся в хладагенте, делится на две части.Одна часть — это тепло Q1, поглощаемое из воздуха, а другая часть — это тепло Q2, которое преобразуется в электрическую энергию в компрессоре при сжатии хладагента.
3. Сжатый хладагент высокой температуры и высокого давления поступает в теплообменник и отдает тепло (Q1 + Q2) холодной воде в теплообменнике. Холодная вода нагревается до 55 ° C (до 65 ° C). ) непосредственно в изотермический резервуар для воды для хранения.
4. Экзотермический хладагент поступает в механизм расширения в жидкой форме, дросселируется и сбрасывается давление.Так что проходите без перерывов.
Что такое теплообменник?
Что такое теплообменник? Если вы хотите обогреть или охладить свой дом с помощью воздушного теплового насоса, теплообменник является жизненно важным оборудованием. Фактически, вашему тепловому насосу для работы требуются два теплообменника. Чтобы понять, почему, вам нужно изучить, как работает тепловой насос.
Что такое теплообменник?
Отопительные системы, такие как печи и котлы, сжигают топливо для производства тепла.Тепловые насосы с воздушным источником используют совершенно другой подход. Вместо того, чтобы создавать тепло, они перемещают его из одного места в другое. Когда тепловой насос настроен на обогрев внутреннего пространства, он будет отбирать тепловую энергию из воздуха снаружи и передавать эту энергию воздуху внутри вашего дома, повышая температуру внутри. Когда требуется охлаждение, процесс просто меняется на противоположный; Тепловая энергия, скрытая в воздухе внутри, собирается тепловым насосом и выводится наружу. Будь то отопление или охлаждение, тепловой насос работает по единому принципу: теплопередача.Как ни странно, по такому же принципу работают холодильники.
Понимание принципа теплопередачи
Когда вы наклоняете или наклоняете стакан, вода внутри него обычно пытается выровняться. Аналогичным образом ведет себя тепловая энергия. Он естественным образом переместится из помещения с более высокими температурами в область с более прохладными. Когда эта тенденция используется для нагрева или охлаждения помещения, область с большим количеством тепла называется источником тепла . Охлаждающая зона называется радиатором . Для обогрева вашего дома воздушный тепловой насос использует наружный воздух в качестве источника тепла, а внутренний воздух вашего дома — в качестве радиатора. Как в него вписывается теплообменник? Это технология, которая сначала извлекает, а затем высвобождает тепловую энергию.
Роль теплообменников
Для чего используется теплообменник? Тепловой насос с воздушным источником имеет два теплообменника. Первый находится во внешнем блоке. Змеевик из трубок, заполненный хладагентом, использует принцип теплопередачи для передачи тепловой энергии из воздуха.Поскольку пространство внутри змеевика заполнено жидкостью, более холодной, чем окружающий воздух, тепловая энергия втягивается в змеевик. Это нагревает хладагент так, что он переходит в газ. В этой форме хладагент попадает в дом к внутреннему блоку воздушного теплового насоса.
Внутренний блок теплового насоса содержит второй теплообменник, который обеспечивает точку перехода между более высокими температурами внутри змеевика теплообменника и относительно прохладной окружающей средой в доме.Естественно, тепловая энергия, которая переносится внутри дома, стремится к равновесию и начинает перемещаться из области с большим количеством энергии (змеевик теплообменника) в область с меньшим количеством энергии (ваш дом). Когда вентилятор направляет это тепло в воздуховоды, чтобы оно могло циркулировать по дому, хладагент охлаждается и снова конденсируется в жидкость. Затем хладагент возвращается во внешний блок, чтобы продолжить цикл по мере необходимости, чтобы поддерживать желаемую температуру внутри жилища.
Поддержание вашего комфорта
Поскольку тепловые насосы с воздушным источником энергии перемещают существующую тепловую энергию, а не производят ее, они невероятно эффективны как для обогрева, так и для охлаждения вашего дома.Как и любая механическая система, они требуют небольшого регулярного обслуживания, чтобы они работали наилучшим образом. Чтобы ваша система всегда соответствовала задаче по поддержанию комфорта в вашем доме, вы должны проверять теплообменники и другие компоненты у специалиста по отоплению и охлаждению не реже одного раза в год. Это регулярное обслуживание может предотвратить потенциальные проблемы до того, как они вызовут проблемы, повысит эффективность вашей системы и продлит срок ее службы.
Long Refrigeration позволяет легко распрощаться с заботами о техническом обслуживании с помощью нашей программы обслуживания Comfort Club.Как член клуба, вы будете получать два профилактических посещения в год: одно весной / летом, когда начинается сезон охлаждения, а другое — осенью / зимой, поскольку потребность в тепле имеет приоритет. Во время каждого технического обслуживания мы можем проверить теплообменники и другие компоненты системы, очистить стоки и заменить фильтры. Мы также будем следить за признаками предстоящих проблем и предупреждать вас о любом ремонте, который может потребоваться в ближайшем будущем. Что делать, если нужен ремонт? Члены клуба получают круглосуточный доступ к обученным на заводе техническим специалистам, способным обслуживать практически любую марку оборудования HVAC, а также 10-процентную скидку на стоимость запчастей и рабочей силы.Наш клуб Comfort Club, доступный как для частных, так и для коммерческих клиентов, обеспечивает долгожданное душевное спокойствие, поскольку помогает поддерживать бесперебойную работу теплового насоса с воздушным источником воздуха.
В Long Refrigeration мы стремимся предоставлять членам нашего сообщества первоклассные услуги по обогреву и охлаждению, которых они заслуживают. Чтобы узнать больше о тепловых насосах с воздушным источником или глубже узнать о многих преимуществах участия в нашей программе обслуживания Comfort Club, свяжитесь с нами сегодня. Мы также можем ответить на любые ваши вопросы, связанные с вопросом «Что такое теплообменник?»
Allendale Heating Company, Inc.> Геотермальная энергия> Как работают тепловые насосы
Воздушный источник, Наземный источник и
Абсорбционные тепловые насосы
Как мы обсуждали в предыдущем разделе, воздушные тепловые насосы используют вентилятор в наружном блоке для подачи воздуха через змеевики, заполненные хладагентом. Два набора этих катушек передают тепло в помещении, где тепло отводится от катушек другим вентилятором и распределяется по дому. Некоторые системы с воздушным тепловым насосом состоят из одного «упакованного» блока, содержащего оба набора змеевиков в одной коробке.Затем эту коробку устанавливают на крыше здания так, чтобы воздуховоды проходили через стену. Таким способом часто устанавливаются более крупные системы для коммерческих зданий. Домашние тепловые насосы обычно представляют собой «сплит-системы» с наружным и внутренним компонентами, установленными через стену. В зависимости от типа системы в помещении может быть один или несколько компонентов для распределения тепла.
Земляные тепловые насосы поглощают тепло от земли или подземного водоема и передают его в помещение или наоборот.Самый распространенный тип геотермальных тепловых насосов передает тепло непосредственно от земли, поглощая его через подземные трубы, заполненные водой или хладагентом. Земляные тепловые насосы, которые перекачивают жидкость по трубам, могут быть системами с замкнутым контуром или с открытым контуром . В системе с замкнутым контуром один и тот же хладагент или вода многократно циркулирует по трубам. В системе с открытым контуром вода откачивается из источника воды, такого как колодец или искусственное озеро, и когда тепло извлекается из воды, эта вода возвращается в колодец или поверхностное озеро.Затем из колодца откачивается больше воды, чтобы извлечь больше тепла.
Абсорбция тепловые насосы — это воздушные тепловые насосы, работающие на природном газе, солнечной энергии, пропане или воде, нагреваемой геотермально, а не на электричестве. Абсорбционные насосы можно использовать для крупномасштабных применений, но теперь они доступны и для больших домов. Основное различие между стандартным тепловым насосом с воздушным источником и абсорбционным насосом состоит в том, что абсорбционный насос не сжимает хладагент, а абсорбирует аммиак в воду, а затем насос малой мощности нагнетает в нее давление.Затем источник тепла выкипает из воды аммиак, и процесс начинается заново. Производители оценивают абсорбционные тепловые насосы иначе, чем стандартные тепловые насосы, используя измерение, называемое коэффициентом полезного действия (COP). Потребители должны рассчитывать на КПД выше 1,2 для отопления и выше 0,7 для охлаждения. (Мы обсудим характеристики стандартных тепловых насосов немного позже.) Воздушные, наземные и абсорбционные тепловые насосы являются наиболее распространенными типами тепловых насосов, но они не будут работать в любой ситуации.Прочтите, чтобы узнать об особых типах тепловых насосов.
Как работают геотермальные тепловые насосы ⋆ Earth River Geothermal, Inc.
Геотермальные системы — углубленный обзор
Energy 101: Геотермальные тепловые насосы
Как работает геотермальное отопление и охлаждение
В геотермальных тепловых насосах нет ничего волшебного. Геотермальные тепловые насосы в основном работают как любой другой тепловой насос. Тепловые насосы — это машины, которые используют цикл охлаждения (такой же, как в вашем холодильнике) для передачи тепла — они делают его горячим с одной стороны и холодным с другой.Зимой вы хотите, чтобы в вашем доме было жарко, а на улице — холодно, а летом — наоборот.
Особенность геотермальных тепловых насосов заключается в том, что они связаны с землей, а не с внешним воздухом. В Мэриленде температура на глубине 10 футов под землей составляет постоянные 57 градусов, что является отличной температурой для геотермальной системы. Когда на улице холодно, обычные тепловые насосы становятся все менее и менее эффективными, потому что они пытаются передавать тепло в ваш дом от холодного наружного воздуха, что неэффективно и дорого, если не невозможно.
Геотермальные тепловые насосы не имеют этой проблемы, потому что они передают тепло от относительно теплой земли с температурой 57 градусов. Кроме того, геотермальные тепловые насосы используют воду в качестве теплоносителя. Вода передает тепло в 200 раз лучше, чем воздух (воздух на самом деле является изолятором). Вуаля, благодаря соединению геотермального теплового насоса с землей теперь у вас есть сверхэффективный способ получения тепла зимой. Летом цикл хладагента меняется на противоположный, и у вас есть суперэффективный способ охлаждения вашего дома.Хорошо, может быть, здесь есть немного магии, но это хорошая магия, которая экономит ваши деньги и заставляет чувствовать себя комфортно.
Узнайте больше о геотермальных тепловых насосах из грунтовых источников, прочитав статью под названием «Геотермальное отопление и охлаждение в Мэриленде», в которой представлена геотермальная энергия на земной реке.
- Программа геотермальных технологий Министерства энергетики США: Геотермальные тепловые насосы
- Как работает геотермальная система отопления и охлаждения с водяной печью
Водяная печь — Геотермальные системы отопления и охлаждения Видео
Возобновляемые источники энергии в жилищном секторе
Геотермальные тепловые насосы работают за счет использования возобновляемой солнечной энергии, хранящейся в земле, что обеспечивает экономию до 72% затрат на отопление и охлаждение .Хотя он работает аналогично стандартному тепловому насосу, геотермальный тепловой насос обменивается теплом с землей, а не с наружным воздухом. Температура наружного воздуха может сильно варьироваться от дня к ночи или от зимы к лету, в то время как температура всего в нескольких футах от поверхности земли круглый год в среднем составляет от пятидесяти семи до семидесяти градусов по Фаренгейту.
Чтобы понять, почему это так важно, давайте рассмотрим традиционные системы кондиционирования. Чтобы охладить ваш дом, обычная система собирает тепло в помещении и выводит его наружу.К сожалению, летние температуры могут легко достигать девяноста или ста градусов, что означает, что наружный воздух уже наполнен теплом и не желает принимать больше. Процесс обмена становится все труднее и труднее. В результате обычный тепловой насос или кондиционер становится наименее эффективным именно тогда, когда вам нужно, чтобы он был наиболее эффективным.
Компания Earth River Geothermal эксклюзивно устанавливает вертикальные геотермальные системы отопления и охлаждения с замкнутым контуром
в штате Мэриленд.
Геотермальная установка никогда не видит жаркого летнего воздуха. Он собирает тепло из вашего дома и перемещает его на более прохладную землю 57 °. Не имеет значения, насколько сильно меняются внешние условия; земля остается относительно постоянной. Благодаря постоянной температуре земли геотермальный тепловой насос более чем в два раза эффективнее охлаждает любой обычный тепловой насос или кондиционер.
Как работает геотермальное отоплениеЧтобы обогреть ваш дом, обычный тепловой насос реверсирует, собирая наружное тепло из воздуха и перемещая его в помещение.К сожалению, по мере того, как зимние температуры падают, тепла для сбора становится все меньше и меньше. Опять же, процесс обмена усложняется, и тепловой насос становится наименее эффективным именно в то время, которое вам нужно, чтобы быть наиболее эффективным. Геотермальная установка никогда не видит холодного зимнего воздуха. Он извлекает из резервуара с гораздо более высокой температурой 57 °, концентрирует его и перемещает в ваш дом.
КПД геотермального теплового насоса
И в отличие от традиционной печи, которая возвращает менее 96 ¢ тепла на каждый доллар, потраченный на сжигание дорогого, загрязняющего ископаемого топлива, геотермальный тепловой насос возвращает до пяти долларов тепла на каждый доллар, потраченный на электричество.Это потому, что, в отличие от печи, геотермальный тепловой насос не вырабатывает тепло за счет сгорания — он просто собирает и перемещает его.
Теперь, когда вы знаете о преимуществах использования земли, давайте посмотрим, как это достигается. Геотермальная система использует серию подземных труб, называемых «петлей». Контур заземления устраняет необходимость в ископаемом топливе. Это сердце геотермальной системы и ее самое большое преимущество перед обычными технологиями отопления и охлаждения.
Геотермальные системы с замкнутым циклом
В системах с замкнутым контуром раствор на водной основе циркулирует через набор подземных труб из полиэтилена высокой плотности малого диаметра.Есть три основных типа замкнутых систем. Там, где пространство ограничено, используются вертикальные петли. Ну, буровое оборудование используется для бурения скважин небольшого диаметра, глубиной от ста до четырехсот футов. Горизонтальные петли обычно предпочтительнее, если доступно больше места. Трубы укладываются в траншеи длиной от 100 до 400 футов. Если поблизости есть водоем, его можно использовать для создания петли пруда. Катушки трубы просто кладут на дно пруда или озера для улавливания геотермальной энергии.
Геотермальные системы открытого цикла
Системы с открытым контуром — вариант, если вода много и мало минералов. Эти системы используют грунтовые воды из колодца в качестве прямого источника энергии.
Экологичность и экономичность
Геотермальные системы признаны Агентством по охране окружающей среды США как наиболее экологически чистая, экономичная и энергоэффективная из имеющихся технологий обогрева и охлаждения. Геотермальные тепловые насосы помогают электроэнергетическим компаниям значительно снизить пиковые нагрузки.Снижая спрос на электроэнергию, геотермальные системы уменьшают потребность в новых электростанциях, которые обычно работают на угле или природном газе. По сравнению с системой электрического сопротивления, типичный дом площадью 2500 квадратных футов с геотермальной системой может сэкономить электроэнергетической компании более девяти тонн угля в год.
Эти системы также минимизируют угрозы кислотных дождей, загрязнения воздуха, парникового эффекта и проблемы глобального потепления, напрямую связанные со сжиганием ископаемого топлива.Фактически, установка одной геотермальной установки — это экологический эквивалент посадки семисот пятидесяти деревьев или удаления автомобилей с дороги.
Как видите, есть много причин для перехода на геотермальный тепловой насос. Это самая эффективная из имеющихся систем кондиционирования. Это экологически чистый. У него самый долгий срок службы… и он обеспечивает тихий комфорт. Вот почему мы называем это умным с нуля!
Как работают геотермальные тепловые насосы
Геотермальные системы обеспечивают высокий комфорт.Точное распределение комфортного воздуха в течение всего года устраняет горячие и холодные точки. Зимой вы будете наслаждаться теплым воздухом без горячих дутьев, связанных с печами. По сравнению с воздушным тепловым насосом воздух, поступающий в ваш дом через геотермальный тепловой насос, намного теплее, и больше нет шумных уличных вентиляторов, работающих днем и ночью.
Тепловые насосы с геотермальной водой и воздухом также генерируют бесплатную горячую воду для бытовых нужд , что дополнительно снижает затраты на коммунальные услуги.
Эти системы также делают использование лучистого теплого пола рентабельным для эксплуатации — впервые — благодаря тому факту, что котлы больше не требуются.
Это особенно полезный опыт, позволяющий повысить комфорт вашего собственного дома, сократить выбросы углекислого газа и в то же время сэкономить деньги на счетах за коммунальные услуги. Каждый из наших клиентов доволен своим переходом на геотермальное отопление и охлаждение.