Типы тепловых насосов: Типы тепловых насосов для отопления: виды, преимущества и применение

Типы тепловых насосов для отопления: виды, преимущества и применение

  Вы решили качественно модернизировать свою систему отопления и добавить возможность ГВС (горячее водоснабжение) и кондиционирования, или подбираете оборудование, которое решило бы все задачи для проекта дома наилучшим образом? Естественно, Ваш выбор — тепловой насос. Альтернатив просто нет. Это энергоэффективное единое техническое решение для отопления, подогрева воды и охлаждения помещений.

  

  Первым шагом для обеспечения отопления станет важный вопрос – какой тип теплового насоса (ТН) лучше всего подходит для Ваших целей. Точнее, какой источник возобновляемой энергии наиболее рационально и экономически выгодно применить для Вашего проекта: грунт, воду или атмосферный воздух. 
 

  По этому признаку различают следующие основные типы ТН: грунтовые (грунт-вода), водяные (вода-вода) и воздушные (воздух-вода или воздух-воздух). Рассмотрим особенности применения каждого из этих типов.

 

Тепловой насос грунтовой «грунт-вода»

  В такой системе тепло извлекается из грунта, и далее передается в контур отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Температура приповерхностного слоя земли или на глубине всегда положительна, поэтому такой тип оборудования является идеальным вариантом со стабильной продуктивностью на протяжении всего года. Но реализовать проект можно при наличии некоторых предпосылок.
 

  Как работает такое оборудование, и как оно обустроено? У дома есть значительное пространство – земельный участок, где на глубину (больше, чем глубина промерзания для данного региона) укладываются трубы горизонтального коллектора. Их можно уложить в траншеи или в котлован, вырытые экскаватором. Места укладки в дальнейшем не стоит засаживать деревьями, поскольку земля здесь должна качественно прогреваться солнцем. 
 

  Если участок около дома невелик, можно бурить несколько, удаленных вглубь на 6-8 метров, вертикальных скважин; глубина (до 40м и глубже) и количество скважин зависят от геологического строения грунта.

Лучше всего подходят влажные и проходимые для бурения породы грунта. В качестве источника тепла также может использоваться пруд или водоем достаточного объема, куда для теплосъема на глубину укладываются кольца трубного коллектора. Главное, чтобы водоем зимой не промерзал на всю глубину.

Минусы

 

• Стоимость оборудования и всех установочных работ обойдется дороже, чем для водяных или воздушных тепловых насосов, но зато годичное энергопотребление – минимально по сравнению с другими типами ТН;
• Трудные монтажные работы – без опытных специалистов, которые уже устанавливали такую систему, не обойтись.

Преимущества 

• 100% покрытие нагрузок по отоплению, подогреву воды и охлаждению дома; 
• Максимальное снижение энергозатрат при использовании низкотемпературных систем отопления; 
• Стабильно очень высокий COP; 
• Тихая работа; 
• Легкое энергоэффективное управление; 
• Экологическая чистота; 
• Электро- и пожаробезопасность; 
• Безотказная работа на протяжении десятков лет.

 

  Большим преимуществом является то, что для размещения данного оборудования не нужны топочная, согласования проекта, разрешения и постоянный контроль.

 

Тепловой насос водяной — «вода-вода»

  Принцип работы: используется тепло водоема или грунтовых вод, где температура всегда положительна. Хороший вариант при такой системе, если есть неглубоко залегающие приповерхностные водные горизонты или большой незамерзающий водоем, река, море. Вода из скважин с помощью насосов подается к контуру ТН, а ее тепло передается в дом, после этого охлажденная вода сбрасывается через другую скважину. Другой вариант — вода забирается из водоема и возвращается назад в водоем в другом месте. Поэтому нужны достаточно мощные насосные установки, требуется очистка воды, а главное — чтобы был достаточным дебет воды. 

 

  Количество скважин для обеспечения нужной тепловой мощности определяет точный теплотехнический расчет. Но есть много проектов отопления для промышленных или частных объектов с использованием ТН «вода-вода».  

 

Минусы

• Энергопотребление выше, чем у грунтовых ТН, зато стоимость оборудования и работ ниже;
• За счет работы насосов, нужен периодический сервис;
• Недостатком является несовершенная пока законодательная база на использование недр для установки водяного ТН в частном доме.

Преимущества

• 100% покрытие нагрузок;
• Энергоэффективное оборудование, которое имеет высокий COP;
• Меньшая стоимость монтажа, не нужны котельные или дымоходы;
• Экологическая чистота;
• Постоянный мониторинг работы системы, удобное управление.

 

Тепловой насос воздушный — «воздух-вода»

  Окружающий воздух – неиссякаемый источник тепловой энергии. Даже при небольших минусовых температурах воздушный тепловой насос извлекает тепло из наружного воздуха и многократно преумножает его, передавая воде в системе отопления и ГВС. Расходуя 1кВт электроэнергии, мы получаем до 5 кВт тепла! Но эффективность работы теплового насоса воздух-вода зависит от наружной температуры: чем ниже температура «за бортом», тем больше энергии расходуется для извлечения нужного количества тепла. Он будет работать и при -25°C, но с гораздо низшей эффективностью. Поэтому при выборе «воздушника» учитываются климатические условия региона, среднегодовые температуры и количество морозных дней в году. 

 

  Эффективнее и рациональнее будет использовать такое оборудование с переключением на альтернативную систему – например, электронагреватель, газовый или твердотопливный котел. Устанавливая воздушный тепловой насос, при синхронизации системы с газовым отоплением достигается максимальная экономия энергоресурсов, ведь теперь котел включится всего пару дней в году. Хотя возможна и работа воздушного ТН как основного источника тепла с переключением в морозные дни на встроенный электронагреватель. Вариаций может быть много.
 

Мы хотим проконсультировать Вас

 Поэтому для таких ТН, как и, впрочем, для остальных типов, немаловажным является выбор низкотемпературных нагревательных контуров, таких как теплый пол или система фанкойлов. Здесь нет нерегулируемых конвекционных потоков, и наиболее комфортные температурные условия создаются в зоне пребывания людей, а не под потолком.

Система с фанкойлами — наиболее удачный выбор для кондиционирования помещений летом. 
 

  Отметим, что воздушник состоит из одного или нескольких блоков, причем, блок с вентилятором устанавливается снаружи дома, а внутренний тихий – компактно на стене или на полу. Существует исполнение теплового насоса со встроенным  баком для ГВС, или с отдельно стоящими бойлерами, или баками-накопителями. Воздушники с успехом используются для подогрева воды и в бытовых условиях, и для бассейна, и для производства. Могут устанавливаться и работать с радиаторами, теплым полом и фанкойлами, в каскаде для получения нужной мощности по теплу / холоду.

 

Применяются

  Для установки в частных и многоквартирных домах, офисах, лечебных и учебных учреждениях, гостиницах, пансионатах и админ. зданиях. 
 

Минусы

• Такие тепловые насосы полностью зависят от температуры воздуха на улице;
• Потребуется установка альтернативного отопления на случай очень холодных дней;
• Чем ниже температура окружающей среды (минусовая), тем больше снижается энергоэффективность системы.

Преимущества

• Более половины из всех устанавливаемых ТН – воздушные. Они применяются в новостройках и при модернизации систем отопления и ГВС; 
• У них самая низкая стоимость оборудования и монтажных работ, быстрая окупаемость. 
• Это высокоэффективное энергосберегающее оборудование с высоким COP;
• Нет особых требований по размещению внутренних и наружных блоков;
• Монтаж простой и быстрый;
• Они интегрируются в существующую схему отопления и ГВС, 
• Управляют работой нескольких контуров отопления и дополнительным котлом или нагревателем.

 

Тепловой насос воздушный — «воздух-воздух»

  Как работают модели типа ‘воздух-воздух‘? Тепло наружного воздуха от внешних блоков передается хладагенту, циркулирующему в замкнутом контуре, а от него — воздуху, который далее подается в каждое помещение через внутренние настенные / напольные блоки фанкойлов. По комфортности, такие установки проигрывают схемам «воздух-вода». 

Применяются

  Они больше подходят для помещений с временным пребыванием людей – для дач или загородных коттеджей, производственных участков, складов или коммерческих помещений. 

Минусы

• Более энергозатратны и создают шум;
• Для подогрева воды используются дополнительные модули;
• Не интегрируются в схемы с другими источниками тепла;
• Потоки воздуха неравномерно могут прогревать нужные зоны помещений;
• Требуют более длительной работы, т. к. оборудование не обладает инерцией.

Преимущества

• Быстро прогревают помещение;
• Самая низкая стоимость оборудования и монтажа;
• Нет нужды подстраиваться под окружающие возможности: не нужен водоем, не надо бурлить к грунтовым водам, не нужно подбирать підходящий грунт;
• Быстрая окупаемость;
• Работа на кондиционирование летом.

 

Производители тепловых насосов, мирового качества

  
     Испанцы от бренда Hitachi                    Англичане от MyCond                 Англичане от Mitsubishi Electric
 

Правильный выбор

  Если необходимы максимум комфорта, стабильная продуктивность на протяжении всего года и наименьшие эксплуатационные затраты, а следовательно, и минимум подводимой к дому энергомощности – это грунтовые тепловые насосы. Но для реализации этого проекта нужно выполнение условий, перечисленных выше, где стоимость работ сопоставима со стоимостью оборудования.
 

  Судя по статистике уже реализованных в мире проектов – для большинства объектов подходит именно воздушный тепловой насос «воздух-вода». Это минимальные капиталовложения при максимальной функциональности и оптимальных энергозатратах. Нужно только правильно подобрать модель. Учитываются характеристики здания, нужные функции (отопление, ГВС, кондиционирование), необходимая температура в системе отопления (для теплого пола +35…+45 °C, для радиаторов до +65…+80°C), нужное количество горячей воды, возможность присоединения других источников тепла (солнечных коллекторов, котлов) и прочие условия. В любом случае, подбор теплового насоса согласовывайте со специалистами.
 

  Итог – какой тип теплового насоса выбрать зависит от Ваших возможностей, особенностей окружающей среды и климата, пожеланий.

 

Похожие статьи и материалы

Что такое тепловой насос и как он работает?

Отопление частного дома

Тепловые насосы – новый стандарт комфорта

Типы тепловых насосов, какие бывают тепловые насосы?

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

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

Де замовити теплові насоси в Києві?

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

Ми пропонуємо теплові насоси Нitachi в Києві за цінами виробника

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

Виды и описание тепловых насосов, их преимущества и недостатки

Поиск альтернативных источников тепловой энергии не перестает быть одним из первостепенных направлений на сегодняшний день.

Использование данного рода обогревательного оборудования не влечет за собой никаких вредных выбросов в атмосферу, почву или водоем, что в настоящее время выходит на первый план.

Рассмотрим технические характеристики, виды и принцип действия тепловых насосов.

Посмотрите видео о тепловых насосах

Сфера использования и устройство тепловых насосов

Спектр задач, выполняемых тепловым насосом самый разнообразный, его можно использовать и для обогрева всей площади конкретного объекта, и для обогрева определенных элементов конструкции здания, например, полов. Работа оборудования основана на взаимодействии тепловой энергии с хладагентом через теплообменник, сопровождающиеся образованием горячего газа, который, в свою очередь, отдает энергию жидкости, циркулирующей по отапливаемой площади.

Виды тепловых насосов по принципу действия

Представленные на современном рынке насосы подразделяются на несколько видов по типу используемой среды переносящей тепло – это жидкостные, воздушные и грунтовые.

1. Система «земля-вода» и «земля-воздух» – грунтовые тепловые насосы

Земля прекрасно аккумулирует энергию, полученную от солнечного излучения, что стало основой для построения обогревательной системы. Итак, тепло накопленное почвой, передается элементами обогревательной конструкции с использованием воздуховода или водопровода.

Установка коллектора происходит глубоко в земле, а теплоноситель постоянно циркулирует. Температура, поступающей энергии в этом случае крайне низкая, ее не хватит для полноценного обогрева дома, но этой температуры хватит, чтобы хладагент начал производить газ. Повышение степени его нагрева происходит за счет роста давления путем сжатия в компрессорном механизме. Теперь, переданной энергии от хладагента к теплоносителю вполне достаточно для обеспечения качественного обогрева нужной площади.

Преимущество такой системы заключается в круглогодичном источнике тепла, ведь температура грунта, как известно, в любое время остается постоянной на определенной глубине.

К недостаткам можно отнести:

· существенные затраты на произведение работ по оснащению необходимого объекта конкретным оборудованием;

· внушительные размеры, занимаемые всеми элементами системы на участке;

· невозможность высадки различного рода растений в связи с негативным влиянием работы системы на их здоровый рост, а также можно столкнуться с определенными проблемами при устранении каких-либо неполадок в работе системы.

2. Система «воздух-воздух» и «воздух-вода» – воздушные тепловые насосы

Принцип действия заключается в заборе воздуха из окружающей среды для последующего нагрева. В состав системы включены нагнетатель давления хладагента, способствующий распространению его по сомкнутой цепи и вентилятор, обеспечивающий поступление воздуха.

Переход фреона из жидкого состояния в газ сопровождается повышением температуры до 60 градусов. В испарителе с газом происходит обратный процесс, он изменяет агрегатное состояние на жидкость. Полученное тепло через вентиляционную систему равномерно распределяется по соответствующим участкам обогрева. Но воздушные насосы, как правило, не используются в качестве индивидуальных отопительных систем в связи с недостаточной вырабатываемой мощностью. Поэтому их целесообразней использовать как дополнительные источники тепла.

К преимуществам воздушных насосов можно отнести следующие эксплуатационные свойства:

· нагрев теплоносителя происходит непосредственно внутри отапливаемого объекта, что значительно уменьшает временные и энергетические затраты требуемые для достижения нужной температуры;

· управление системой может осуществляться удаленно, что позволяет пользователю включать отопление объекта заблаговременно, функция очень актуальна для загородных домов.

К недостаткам можно отнести:

1. Неприспособленность оборудования для работы в регионах с суровыми температурными показателями, так как нормальное функционирование комплекса осуществляется в основном в диапазоне температур от – 15 до +20 градусов, а также при установке вспомогательных теплоизоляционных элементов. Но есть и более морозостойкие системы, которые могут справляться со своей задачей и при температуре окружающей среды до – 30 градусов.

2. При установке мощных тепловых воздушных насосов, внешний теплообменивающий элемент которых имеет весьма значительные габариты и существенный вес, за счет чего может возникнуть необходимость в заливке монтажной площадки бетоном. Оборудование, располагающиеся в специальном помещении довольно шумно работает и способно передавать механические колебания на другие объекты.

3. Система «вода-воздух» и «вода-вода» – водяные насосы

Систему целесообразно устанавливать при наличии неподалеку незамерзающих текущих водоемов или подземных вод. Оборудование представляет собой совокупность трубопроводов, размещенных по дну водного объекта. По ним за счет работы насоса к испарительному блоку проходит теплоноситель, вся накопленная энергия поступает во внутренний контур. Образующийся в результате кипения фреона газ направляется в блок конденсации.

Далее осуществляется нагревание воды или воздуха, которыми непосредственно будут отапливаться помещения объекта. Изложенный принцип работы характерен для теплового насоса закрытого типа, в котором переносчик тепла после передачи энергии в дом возвращается обратно в трубопроводы, расположенные в водоеме. Насос открытого типа предполагает наличие двух рядом размещенных скважин глубиной достаточной для контакта с подземными водными течениями. Во вторую скважину осуществляется слив остывшей после отопления воды. Следует отметить, что такой насос очень сильно зависит от глубины пролегания грунтовых вод, которая может изменяться с течением времени.

Минус такой системы обусловлен недостаточным нагревом теплоносителя и малым уровнем давления в системе. В связи, с чем совместно с ней устанавливаются дополнительные отопительные элементы.

Плюсы:

· низкое потребление электроэнергии при эффективном обогреве;

· расположение основного оборудования за пределами объекта.

Заключение

Итак, установка теплового насоса не всегда является рациональным решением при необходимости отопления дома ввиду большого количества условий, которые влияют на эффективную производительность. В холодное время года можно значительно потратиться на оплату электроэнергии. Ведь чем ниже температура окружающей среды, тем больше электричества потребуется для достижения необходимой температуры в помещении.

Качество обогрева напрямую зависит от степени тепловой изоляции всего объекта, то есть при монтаже данного оборудования следует также позаботиться о дополнительной теплоизоляции стен, потолка и пола, так как от качества утепления зависят расходы на отопление.

Таким образом, вопрос о приобретении тепловых насосов весьма неоднозначный, так как их эксплуатация в тех или иных условиях не всегда дает ожидаемый результат.

        Поделиться:

Тепловые насосы: устройство, принцип действия и виды конструкций

Тепловой насос — это высокотехнологичное устройство, позволяющее использовать тепловую энергию грунта, воздуха и воды для обогрева дома и кондиционирования воздуха. Любая среда с температурой выше 1°С обладает определенным количеством тепловой энергии, которую при должной организации процесса можно эффективно использовать в быту и на производстве.

Потолочные обогреватели встраиваемые и не стандартные

Греющие накладки для предотвращения обледенения пешеходных зон

Встраиваемые потолочные нагреватели для подвесных потолков Армстронг

В России тепловые насосы пока не получили широкого распространения, хотя активно используется оборудование с аналогичным принципом действия — холодильники и кондиционеры. А вот в Швейцарии и других европейских странах отопление зданий с помощью геотермальных тепловых насосов — дело привычное.

Принцип действия и эффективность теплонасосов

Принцип работы такого оборудования базируется на общеизвестном цикле Карно. По сути, тепловой насос — это не что иное, как холодильник наоборот. И устройство, и даже внешний облик этих приспособлений схожи. Разница лишь в том, что холодильник морозит внутри и отдает тепло наружу, а тепловой насос напротив забирает тепло из почвы, воды или воздуха и поставляет его в дом. С его помощью 2/3 энергии, требуемой для отопления, можно получить из природы абсолютно бесплатно, а оставшуюся 1/3 — придется затратить на перекачку жидкости в насосе.

Практика использования тепловых насосов показывает, что их применением позволяет добиться 70% экономии средств, необходимых на обогрев дома, если сравнивать с обычным способом отопления. Устройство собирает тепловую энергию из окружающей среды и поставляет ее в дом, при этом затрачивая на работу 1 кВт энергии, вырабатывая — 3…4 кВт. Выгода очевидна! К тому же на базе данного приспособления можно не только наладить отопление и горячее водоснабжение в доме, но и обеспечить кондиционирование — нагрев и охлаждение воздуха в помещениях.

Устройство и суть работы теплонасоса

Внутренний контур устройства состоит из:

• конденсатора;
• испарителя;
• капилляра;
• сетевого компрессора;
• управляющего терморегулятора;
• хладагента.

Мы разобрались, что принцип действия теплового насоса заключатся в сборе низкопотенциальной тепловой энергии и передаче ее теплоносителю с более высокой температурой. По сути, происходит следующее:

• в трубопровод, расположенный в грунте (воде, воздухе), поступает теплоноситель и подогревается;
• попадая в теплообменник (испаритель), теплоноситель передает накопленную энергию на внутренний контур системы;
• хладагент, нагреваясь в испарителе, преобразуется в газ, а затем, попадая в компрессор, сжимается под высоким давлением, при этом его температура повышается еще сильнее;
• нагретый газ попадает в конденсатор и передает тепло теплоносителю отопительной системы;

после чего остуженный хладагент в жидком виде поступает обратно в систему.

Как видно, суть работы теплонасоса проста, при этом эффективность его использования высока.

Типы тепловых насосов

Нас окружают разные природные среды, поэтому существуют насосы, способные черпать тепловую энергию из разных источников. Различают несколько типов оборудования:

• «грунт-вода»;
• «вода-вода»;
• «вода-воздух»;
• «воздух-воздух»;

Каждая конструкция имеет свои уникальные особенности:

1.

«Грунт-вода»

Получение тепловой энергии из грунта считается наиболее эффективным для данного вида альтернативного отопления. Уже в 5 метрах от поверхности земли температура почвы достаточно постоянна и практически не подвержена изменениям погоды. В насосе, работающем по принципу «грунт-вода», используются теплопроводящие зонды. Теплоносителем выступает специальная жидкость — рассол, имеющий экологически безопасный состав. Контур насоса выполняется из прочных пластиковых труб, которые могут быть размещены вертикально или горизонтально.

Вертикальное размещение предполагает использование скважин (50…150м) и специальных глубинных зондов, так как температура глубоко под землей всегда выше и устойчивее, чем на поверхности. Второй способ размещения контура рассчитан на горизонтальную закладку труб недалеко от поверхности, но на приличной площади (25…50 м²/1 кВт). При этом земля, отведенная под контур коллектора, становится непригодной для сельскохозяйственного использования. На этой площади можно лишь разбить газон или клумбу. Поэтому в большинстве случаев предпочтение отдается вертикальному контуру.

2. «Вода-вода»

Благодаря относительной стабильности температуры воды на большой глубине использование тепловых насосов данного типа весьма эффективно. Источником рассеянной тепловой энергии могут выступать открытые водоемы, грунтовые и промышленные сточные воды. Конструктивно насос «вода-вода» подобен устройству первого типа. Наименее затратным считается сооружение приспособления, черпающего энергию из открытого водоема. В таком случае трубы с теплоносителем, снабженные утяжелителем, просто погружаются в воду на необходимую глубину. Может потребоваться также организация водосборного колодца.

3. «Воздух-вода»

Несколько менее эффективный тип теплового насоса, чем первые два, но универсальный и простой в монтаже. Для его установки не потребуется производить сложные земляные работы, оборудование можно разместить прямо на крыше здания. Его преимуществом является возможность повторного использования тепла, покидающего обогреваемые помещения. Для компенсации недостатка мощности зимой обычно предусматривается альтернативное отопление.

4. «Воздух-воздух»

Победитель в соотношении «затраты-эффективность», так как не требует произведения сложных работ по созданию традиционной отопительной системы. Тепловой насос такого типа работает как перевернутый кондиционер: отбирает тепловую энергию у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, а затем отдает ее в дом. Как бы абсурдно это не озвучило, но греть дом предлагается за счет холодного уличного воздуха. Ведь, в действительности, даже очень холодный воздух обладает приличным запасом тепловой энергии.

Вариативность и высокая эффективность тепловых насосов привела к их быстрому распространению в развитых странах.

Читайте также:
Тепловые насосы: достоинства, недостатки и перспективы применения в России
Тепловой насос своими руками: особенности сборки системы, окупаемость

Большие настенно — потолочные нагреватели промышленные

Инфракрасные потолочные обогреватели для потолков любого типа под заказ

Виды тепловых насосов

Сегодня на смену традиционным технологиям отопления все чаще приходят альтернативные источники. При этом применяется разное оборудование, но именно тепловые насосы обретают все большую востребованность на рынке. Речь идет об уникальных по ряду характеристик агрегатах, которые могут использовать в качестве тепловой энергии тепло из воды, воздуха или земли. Продуктивность тепловых насосов реализована на очень высоком уровне, а получаемое с их помощью тепло в несколько раз превосходит использованное при этом электричество.

Обратите внимание. При выборе теплового насоса необходимо учитывать не только нюансы поставленной задачи, но и техническую возможность размещения того или иного оборудования.

Воздушные и водяные насосы

Принцип работы воздушных установок основан на заборе тепла из окружающего воздуха. Оборудование такого типа обладает довольно компактными габаритами и не нуждается в прокладке большой трубопроводной магистрали. Хотя при значительных перепадах воздуха возможно определенное снижение эффективности их функционирования. Аналогичная ситуация наблюдается при сильном снижении температуры воздуха. Воздушные насосы идеально подходят для задействования в рамках системы рекуперации.

Контур водяного теплового насоса размещается на дне водоема. А эффективность работы оборудования не зависит от каких-либо внешних условий. Возможно обустройство системы на основе одной или нескольких подземных скважин (с доступом к грунтовым водам). Технология характеризуется высоким показателем годовой эффективности.

Важно. При выборе установки лучше довериться мнению специалистов и учесть при этом все их рекомендации. Только в этом случае агрегат порадует длительной, безотказной и абсолютно незатратной для бюджета работой.

Грунтовые тепловые насосы

В этом случае теплообменник размещается в грунте. Его установка возможна вертикально или горизонтально. В первом случае необходимо обустройство специальных скважин, а сама технология имеет ряд преимуществ. Ведь на большей глубине возрастает эффективность работы насоса. Причем без серьезного повышения при этом затрат на электроэнергию.

Горизонтальное размещение предполагает укладку труб параллельно земле ниже уровня ее промерзания. Такая система характеризуется стабильностью выдачи тепла и не требует значительных буровых работ. Хотя при дальнейшем использовании территории над уложенной магистралью необходимо соблюдать ряд определенных ограничений.

Важно. Вне зависимости от типа установки ее ресурс рассчитан на многолетнюю эксплуатацию. Само оборудование в процессе работы не доставляет пользователю даже наименьшего дискомфорта.

Преимущества тепловых насосов

Среди них:

• Простая эксплуатация без необходимости какого-либо обслуживания;
• Экономичный расход электроэнергии со значительной отдачей тепла при этом;
• Неприхотливость в отношении эксплуатационных условий на объекте;
• Отсутствие серьезных требований к вентиляции и пожарной безопасности;
• Беспроблемная эксплуатация на обогрев и охлаждение с возможностью легкой смены рабочего режима.

И помните. Тепловой насос абсолютно безопасен для природы и человека. В этом заключается одно из главных его преимуществ.

Типы тепловых насосов: как выбрать свой?

Воздушный тепловой насос

Основной источник энергии, как понятно из названия, воздух. Но как можно получить тепло, когда температура того же воздуха за окном в отдельные периоды года может достигать -15 °С, а то и ‑25 °С? Ответ прост. Даже при таком жестком «минусе» за окном наша прекрасная планета Земля обладает значительным запасом тепловой энергии. Если бы не этот фактор, то мы бы с Вами лично стали свидетелями того, как Мэнни, Сид и Диего (надеюсь, все помнят этот мультфильм) спасают человеческого детеныша, который отбился от племени. Да-да, было бы что-то похожее на ледниковый период… Ну да ладно, мы немного отвлеклись. Итак, тепловой насос передает энергию в систему отопления дома, предварительно собирая её буквально из воздуха и концентрируя в себе. Таким образом, при все том же жестком «минусе» за окном (-15°С…-25°С), из крана у нас может течь вода с температурой +45 °С, а то и +80 °С – всё зависит от нашего желания.

Естественно, чем теплее будет вода, тем больше придется за это заплатить из собственного кошелька. В виду этого самыми оптимальными тепловыми насосами являются те, которые выдают температуру +45 °С, а то и еще меньше. В конце концов, Вам же не заваривать чай под струей воды из крана! К таким системам можно зачислить:

• теплый пол;
• теплые стены;
• фанкойлы.

Кстати, комбинируя фанкойл с тем же тепловым насосом, можно получить два в одном: и систему отопления, и систему кондиционирования.

Характерная особенность теплового насоса воздушного типа – падение мощности при снижении температуры за окном. Поэтому, прежде всего, советуем определиться, какие именно надежды Вы на него возлагаете.

Если в приоритете максимальная экономия, минимальные финансовые затраты и повышенная окупаемость, то такой тепловой насос прекрасно вписывается по всем пунктам.

Если же Вы хотите иметь стабильную температуру в доме независимо от погодных условий, советуем присмотреться к водяным или грунтовым тепловым насосам.

 

Водяной тепловой насос

Значительным преимуществом теплового насоса данного типа является, прежде всего, низкая установочная мощность. Соответсвенно, оборудование работает более стабильно даже при колебаниях температуры воздуха. Закономерно, что этот фактор довольно положительно влияет на экономию средств при снабжении дома электроэнергией.

Но, в то же время, особенности функциональности оборудования порядком ограничивают возможности применения такого теплового насоса. В холодное время года водоемы замерзают. Чтобы это не влияло на работу оборудования, нужно будет пробурить довольно значительныеуглубления. При этом скважины более 20 м уже являются нецелесообразными, так как насосу требуется очень большая мощность, дабы совершить забор энергии. Этот фактор вполне может свести на «ноль» всю возможную экономию.

Помимо прочего, желательно, чтобы дом находился в непосредственной близости от водной артерии. В таком случае можно будет вести речь о стабильно высоком уровне воды в скважине и сбросе отработанной воды.

К сожалению, на данный момент в Украине довольно сложно получить разрешение соответственных инстанций на использование природных ресурсов. В виду этого, при установке водяного и грунтового насосов могут возникнуть проблемы с легализацией их функционирования.

 

Грунтовой тепловой насос

Несмотря на трудности с легализацией, наш народ не отказывается от применения тепловых насосов, которые черпают энергию из земли. Поэтому их также стоит рассмотреть.

Итак, на сегодня в нашей стране наиболее активно используются грунтовые тепловые насосы с глубиной бурения до 50 м.

В качестве позитивной стороны особенностей эксплуатации следует упомянуть минимальную зависимость от природных колебаний температуры. Соответственно, в виду этого мы можем вести речь о низкой установочной мощности, благодаря чему значительно снижается стоимость подвода электроэнергии.

Но, естественно, стоит упомянуть и негативные моменты. К примеру, цена бурения скважины может не уступать в стоимости самому тепловому насосу.  Что, в свою очередь, довольно сильно влияет на срок окупаемости затраченных финансов.

Так что внимание на данный тип грунтового насоса стоит обратить, прежде всего, если при выборе системы отопления речь идет о затратах на проведение электрической сети к дому.

 

Какой тепловой насос выбрать в итоге?

В 9/10 вариантов это – воздушный тепловой насос. Рассматривать водяной и грунтовой типы стоит в том случае, если имеет место специфическое расположение объекта, либо остро ставится вопрос цены подключения к электросети.

 

АНАЛИЗ ТИПОВ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Нифонтова Л.С.¹, Руди Д.Ю.¹, Халитов Н.А.¹, Нурахмет Е. Е.¹, Руденок А. И.¹, Шарков Н.В.¹ Бубенчиков А.А.²

¹Магистрант, ²Кандидат технических наук, Омский государственный технический университет

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №16-08-00243 а

АНАЛИЗ ТИПОВ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Аннотация

В работе рассмотрены типы тепловых насосов, классифицируемые по принципу работы и используемым источникам низкопотенциальной теплоты. Так же проведен анализ типов тепловых насосов, при этом учитывались условия Омского региона. Целью данной работы являлся выбор наиболее подходящего для условий Омского региона типа теплового насоса. Данный анализ позволил сузить круг исследуемых тепловых насосов. По результатам анализа выбран тип теплового насос для дальнейшего исследования. В дальнейшем планируется исследование работы выбранного для Омского региона типа теплового насоса.

Ключевые слова: тепловой насос, источник низкопотенциальной теплоты, Омск.

Nifontova L.S.¹, Rudi D.Yu.¹, Khalitov N.A.¹, Nurakhmet Y.Y.¹, Rudenok A.I.¹, Sharkov N.V.¹, Bubenchikov A.A.²

¹Undergraduate student, ²PhD in Engineering, Omsk State Technical University

ANALYSIS OF THE TYPESHEAT PUMPS

Abstract

The article considers the types of heat pumps, which are classified on the principle of work and used low-grade heat source. Types of heat pumps analyzed, taking into consideration the condition of Omsk region. The aim of this article is choice heat pump the most appropriate for conditions Omsk region. This analysis allowed to narrow the range of the investigated heat pumps. According to the analysis results the type of heat pump was choice for future investigation. Further it is planned study the work chosen for the Omsk region heat pump type.

Keywords: heat pump, low-grade heat source, Omsk.

В настоящее время разработка устройств, использующих нетрадиционные источники энергии такие как: энергию ветра, воды, солнца, геотермальную энергию, а также тепловую энергию, содержащуюся в воде, воздухе и земле, актуальна среди ученых во всем мире [1-3]. Одним из таких устройств являются тепловые насосы.

Тепловой насос представляет собой машину, реализующую обратный термодинамический цикл, в результате чего осуществляется перенос теплоты от менее нагретых тел к более нагретым. По принципу работы тепловые насосы можно разделить на сорбционные и парокомпрессионные

В сорбционных тепловых насосах сорбент при помощи термохимических процессов поглощает рабочий агент с выделением теплоты – процесс сорбции. А затем, с поглощением теплоты из сорбента выделяется рабочий агент – процесс десорбции. Для работы такого теплового насоса необходимо располагать тремя внешними источниками теплоты: греющий источник, источник низкой температуры, для охлаждаемого элемента установки, и окружающая среда. Использование дополнительного источника теплоты делает такой вид насоса более затратным по сравнению с парокомпрессионным [4].

Парокомпрессионные тепловые насосы можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров. В первом циркулирует антифриз, который собирает теплоту из окружающей среды, данный контур так же называется внешним. Второй представляет собой цикл теплового насоса, в котором циркулирует хладагент. Он отбирает теплоту внешнего теплоносителя, испаряясь при низкой температуре, и отдает теплоприемнику, конденсируясь при высокой температуре. Третий контур является внутренний контуром, по которому циркулирует теплоприемник, например вода систем теплоснабжения [5].

Рис. 1 – Принципиальная схема теплового насоса: И – испаритель;

К – компрессор; КД – конденсатор; РВ – регулирующий вентиль

Тепловые насосы так же можно классифицировать по источникам низкопотенциальной теплоты, которые в свою очередь могут быть естественного и искусственного происхождения. Естественными источниками могут служить наружный воздух, подземные воды, грунт, солнечная энергия, поверхностные воды, такие как река, озеро, море. К искусственным источникам теплоты относят сбросные воды, вытяжной воздух систем вентиляции и так далее.

В воздушных тепловых насосах воздух продувается через испаритель, отдавая тепло холодильному агенту. Холодильный агент, проходя через конденсатор отдает тепло воде, которая используется для отопления. Наружный воздух как источник низкопотенциальной теплоты для тепловых насосов является очень доступным ресурсом. Однако коэффициент теплоотдачи воздуха очень низок, а при изменениях его температуры в большом диапазоне, достигая отрицательных значений, эффективность теплового насоса сильно снижается [6]. Исходя из этих соображений, можно сделать вывод, что данный тип теплового насоса самый лучший выбор для условий Омского региона.

Рис. 2 – Воздушный тепловой насос:

1 – отопительный прибор; 2 – тепловой насос; 3 – испаритель

 

Тепловые насосы, которые используют воду в качестве низкопотенциального источника теплоты, так же подразделяются на два типа: открытый и закрытый.

Рис. 3 – Водяной тепловой насос открытого (а) и закрытого (б) типов:

1 – отопительный прибор; 2 – тепловой насос

Особенностью открытого типа является то, что вода из скважины или водоема поступает непосредственно в испаритель. Благодаря этой особенности монтаж и эксплуатация являются наиболее экономичными [7-8]. Однако в реальных условиях данная система сталкивается с многими проблемами. Необходимо учитывать требования местной администрации в вопросах организации сточных вод. Сильная загрязненность источника так же играет свою роль, быстрое загрязнение теплообменников приводит уменьшению их эффективности. Эксплуатационные затраты на отвод и подвод воды, работу обустройство скважин и колодцев для тепловых насосов имеют высокую стоимость. Большим потенциалом, за счет высокой температуры обладают промышленные водостоки, воды обратных систем охлаждения промышленных предприятий, а так же канализационные неочищенные и очищенные сточные воды. Однако для такого рода систем необходимо проектировать индивидуальные теплообменные поверхности и учитывать излишнюю загрязненность источника [9].

В закрытом типе на дно водоема укладывается контур, по которому циркулирует антифриз, и протягивается до места установки теплового насос. При монтаже такого типа теплового насоса проводится минимум земляных работ, что делает его достаточно экономичным. Однако имеются требования по минимальной глубине и объему водоема для конкретного региона. Установка данного типа имеет смысл при наличии поблизости непромерзающего водоема. [7-8].

Таким образом для реализации теплового насоса, отбирающего теплоту у воды, необходимы либо большие затраты на очистное оборудование, либо, находящийся рядом со зданием, достаточно глубокий водоем, что является частным случаем. В связи с этим типы тепловых насосов, использующие воду в качестве низкопотенциальной теплоты, не подходят для повсеместного использования на территории Омского региона.

Тепловые насосы, использующие теплоту земли в качестве источника можно разделить на три типа по виду теплообменника: горизонтальный, вертикальный, корзина и спираль.

Горизонтальные геотермальные тепловые насосы отнимают теплоту с помощью грунтового теплообменника уложенного горизонтально в земле и называемого коллектором. Коллектор размещается кольцами или извилисто на глубине ниже промерзания грунта (2-2,2 м в Омске). При этом расстояние между трубами составляет не менее 0,7–1 м [6]. Следовательно, Данный тип теплового насоса нуждается в больших по площади земляных работах. Поэтому для Омского региона горизонтальный тепловой насос не является целесообразным.

Рис. 4. Горизонтальный (а) и вертикальный (б) теплообменники:

1 – отопительный прибор; 2 – тепловой насос

 

Вертикальный теплообменник представляет собой трубную систему, в виде U-образного колена, погруженную в скважину. Глубина скважины варьируется в пределах 20–120 м. Антифриз переносит теплоту земли с глубины, циркулируя по трубам. На глубине более 10 – 15 м. грунт имеет постоянную температуру в течение года равную примерно 8 – 10 °С. Достоинствами такой системы являются ее компактность и относительная дешевизна и быстрота процедуры бурения [7].

Вертикальный теплообменник можно так же применять в сваях сооружений, что уменьшает себестоимости бурильных работ. Учитывая, что в городе свободной площади земли очень мало, такой вариант может быть очень выгодным для Омского региона.

Отдельно классифицируются теплообменники типа «Корзина» и «Спираль». Они объединили в себе свойства горизонтальных теплообменников и способ установки вертикальных теплообменников [10]. Такой тип теплообменника не требует глубокого бурения скважин и одновременно использует меньшую площадь, в сравнении с горизонтальным коллектором. Поэтому он может быть очень выгодным для использования на территории Омского региона. Однако для «тепловых корзин», при высоком уровне грунтовых вод, нужно выполнять водопонижение, которое требует специального оборудования и соблюдения технологии. [11].

Для спирального теплообменника, в случае, когда грунт песчаный или имеются грунтовые воды, что бы уменьшить вероятность обрушения или оплывания скважины используют обсадные трубы. Однако скважина в грунте для установки такого теплообменника почти всегда производится при помощи спирального бура. Минимальные глубина скважины для спирального теплового насоса составляет пять метров [12].

Рис. 5 – Геотермальный теплообменник типа «Корзина»

Выводы и заключения.

Поскольку не всегда бурение скважин на большую глубину может оказаться выгодным, теплообменники типа «Корзина» и «Спираль» кажутся наиболее выгодными для условий Омского региона. Однако глубина промерзания на территории Омского региона больше по сравнению с Европейской частью России, где такие тепловые насосы получили большее распространения. Поэтому эффективность такого теплообменника может оказаться ниже для территории Омского региона.

Таким образом, для отопления в условиях Омского региона может подойти тепловой насос, как с вертикальным теплообменником, так и с теплообменниками типа «Корзина» и «Спираль». В дальнейшем я собираюсь исследовать данный вопрос подробнее.

Литература

1. Бубенчиков А.А., Николаев М.И., Киселёв Г.Ю., Есипович Н.В., Феофанов М.К., Шкандюк Д.О. Возможность применения солнечной энергии на территории россии и омской области // Современная наука и практика. 2015. № 4 (4). С. 85-89.
2. Бубенчиков А.А., Артамонова Е.Ю., Р.А. Дайчман Р.А., Файфер Л.А., Катеров Ф.В., Бубенчикова Т.В. Проблемы применения ветроэнергетических установок в регионах с малой ветровой нагрузкой // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 5-2 (36). С. 39-43.
3. Бубенчиков А.А., Киселёв Г.Ю., Киселёв Б.Ю., Есипович Н.В., Николаев М.И. Целесообразность применения гелиоустановок // Современная наука и практика. 2015. № 4 (4). С. 77-80.
4. Амерханов Р.А. Тепловые насосы. – М.:Энергоатомиздат 2005. — 160 с., ил.
5. Шеремет Е.О. Применение тепловых насосов в системах централизованного теплоснабжения в целях повышения экономичности энергоэффективности тепловых сетей / Е.О. Шеремет, А. С. Семиненко // Современные наукоемкие технологии. – 2013 – № 8 – с. 54-57
6. Бондарь Е. С. Тепловые насосы: расчет, выбор, монтаж / Е.С. Бондарь // Сантехника, отопление, кондиционирование. – 2011 – № 4 (112) – с. 62-37
7. Райх В. Геотермальные тепловые насосы / В. Райх // Сантехника, отопление, кондиционирование. – 2011 – № 1 (109) – с. 80-83
8. Экономика-технологии-экология [Электронный ресурс]: Региональная энергосервисная компания. – свободный доступ http://eco-t-eco.ru/pumps
9. Solarsoul [Электронный ресурс]: информационый ресурс о применении солнечной энергии и энергосдеридении. Подробная информация о технологиях в сфере возобновляемой энергетики – свободный доступ http://solarsoul.net/vodyanoj-teplovoj-nasos
10. Земляные зонды и водяные зонды [Электронный ресурс] – свободный доступ http://www.altalgroup.com/ghp.htm
11. Geotherm [Электронный ресурс]: Геотермальные тепловые насосы – свободный доступ http://www.geotherm.com.ua/about/closedloop/heatbasket.html
12. Тепло сервис [Электронный ресурс]: Спиральные и вертикальные геозонды – новейшие технологии сбора тепла грунта для тепловых насосов – свободный доступ http://teplo-v-dome.net/spiralnye-vertikalnye-geozondy-novejshie-texnologii-sbora-tepla-grunta-dlya-teplovyx-nasosov/

References

1. Bubenchikov A.A., Nikolaev M.I., Kiselyov G.YU., Esipovich N.V., Feofanov M.K., SHkandyuk D.O. Vozmozhnost’ primeneniya solnechnoj ehnergii na territorii rossii i omskoj oblasti // Sovremennaya nauka i praktika. 2015. № 4 (4). S. 85-89.
2. Bubenchikov A.A., Artamonova E.YU., R.A. Dajchman R.A., Fajfer L.A., Katerov F.V., Bubenchikova T.V. Problemy primeneniya vetroehnergeticheskih ustanovok v regionah s maloj vetrovoj nagruzkoj // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel’skij zhurnal. 2015. № 5-2 (36). S. 39-43.
3. Bubenchikov A.A., Kiselyov G.YU., Kiselyov B.YU., Esipovich N.V., Nikolaev M.I. Celesoobraznost’ primeneniya gelioustanovok // Sovremennaya nauka i praktika. 2015. № 4 (4). S. 77-80.
4. Amerhanov R.A. Teplovye nasosy. – M.:EHnergoatomizdat 2005. — 160 s., il.
5. SHeremet E.O. Primenenie teplovyh nasosov v sistemah centralizovannogo teplosnabzheniya v celyah povysheniya ehkonomichnosti ehnergoehffektivnosti teplovyh setej / E.O. SHeremet, A. S. Seminenko // Sovremennye naukoemkie tekhnologii. – 2013 – № 8 – s. 54-57
6. Bondar’ E. S. Teplovye nasosy: raschet, vybor, montazh / E.S. Bondar’ // Santekhnika, otoplenie, kondicionirovanie. – 2011 – № 4 (112) – s. 62-37
7. Rajh V. Geotermal’nye teplovye nasosy / V. Rajh // Santekhnika, otoplenie, kondicionirovanie. – 2011 – № 1 (109) – s. 80-83
8. EHkonomika-tekhnologii-ehkologiya [EHlektronnyj resurs]: Regional’naya ehnergoservisnaya kompaniya. – svobodnyj dostup http://eco-t-eco.ru/pumps
9. Solarsoul [EHlektronnyj resurs]: informacionyj resurs o primenenii solnechnoj ehnergii i ehnergosderidenii. Podrobnaya informaciya o tekhnologiyah v sfere vozobnovlyaemoj ehnergetiki – svobodnyj dostup http://solarsoul.net/vodyanoj-teplovoj-nasos
10. Zemlyanye zondy i vodyanye zondy [EHlektronnyj resurs] – svobodnyj dostup http://www.altalgroup.com/ghp.htm
11. Geotherm [EHlektronnyj resurs]: Geotermal’nye teplovye nasosy – svobodnyj dostup http://www.geotherm.com.ua/about/closedloop/heatbasket.html
12. Teplo servis [EHlektronnyj resurs]: Spiral’nye i vertikal’nye geozondy – novejshie tekhnologii sbora tepla grunta dlya teplovyh nasosov – svobodnyj dostup http://teplo-v-dome.net/spiralnye-vertikalnye-geozondy-novejshie-texnologii-sbora-tepla-grunta-dlya-teplovyx-nasosov/

Системы тепловых насосов | Министерство энергетики

Ряд нововведений улучшают производительность тепловых насосов.

В отличие от стандартных компрессоров, которые могут работать только на полную мощность, двухскоростные компрессоры позволяют тепловым насосам работать близко к тепловой или охлаждающей способности, необходимой при любой конкретной температуре наружного воздуха, экономя энергию за счет сокращения операций включения / выключения и износа компрессора. Двухскоростные тепловые насосы также хорошо работают с системами управления зонами. В системах зонального контроля, которые часто встречаются в больших домах, используются автоматические заслонки, позволяющие тепловому насосу поддерживать разные температуры в разных комнатах.

Некоторые модели тепловых насосов оснащены двигателями с регулируемой скоростью или двухскоростными двигателями на своих внутренних вентиляторах (нагнетателях), наружных вентиляторах или обоих. Регулируемые скорости этих вентиляторов стремятся поддерживать комфортную скорость движения воздуха, сводя к минимуму сквозняки и максимизируя экономию электроэнергии. Это также сводит к минимуму шум от нагнетателя, работающего на полной скорости.

Некоторые высокоэффективные тепловые насосы оснащены пароохладителем , который утилизирует отработанное тепло из режима охлаждения теплового насоса и использует его для нагрева воды.Тепловой насос с пароохладителем может нагревать воду в 2–3 раза эффективнее, чем обычный электрический водонагреватель.

Еще одним достижением в технологии тепловых насосов является спиральный компрессор , который состоит из двух спиральных спиралей. Один остается неподвижным, в то время как другой вращается вокруг него, сжимая хладагент, направляя его во все более мелкие области. По сравнению с обычными поршневыми компрессорами спиральные компрессоры имеют более длительный срок службы и работают тише.По некоторым данным, тепловые насосы со спиральными компрессорами обеспечивают более теплый воздух на 10–15 ° F (5,6–8,3 ° C) в режиме обогрева по сравнению с существующими тепловыми насосами с поршневыми компрессорами.

Хотя большинство тепловых насосов используют электрические резистивные нагреватели в качестве резерва в холодную погоду, тепловые насосы также могут быть оборудованы в сочетании с газовой печью, иногда называемой двухтопливной или гибридной системой, в дополнение к тепловому насосу. Это помогает решить проблему менее эффективной работы теплового насоса при низких температурах и снижает потребление электроэнергии.Есть несколько производителей тепловых насосов, которые объединяют оба типа тепла в одном корпусе, поэтому эти конфигурации часто представляют собой две меньшие по размеру, расположенные бок о бок стандартные системы, использующие один и тот же воздуховод.

По сравнению с топкой, работающей на горящем топливе, или обычным тепловым насосом, этот тип системы также может быть более экономичным. Фактическая экономия энергии зависит от относительной стоимости топлива для сжигания по сравнению с электричеством.

Руководство по покупке лучших тепловых насосов

Климат
Новые тепловые насосы эффективно работают во многих частях страны, но особенно в местах без резких перепадов температуры и умеренных потребностей в обогреве и охлаждении.Но если вы живете в районе с очень низкими температурами, ниже 10–25 градусов F в зависимости от размера системы, вам понадобится система дополнительного отопления.

Энергоэффективность
Эффективность охлаждения для систем с воздушным источником и бесканальных сплит-систем измеряется с помощью SEER (сезонного коэффициента энергоэффективности). Федеральный минимальный стандарт составляет 13 SEER для новых домов на северо-востоке, Среднем Западе, в горных штатах и ​​на северо-западе Тихого океана; для остальной части страны минимум 14 SEER.

Тепловая эффективность систем с воздушным источником и бесканальных раздельных систем измеряется с помощью HSPF (сезонного коэффициента производительности отопления). Минимальный федеральный рейтинг HSPF для всех подразделений — 7,7.

В более теплом климате более высокая SEER важнее, но в более холодном климате более высокая HSPF лучше. Согласно Американскому совету по энергоэффективной экономике, вам следует подумать о покупке теплового насоса, который имеет не менее 15 SEER и 8,5 HSPF. Самые эффективные тепловые насосы с рейтингом Energy Star — от 18 до 27.5 SEER и от 8,5 до 12,5 HSPF.

Эффективность охлаждения геотермального теплового насоса оценивается с помощью EER (коэффициент энергоэффективности), а его эффективность нагрева — по коэффициенту COP (коэффициент полезного действия). В зависимости от типа федеральные минимальные значения EER составляют от 17,1 до 21,1, а минимальные значения COP — от 3,1 до 4,1.

Как правило, чем выше рейтинг, тем выше стоимость системы. Вы можете потратить несколько тысяч долларов на более эффективный тепловой насос. Но, в зависимости от того, где вы живете, вы можете сэкономить 115 долларов в год или больше на счетах за коммунальные услуги, заменив старую систему отопления и охлаждения продуктом с рейтингом Energy Star.

Размер
Размер также важен. Если размер теплового насоса меньше или больше, он не будет эффективно нагревать или охлаждать и увеличит ваши счета за электроэнергию. И ваш дом может не чувствовать себя комфортно. Слишком большой блок будет стоить дороже и будет включаться и выключаться слишком много раз, сокращая срок его службы.

Обратитесь к специалисту по отоплению и охлаждению, который должен использовать расчет J Руководства по кондиционированию воздуха США (ACCA), чтобы определить правильный размер.При расчете учитывается фундамент вашего дома, толщина стен, значения изоляции, окна, фильтрация воздуха и многое другое.

Налоговые льготы и скидки
Если вы установили сертифицированный Energy Star геотермальный тепловой насос до 31 декабря 2016 г., вы имеете право на 30-процентную федеральную налоговую льготу при покупке. Посетите веб-сайты Налоговой службы и Министерства энергетики для получения более подробной информации.

Аналогичным образом, некоторые штаты и коммунальные предприятия предлагают кредиты и скидки на геотермальные системы, а меньшие федеральные кредиты и скидки для коммунальных предприятий также доступны для других тепловых насосов.Посетите веб-сайт финансируемого из федерального бюджета Центра технологий чистой энергии штата Северная Каролина, чтобы ознакомиться со списком доступных стимулов для каждого штата.

Другие соображения
Не покупайте новый тепловой насос, пока вы не сделаете остальную часть вашего дома максимально энергоэффективной, потому что это позволит вам купить меньшую и менее дорогую систему.

5 различных типов тепловых насосов (подробное руководство)

Узнайте все о различных типах тепловых насосов, о том, как они работают, об их краткой истории и даже о том, где найти такие эффективные альтернативы традиционному отоплению и охлаждению.

Все мы знаем, что комфорт — важная часть жизни. Но в действительности у большинства из нас есть ценовые ограничения на то, что мы можем себе позволить. Кроме того, забота об окружающей среде заставляет нас искать более эффективные способы защиты от сурового внешнего мира.

Отопление и охлаждение наших рабочих мест и домов — важная часть нашей жизни. Однако воздействие сжигания ископаемого топлива становится огромной проблемой, потенциально угрожающей человечеству.Таким образом, процветает целая индустрия людей, ищущих альтернативы.

Пока мы ждем появления систем отопления холодным плавлением в будущем, сегодня есть еще несколько более эффективных вариантов. Тепловые насосы — один из самых многообещающих вариантов традиционного отопления и охлаждения.

Связанный: Типы генераторов | Экологичные альтернативы увлажнителям | Потрясающие альтернативы обогревателю пространства | Водонагреватель с тепловым насосом | Что такое тепловой насос

Что такое тепловые насосы?

Одна из самых больших затрат, связанных как с обогревом, так и с охлаждением, — это энергия, необходимая для изменения температуры воздуха.Если на улице 90 градусов, необходимо использовать энергию для снижения температуры воздуха внутри, чтобы вы могли получить более прохладную комнату. Обратное верно для зимних температур.

Одним из способов снижения затрат на электроэнергию, связанных с этим процессом, является подключение к соседнему месту, где летом остается прохладнее, а зимой — теплее. Таким образом, температура может измениться всего на 10-15 градусов вместо 20-30 градусов. Тепловые насосы могут добиться этого за счет разницы температур между окружающей средой.

Возьмем, к примеру, процесс отопления зимой. Тепловой насос может использовать более высокие температуры глубоко под землей и перемещать тепло от этих источников в дом над землей.

Для этого процесса по-прежнему требуется внешний источник питания. Поскольку температура под землей не меняется так сильно, как на открытом воздухе, этот процесс позволяет сэкономить электроэнергию, необходимую для нагрева воздуха.

Как работают тепловые насосы?

Вообще говоря, большинство тепловых насосов состоит из нескольких основных частей:

• Конденсатор — часть оборудования, которая конденсирует газ в жидкость.Процесс охлаждает материал и позволяет выделять тепло в окружающую среду.
• Расширительный клапан — Регулирует поток материала, впрыскиваемого в испаритель.
• Испаритель — реверсирует конденсатор, превращая жидкость в газ. Этот процесс заставляет материал поглощать тепло из окружающей среды.
Компрессор
• — уменьшает объем газов и / или перемещает жидкость по системе.
• Хладагент — жидкость / газ, движущиеся по системе.

В основном система предназначена для:

• Конденсируйте хладагент в трубах; выделяя тепло в первую среду.
• Переместите хладагент во вторую среду.
• Затем испарите хладагент, поглотив тепло из второй среды.
• Сжимайте пар, обеспечивая дальнейший нагрев за счет увеличения внутреннего давления.
• Переместите хладагент обратно в первую среду, чтобы перезапустить процесс.

Обычно этот процесс используется в холодильниках и кондиционерах. Однако тепловой насос может быть спроектирован так, чтобы поглощать тепло из более теплой среды, а затем отдавать тепло в более холодную среду.

Краткая история

Как упоминалось выше, тепловые насосы возникли в процессе охлаждения. Первый зарегистрированный процесс охлаждения был создан Уильямом Калленом в 1748 году. Прошло более века, прежде чем Питер фон Риттингер перевел эту технологию в тепловые насосы к 1857 году. Вторым веком позже Королевский фестивальный зал в Лондоне создал первый крупномасштабный реверсивный двигатель. тепловой носос.

Однако в последние годы из-за заботы об окружающей среде все чаще используются тепловые насосы.

Где купить тепловые насосы

Как упоминалось выше в разделе истории, тепловые насосы больше не считаются новым оборудованием. Сегодня тепловые насосы можно купить везде, где продаются системы отопления и охлаждения.

Системы воздух-воздух обычно намного дешевле и проще в установке, однако они являются наименее эффективной формой теплового насоса. Подземные или подводные тепловые насосы намного эффективнее. Однако они потребуют обширной установки, так как они должны быть размещены под землей.Они также требуют дополнительных трубопроводов для перемещения хладагента на большее расстояние.

Типы тепловых насосов

В наших современных отраслях отопления и охлаждения существует несколько видов тепловых насосов. В этой статье они разделены на три основные группы:

• Воздух в воздух
• Под землей / Под водой
• Гибрид

Перед тем, как начать разбивку по категориям, следует упомянуть еще две темы.

1. Реверсивные тепловые насосы

Реверсивные тепловые насосы могут обеспечивать процессы нагрева и охлаждения в одних и тех же двух средах.При обогреве они используют внешние трубы для поглощения тепла и отвода тепла во внутреннюю среду. При охлаждении они поглощают тепло из помещения и отводят его в окружающую среду.

Большинство типов тепловых насосов доступны с реверсивной опцией. Потребности местного климата могут определить, нужен ли вам реверсивный насос или насос, предназначенный только для обогрева помещений. Поскольку реверсивные насосы также более дороги, их стоимость может повлиять на то, какая система лучше всего подходит для вас.

Однако некоторые системы, например, подземные или подводные, требуют обширной установки. Эти системы требуют, чтобы половина устройства была размещена глубоко под землей или на дне ближайшего водоема. В долгосрочной перспективе может оказаться более рентабельным установить обратимую систему, чтобы избежать затрат на переустановку в дальнейшем.

2. Твердотельный

Хотя твердотельные тепловые насосы обычно не используются для обогрева зданий, они все же существуют. Тепловые насосы на магнитной основе используют свойства сильных магнитных полей определенных металлов.Поля могут нагревать металлы, такие как железо или гадолиний, до 10 градусов по Фаренгейту. Если затем поместить металл в среду без поля, он будет выделять дополнительное тепло в окружающую среду. Этот процесс не так энергоэффективен, как системы, использующие альтернативные жидкости или газ.

Термоэлектрические насосы используют напряжение для передачи тепла между двумя областями. Эти системы также имеют низкую эффективность и мало используются за пределами небольших охлаждающих устройств. Точно так же термоакустические устройства нашли мало применения вне криогенных процессов.Эти устройства используют относительную разность давлений, вызванную акустическими волнами, для передачи тепловой энергии.

3. Тепловые насосы «воздух-воздух»

Как следует из названия, тепловые насосы «воздух-воздух» передают тепло с наружного воздуха внутрь помещения. Они доступны в виде реверсивных систем, которые могут нагревать и охлаждать воздух в помещении. К наиболее распространенным системам относятся системы, использующие сжатие пара или горячую воду для радиаторов или для непосредственного использования человеком.

Тип, использующий сжатие пара, работает аналогично холодильникам или кондиционерам.Они включают установку, размещенную в помещении, и подсоединение труб к установке, размещенной над землей на открытом воздухе. Чиллеры с обратным циклом работают так же, как и другие насосы воздух-воздух, за исключением того, что они рециркулируют воду вместо другого испарившегося хладагента. После нагрева вода может проходить через внутренние радиаторные системы.

Как воздух-воздух, так и радиационные системы обычно более энергоэффективны, чем другие системы отопления. Они также дешевле в установке, чем другие виды тепловых насосов, поскольку они расположены над землей.Тепловые насосы могут быть более безопасными для здоровья, поскольку они не сжигают углеродное топливо. Эти вещества могут выделять углекислый газ или оксид азота в процессе горения.

Системы с воздушным тепловым насосом могут быть идеальными для объектов в относительно умеренном климате. Они могут обеспечить достаточное количество тепла в любую погоду, кроме очень холодной погоды, приближающейся к отрицательной температуре.

Тепловые насосы «воздух-воздух» имеют ряд недостатков. Хотя они отлично подходят для умеренного климата, они плохо работают в экстремальных климатических условиях.При отрицательных температурах теплопроизводительность падает ниже допустимого уровня. Большинство систем включают в себя форму аварийного обогрева сопротивления или на масляной основе. Однако аварийное отопление не является рентабельным и не рассчитано на постоянное использование.

Поскольку системы находятся над землей, в них могут возникать проблемы с засорением. Листья, трава, снег и лед могут влиять на воздушный поток и внутренние движущиеся части. Для наземных систем часто требуются фильтры и дефростеры.

Системы с воздушным тепловым насосом могут потребовать больше первоначальных затрат, чем другие решения для обогрева помещений.Однако они могут прослужить двадцать и более лет и в конечном итоге сэкономить деньги в долгосрочной перспективе. Время, необходимое для возмещения авансовых расходов, зависит от местных затрат на электроэнергию и масло.

а. Мини-раздельный тепловой насос (бесконтактный)

Тепловой насос с мини-сплит-системой работает в режиме воздух-воздух, предназначенный для домов без воздуховодов. Как правило, они используются при модернизации зданий, в которых раньше использовались водонагреватели или радиаторы. В то время как традиционные воздушные тепловые насосы подключают внешний блок к системе воздуховодов, в мини-секциях используются небольшие отверстия в боковых стенках.Внутренние блоки можно устанавливать на потолке, стенах или полу на расстоянии до пятидесяти футов от наружного блока.

К одному внешнему блоку mini-split можно подключить до четырех внутренних блоков. Это обеспечивает эффективное зональное нагревание и охлаждение, поскольку каждым внутренним блоком можно управлять независимо. Однако установка блока неправильного размера может привести к потере энергии или неэффективному отапливанию помещений.

В то время как некоторые люди могут посчитать видимые трубы и внутренний блок неприглядными, мини-секции обычно более энергоэффективны, чем системы воздуховодов.Воздуховоды общеизвестно неэффективны, часто теряя большое количество тепла, прежде чем достичь вентиляционных отверстий.

г. Тепловой насос для вытяжного воздуха

Последним вариантом воздухо-воздушных насосов является тепловой насос для вытяжного воздуха. Как следует из названия, в этой версии используются выхлопные газы здания или производственного процесса. Поскольку выхлопные газы обычно теплее окружающего воздуха, процесс испарения до конденсации может быть даже более эффективным. Однако этот процесс требует близкого доступа к последовательной вытяжке.

4. Подводные / подземные тепловые насосы

Температуры глубоко под землей и под водой различаются не так сильно, как на открытом воздухе. В связи с этим эта категория насосов может более эффективно подавать как более теплый, так и более прохладный воздух.

В некоторых подземных и подводных насосах используется система двойных линий. В этом варианте первичный трубопровод будет проходить от распределительной коробки до наземного сооружения. Второй трубопровод пройдет от обменной коробки до подземного / подводного лабиринта.Две трубы встретятся внутри закрытой теплообменной коробки. Как подземные, так и подводные системы могут использовать смесь антифриза и воды для дальнейшего предотвращения экстремальных температур.

а. Водяные тепловые насосы

Для конструкций, находящихся достаточно близко к глубоководным источникам, можно использовать подводные тепловые насосы. Водяные тепловые насосы работают по тому же принципу, что и воздушные, за исключением того, что они используют воду в качестве среды для теплообмена. Они поглощают тепло от воды, чтобы нагреть внутреннюю часть конструкции, и отдают тепло воде для охлаждения конструкции.

Некоторые разновидности также используют воду в качестве хладагента, и вода течет по сети труб как можно глубже под водой. Температура воды внутри трубки будет повышаться или охлаждаться до тех пор, пока не достигнет температуры окружающей среды свободно текущей воды. Затем вода из трубок закачивается в конструкцию. Летом вода будет поглощать тепло изнутри помещения, существенно охлаждая конструкцию. Зимой вода будет отдавать тепло в более холодные помещения.

Поскольку температура под водой относительно стабильна в течение всего года, эту систему можно использовать в более суровых климатических условиях. Это главное преимущество перед системами воздушного базирования, которые могут работать только в умеренном климате.

Поскольку нет необходимости в глубоких земляных работах, подводные системы дешевле устанавливать, чем подземные. Однако подводные системы могут потребовать значительно больших первоначальных затрат, чем воздушные механизмы.

Конечно, самый большой недостаток подводных тепловых насосов — это необходимость находиться очень близко к водоему.Хотя внешние колодцы могут работать, более эффективными будут более крупные тела со свободным течением воды.

Подводные системы могут быть замкнутыми или открытыми. Как и другие обсуждаемые разновидности, замкнутые контуры перемещают хладагент по замкнутому трубопроводу. С другой стороны, открытые контуры собирают открытую воду в систему и перемещают эту воду через внутреннюю структуру. Затем при необходимости выделяется или поглощается тепло. Затем вода сбрасывается обратно в окружающую среду в другом месте.

Поскольку речь идет о простой воде из окружающей среды, этот процесс сопряжен с дополнительным риском минеральных отложений внутри линии. Эти отложения могут мешать потоку воды и, таким образом, снижать эффективность системы.

г. Земляные тепловые насосы

Также называемые геотермальными тепловыми насосами, эти системы используют постоянную температуру глубоко под землей для обогрева или охлаждения конструкций. Как и в глубоководных насосах, они часто используют воду в качестве хладагента и не требуют процесса конденсации / испарения.Однако существуют и стандартные варианты конденсации и испарения.

Как и в глубоководных версиях, водяной хладагент использует сеть труб глубоко под землей. Вода течет по трубам, выделяя или поглощая тепло, пока оно не станет равным температуре окружающей среды земли. Затем вода закачивается в надземную конструкцию для высвобождения или поглощения тепла по мере необходимости.

В то время как глубоководные трубы обычно проходят горизонтально по дну воды, подземные типы имеют несколько конфигураций.Там, где горизонтальное пространство ограничено, трубы можно укладывать вертикальными петлями. В земле просверливается ряд глубоких ям. Трубы образуют цепочку из глубоких вертикальных U-образных профилей. Каждое из отверстий может быть заполнено грунтовыми водами или другой средой, чтобы лучше облегчить температурный обмен.

Там, где больше места, трубы можно расположить в горизонтальную сеть из U-образных профилей, лежащих на одной плоскости ниже линии промерзания. Земля может быть выкопана, а затем заменена, чтобы покрыть трубы.

Горизонтальные трубы также могут быть расположены радиально с помощью процесса, называемого горизонтально-направленным бурением. Этот процесс предпочтителен, потому что он может быть установлен, не нарушая проезды и другие элементы поверхности.

5. Гибридные тепловые насосы

Самая большая проблема с чисто тепловыми насосами — обеспечение достаточного количества тепла в очень холодном климате. Насосы воздух-воздух не могут стабильно эффективно работать при температурах ниже нуля или ниже. Это оставляет системы, использующие дорогостоящее аварийное тепло для экстремального холода.

Геотермальные и подводные системы намного лучше охлаждают, чем нагревают. Температура глубоко под землей / под водой может достигать от пятидесяти до шестидесяти градусов по Фаренгейту. Эта температура намного лучше для охлаждения горячего помещения, чем для обогрева морозильного помещения.

Соответственно, существует ряд гибридных тепловых насосов, помогающих в процессе нагрева. Эти насосы работают как насосы с источником воздуха, которые используют дополнительные источники энергии для выделения дополнительного тепла в помещении. Примеры включают:

• Газовые тепловые насосы используют природный газ в качестве источника тепла, обеспечивая дополнительное тепло в холодном климате.В этой версии также может использоваться процесс охлаждения аммиачной водой для обеспечения как нагрева, так и охлаждения.
Тепловые насосы на солнечных батареях
• могут использовать солнечные панели в качестве источника энергии для привода и обогрева системы. Они также могут использовать прямые солнечные лучи в качестве дополнительного источника тепла.

Home Stratosphere Giveaways …

Enter to Win Small Appliances

Мы раздаем всевозможные мелкие бытовые приборы высшего качества, включая блендер Vitamix, быстрорастворимый горшок, соковыжималку, кухонный комбайн, миксер и кофеварку Keurig.

Бесплатные раскраски и книги для детей

Бесплатно скачать и распечатать.

Скачайте тысячи пользовательских раскраски и пазлов для своих детей.

Типы тепловых насосов

Типы тепловых насосов

Следующие шаги на пути к отоплению с использованием возобновляемых источников энергии

Типы тепловых насосов

Тепловой насос наземного источника

В тепловых насосах

с грунтовым источником используются трубы, проложенные под землей, для извлечения тепла из земли, которое затем нагревается и направляется в контуры отопления и горячего водоснабжения вашего дома.

Смесь воды и антифриза циркулирует по петле трубы, проложенной в вашем саду. Тепло от земли поглощается жидкостью, а затем проходит через теплообменник в тепловой насос. Поскольку Земля поглощает энергию, выделяемую солнцем, температура под землей постоянна. В Великобритании температура земли в нескольких метрах от наших ног составляет около 11 ° C.

Длина трубы в земле зависит от размера вашей собственности и количества тепла, которое вам нужно.Более длинные петли могут отводить больше тепла от земли, но для их захоронения требуется больше места. Если пространство ограничено, вместо этого можно пробурить вертикальную скважину.

Если вы подумываете об установке геотермального теплового насоса, вам необходимо проконсультироваться о том, подходит ли ваша недвижимость. Вам необходимо проверить, достаточно ли у вас открытого пространства для поддержки подземных труб и насоса, а также доступа для землеройной техники.

Тепловой насос с воздушным источником

Воздушные тепловые насосы похожи на кондиционеры.Их установка менее сложна, чем тепловые насосы, работающие на земле, и они дешевле.

Воздушный тепловой насос извлекает тепло из наружного воздуха так же, как холодильник извлекает тепло изнутри. Тепло из воздуха при низкой температуре поглощается жидкостью. Затем эта жидкость проходит через компрессор, где ее температура повышается, и передает тепло с более высокой температурой в контуры отопления и горячего водоснабжения вашего дома.

Воздушный тепловой насос может получать тепло от воздуха даже при температуре до -15 ° C.

Воздушные тепловые насосы классифицируются как воздух-воздух или воздух-вода в зависимости от того, использует ли система распределения тепла в здании воздух или воду. Система воздух-вода распределяет тепло через влажную систему центрального отопления. Система воздух-воздух производит теплый воздух, который циркулирует вентиляторами для обогрева вашего дома. Вряд ли он обеспечит вас и горячей водой, но летом вы можете включить его в обратном направлении и использовать как кондиционер.

Следующие шаги на пути к отоплению с использованием возобновляемых источников энергии

Вот куда можно обратиться за дополнительными советами по установке тепловых насосов в вашем доме или на работе.

Типы электрических тепловых насосов и их преимущества

Прежде чем приступить к проектированию систем отопления помещений и горячего водоснабжения здания, ключевым шагом является определение источника энергии для работы этих приборов. Сжигание природного газа или мазута требует меньших эксплуатационных затрат, чем электрическое сопротивление нагреву, но эти виды топлива производят выбросы и требуют наличия выхлопной системы. С другой стороны, электрические обогреватели могут не иметь вредных выбросов, если они работают на солнечной или ветровой энергии.

Резистивные нагреватели являются наиболее распространенной конфигурацией, работающей от электричества, но их эксплуатационные расходы могут быть чрезвычайно высокими, учитывая тарифы на электроэнергию в Нью-Йорке. Однако электрические тепловые насосы обычно могут доставлять от 2 до 4 единиц тепла на единицу потребляемой электроэнергии, предлагая гораздо более низкие эксплуатационные расходы, чем эквивалентные нагреватели сопротивления. При заданном количестве поставляемой энергии электричество намного дороже, чем газ в Нью-Йорке, но электрические тепловые насосы могут соответствовать эксплуатационным расходам газовых котлов за счет более эффективного использования потребляемой энергии.

В этой статье будет представлен обзор двух основных конфигураций электрических тепловых насосов: системы с воздушным источником и геотермальной системы.

Воздушные тепловые насосы

Как следует из их названия, воздушные тепловые насосы извлекают энергию из окружающего воздуха для передачи тепла. Это в точности похоже на работу кондиционера в обратном направлении: вы заметили, как наружный блок нагревает воздух вокруг себя? Что ж, тепловой насос использует тот же эффект в помещении.

При той же теплопроизводительности тепловой насос с воздушным источником энергии с маркировкой ENERGY STAR потребляет только около 40% энергии, необходимой для электрического резистивного нагревателя.Их эффективность обозначается показателем сезонной производительности отопления (HSPF), который представляет собой отношение выходной мощности британских тепловых единиц к потребляемой мощности в ватт-часах, что аналогично значению расхода бензина автомобиля. Ищите максимальное значение HSPF, соответствующее вашему бюджету, чтобы добиться максимальной экономии энергии.

Так же, как и системы кондиционирования воздуха, воздушные тепловые насосы доступны в виде комплексных систем или сплит-систем (бесканальных). Если в вашей собственности уже есть воздуховоды, лучше всего подойдет комплектный тепловой насос. С другой стороны, если установка воздуховодов нецелесообразна, рекомендуется бесканальная система.Тепловые насосы с воздушным источником энергии ENERGY STAR имеют минимальную HSPF 8,2 в комплектной конфигурации и 8,5 в бесканальной конфигурации.

Чиллеры с обратным циклом — это подтип теплового насоса с воздушным источником тепла, который подает тепло в резервуар для воды, а не напрямую в воздух в помещении. Такая установка позволяет использовать тепловой насос с трубами излучающего теплого пола или с фанкойлами.

Геотермальные тепловые насосы

Температура наружного воздуха значительно колеблется в течение года, а тепловые насосы с воздушным охлаждением страдают от снижения эффективности в самые холодные дни зимы.Земля намного надежнее как источник тепла; Эта конфигурация системы извлекает тепло непосредственно из земли, грунтовых вод или из близлежащего водоема, например пруда или озера. Геотермальные тепловые насосы часто называют водяными тепловыми насосами, поскольку в большинстве конфигураций систем в качестве теплоносителя между тепловым насосом и землей используется вода с антифризом.

Геотермальные тепловые насосы имеют более высокий КПД, чем тепловые насосы с воздушным источником. Представленные на рынке высокоэффективные модели обеспечивают экономию более 70% по сравнению с электрическими резистивными нагревателями, а самые эффективные геотермальные тепловые насосы на рынке экономят более 80%.

Геотермальные тепловые насосы можно разделить на системы с обратной и обратной связью.

• Замкнутые системы имеют замкнутый контур трубопровода, который циркулирует между тепловым насосом и землей, но вода внутри никогда не смешивается с грунтовыми водами.
• Разомкнутые системы забирают грунтовые воды из колодца, пропускают их через тепловой насос, а затем сбрасывают. В соответствии с порядком эксплуатации, системы с разомкнутым контуром подпадают под все применимые правила сброса подземных вод.

В замкнутых системах могут использоваться как вертикальные, так и горизонтальные водяные контуры, в зависимости от наличия земли. Горизонтальные петли требуют траншей глубиной не менее четырех футов и подходят для участков с большой площадью земли. С другой стороны, вертикальные петли могут уходить под землю на сотни футов и обычно используются, когда земля ограничена — например, высотное строительство в Нью-Йорке. Если дом находится близко к водоему, например, к пруду или озеру, контур подземного водоснабжения можно затопить, что приведет к гораздо более дешевой установке.

Рекомендации по эффективному использованию тепловых насосов

Если вы рассматриваете тепловые насосы для своего дома, лучший вариант меняется в зависимости от условий проекта. Геотермальные тепловые насосы являются наиболее эффективными, но их сложнее всего установить, особенно если мы имеем дело с вертикальной замкнутой системой в многоэтажном здании. Также учтите, что геотермальные тепловые насосы требуют предварительной оценки грунта под вашей недвижимостью — проект может оказаться невыполнимым, если наличие камней затрудняет выемку грунта.

Рассмотрите чиллер с обратным циклом (RCC), если в вашей установке уже используются гидравлические трубопроводы, или комплектный блок, если у вас уже есть воздуховоды. Бесканальные тепловые насосы могут быть отличным вариантом в многоквартирных домах, где в каждом доме есть индивидуальные системы отопления и охлаждения. В новостройках рассмотрите возможность использования геотермального теплового насоса, поскольку гораздо проще установить подземный водяной контур, когда еще нет здания.

Системы тепловых насосов для домов в штате Мэн

Десятки тысяч тепловых насосов были установлены в домах и на предприятиях штата Мэн.Это самая популярная система отопления среди всех скидок Efficiency Maine, поскольку они предлагают высокоэффективное отопление, кондиционирование воздуха и осушение. Efficiency Maine предлагает скидки на тепловые насосы для жилых, малообеспеченных и коммерческих потребителей.

Наружный блок с тепловым насосом

Как они работают?

Тепловые насосы состоят из наружного блока, подключенного к одному или нескольким внутренним блокам с помощью линейки, которая передает тепло между ними. Тепловые насосы способны обеспечить эффективное отопление в холодном климате даже при температуре наружного воздуха до -15 ° F.

Есть четыре типа внутренних блоков:

1) Секции
2) Напольные блоки
3) Кассеты потолочные
4) Канальный

Финансовый пример 1

Один внутренний блок

	Установленная стоимость	$ 3 750
	Скидка	800 долл. США
	Чистая стоимость	$ 2 950
	Ежемесячная стоимость (10 лет 4.9% годовых)	$ 31

Примечание. Ваши расходы и экономия могут отличаться.

Финансовый пример 2

Два внутренних блока

		Отдельные зоны	Многозонный
	Установленная стоимость	7 500 долл. США	7 100 долл. США
	Скидка	$ 1,200	$ 600
	Чистая стоимость	$ 6 300	6 500 долл. США
	Стоимость в месяц (10 лет 4.9% годовых)	$ 66	$ 64

Примечание. Ваши расходы и экономия могут отличаться.

Какие преимущества?

• Недорогое тепло — Тепловые насосы — один из самых дешевых источников тепла. Щелкните здесь, чтобы сравнить затраты на отопление различных систем отопления.
• Недорогое кондиционирование воздуха — Современные тепловые насосы вдвое эффективнее обычных кондиционеров.
• Управление по комнатам — При установке с несколькими внутренними блоками тепловые насосы позволяют регулировать температуру по комнатам.
• Безопасность — Поскольку тепловые насосы имеют электропитание, риск утечки продуктов сгорания отсутствует.
• Качество воздуха — Тепловые насосы фильтруют воздух в помещении круглый год и осушают его летом, улучшая качество воздуха.

Какие еще соображения?

• Характеристики при низких температурах — Поскольку тепловые насосы отбирают тепло снаружи, чтобы обеспечить теплый воздух внутри в течение отопительного сезона, по мере того, как на улице становится холоднее, тепловые насосы работают тяжелее, чтобы не отставать, что снижает их эффективность.Например, система, которая поставляет четыре единицы тепла на каждую единицу электроэнергии при температуре 50 ° F, может поставлять только две единицы тепла на каждую единицу электроэнергии при температурах ниже нуля. Есть свидетельства того, что на Преск-Айл работают агрегаты с наивысшей производительностью и выдают тепло даже при температуре ниже -15 ° F. Но если температура упадет достаточно низко, система может полностью отключиться. Обязательно проверьте минимальную рабочую температуру, указанную для вашего теплового насоса. Если вы испытываете длительные периоды ниже этой температуры, подумайте о дополнительной резервной системе отопления, чтобы поддерживать желаемый уровень комфорта в самые холодные ночи.Если вы используете резервную систему, просто не забудьте снова переключиться на тепловой насос при повышении температуры, иначе вы можете быстро потерять экономию энергии.
• Движение воздуха — Тепловые насосы не подают свежий воздух в дом, но рециркулируют воздух. Воздух, обдувающий вас, может повысить комфорт во время сезона охлаждения, но может быть неудобным во время отопительного сезона. Ознакомьтесь с советами пользователей тепловых насосов Efficiency Maine, чтобы узнать о рекомендуемых настройках вентиляторов для сезона отопления и охлаждения.
• Распределение тепла — Тепловые насосы используют движение воздуха для распределения тепла. Это может затруднить попадание тепла из-за углов и в тупик. Ознакомьтесь с советами пользователя и рекомендациями по установке теплового насоса Efficiency Maine, чтобы узнать, как получить максимальную отдачу от теплового насоса.
• Взаимодействие с основной системой отопления — Если вы думаете об использовании теплового насоса вместе с другой системой отопления, убедитесь, что тепловой насос установлен так, чтобы он не конфликтовал с термостатом другой системы.Такой конфликт может привести к тому, что одна система будет препятствовать работе другой. Это не представляет опасности, если вы используете тепловой насос в качестве единственной системы отопления. Ознакомьтесь с рекомендациями по установке теплового насоса Efficiency в штате Мэн, чтобы узнать, где установить тепловой насос.
• Aesthetics — Внутренние и внешние блоки могут быть более заметными, чем компоненты других систем отопления.

Полезные ссылки для теплового насоса

Типы тепловых насосов | Качество отопления и охлаждения ОВКВ 101

Типы геотермальных тепловых насосов | Типы тепловых насосов

Геотермальные тепловые насосы используют естественное тепло земли для производства тепла, и существуют различные типы геотермальных систем.В зависимости от того, где вы живете, находитесь ли вы в северном или южном регионе, это будет зависеть от температуры земли, но температура земли теплее, чем воздух на улице зимой, и прохладнее, чем воздух снаружи на улице. лето. Геотермальная система использует эту стабильную температуру земли для обмена теплом в обоих направлениях. Благодаря этим стабильным температурам геотермальная система намного более эффективна, чем система с источником воздуха.

Разница в стоимости установки между ними.Установка геотермальной системы может стоить на тысячи долларов больше, чем установка теплового насоса с воздушным источником, но геотермальная система намного дешевле в эксплуатации и, как правило, окупит дополнительные затраты на установку в течение пяти лет. Геотермальные системы также имеют более длительный срок службы, чем тепловые насосы с воздушным источником. Есть также некоторые геотермальные системы, которые обеспечивают горячую воду для бытовых нужд, поэтому преимущества геотермальной системы больше, чем теплового насоса с воздушным источником.

Геотермальные тепловые насосы — контуры | Типы тепловых насосов

Типы тепловых насосов — Во многих геотермальных системах используется система скважин с открытым контуром для геотермальной системы с тепловым насосом .Пробурены две скважины. Один колодец используется для сброса воды из конденсатора, а другой является подающим. Питающий колодец питает геотермальную систему теплового насоса. В этой системе используется насос для перекачки воды в отстойный колодец и из подающего колодца. Для правильной и надежной работы этой системы должны быть соблюдены определенные условия. Проконсультируйтесь с вашим местным подрядчиком по геотермальным системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы узнать, подходит ли вам эта система.

Горизонтальные замкнутые геотермальные системы имеют трубопроводы, заглубленные в землю.Глубина в окопах от 4 до 6 футов. Траншеи роют где-нибудь рядом с домом или офисом, где установлен геотермальный тепловой насос. Когда включается геотермальный агрегат, включается и насос. Это обеспечивает циркуляцию воды по трубам, проложенным под землей. Процесс теплообмена происходит между трубопроводами и землей, где они проложены.

Вертикальный замкнутый контур | Типы тепловых насосов

Типы тепловых насосов — Вертикальная геотермальная система с замкнутым контуром используется в районах с ограниченными земельными участками, например, в большом городе для здания или дома с небольшим участком.В земле просверлены ямы на глубину более 100 футов. Глубина зависит от размера системы и от того, насколько глубокими должны быть отверстия для надлежащего теплообмена.

Трубопровод вводится в отверстия. Трубы соединяются в нижней части U-образным коленом. То же самое происходит с горизонтальной геотермальной системой. Когда включается геотермальный агрегат, включается и насос. Он перекачивает воду по трубам в земле для теплообмена. Отличие в том, что трубопровод устанавливается горизонтально. Для горизонтальной установки требуется больше земли, но меньшая глубина прокладки труб.

В замкнутой системе прудов или озер используется пруд или озеро, отвечающее определенным критериям. Критерии специфичны для использования в геотермальной петлевой системе. Очевидно, что трубопровод должен быть проложен достаточно глубоко в озере или пруду, чтобы предотвратить замерзание труб. Эта система дешевле в установке, чем другие описанные методы для геотермальных систем. Однако важно, чтобы пруд или озеро соответствовали критериям использования геотермального теплового насоса.

Уточните у местного подрядчика по геотермальным системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, соответствует ли озеро или пруд критериям.Вы также должны учитывать местные нормы и правила. Кроме того, подрядчик по геотермальной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха будет осведомлен обо всех этих правилах.

Коммерческие геотермальные системы — водонапорные башни | Типы тепловых насосов

В некоторых коммерческих системах используется геотермальный тепловой насос, но вместо земли они используют водонапорную башню. Водонапорная башня отводит тепло летом и бойлер для нагрева воды на зиму. В зависимости от того, как система управляется, будет зависеть экономия энергии, полученная от этого типа системы.Обычно температура воды поддерживается в пределах от 70 до 80 градусов. Эти температуры поддерживаются с помощью водонапорной башни или бойлера в зависимости от сезона.

Воздушные тепловые насосы | Типы тепловых насосов

Типы тепловых насосов — Тепловые насосы с воздушным источником зависят от температуры наружного воздуха для надлежащего теплообмена. Поскольку температура наружного воздуха может сильно варьироваться, эти системы менее эффективны, чем геотермальные тепловые насосы. Системам с воздушным тепловым насосом также требуется цикл оттаивания и резервное тепло.Причина в том, что когда температура на улице опускается ниже 38 градусов по Фаренгейту, система теряет способность поглощать тепло.

В этом случае требуется резервное тепло. В большинстве тепловых насосов с воздушным источником тепла для резервного нагрева используется электрический нагрев. Другой источник воздуха В системах тепловых насосов используется газ или масло для резервного отопления.

Газовые или масляные системы резервного отопления более эффективны, чем резервный электрический нагреватель , но затраты на установку выше. Кроме того, системы подачи воздуха доступны в единичной упаковке или в сплит-системе .

В сплит-системе воздухообрабатывающий агрегат находится внутри, а конденсатор — снаружи.