Что такое тепловой насос: принцип работы, типы, применение и эффективность тепловых насосов для отопления дома

alexxlab
27.02.2023
Комментарии: 0

Що таке тепловий насос. Принцип роботи та вартість теплового насосу

Блог

8 серпня

Ventbazar

Зміст

Що таке тепловий насос та як він працює?

Типи теплових насосів

Скільки коштує тепловий насос і які виробники існують

Переваги та недоліки теплових насосів

Поділитись

Поділитись

Що таке тепловий насос та як він працює?

Тепловий насос – це альтернатива газовому або електричному котлу, принцип роботи яких грунтується на виробництві тепла. Тепловий насос у свою чергу не виробляє тепло – він бере енергію повітря з вулиці, води або ґрунту, і переносить у приміщення. Таким чином, тепловий насос може працювати на опалення, кондиціювання повітря і навіть нагрівання води.

Теплові насоси здатні забезпечувати опалення навіть за зовнішньої температури повітря -25°C. Тим самим досягається високий показник ККД теплових насосів – 3-5кВт тепла (або холоду) на 1 кВт електрики, тоді як у газових та електричних котлів рівень ККД менше 1! Звідки тепловий насос бере тепло, якщо на -25°C? Відповідь проста. Із того ж повітря. Насправді абсолютний 0, це -273 градуси за Цельсієм. Все що до цієї позначки – тепло. І це тепло можна діставати, накопичувати та спрямовувати на нагрівання.

Роботу повітряного теплового насоса можна порівняти з роботою знайомого побутового кондиціонера. У нього так само є зовнішній і внутрішній блок, тільки повітряний тепловий насос гріє не повітря в будинку, а воду, яка потім біжить в теплу підлогу, в радіатори або фанкойли. Так ми отримуємо ефективне опалення в нашому будинку.

Конструкція теплового насоса на прикладі моделі Mitsubishi Electric

Типи теплових насосів

• тепловий насос «ґрунт-вода»; 
• тепловий насос «вода-вода»;
• тепловий насос «повітря-вода»;
• тепловой насос «повітря-повітря».

Всі вищевказані види теплових насосів як джерело енергії для тепла, холоду, використовують:

• повітря, що оточує нас;
  
• воду з водойм, або ж підземні води;
• грунт.  

Конструкції теплових насосів різних типів дуже схожі між собою, але є деякі відмінності. Наприклад, у повітряного теплового насоса у зовнішньому блоці будуть вентилятори, які проганяють вуличне повітря через систему. У ґрунтового теплового насоса будуть труби, схожі зі свердловиною, які вкопуються в ґрунт, і забирають із нього тепло для опалення або кондиціювання в будинку. У водяного насоса буде свердловина, через яку вода забирається в тепловий насос і проганяється через систему для опалення.


Більш детально про особливості різних видів теплових насосів читайте у статті Види теплових насосів для опалення: типи, переваги та застосування.


Правильно підібрати тепловий насос можуть фахівці, які при розрахунках та виборі системи враховують такі фактори:


• Стан об’єкта (новий, або реконструкція)
  
• Фізичне розташування об’єкта (для вибору типу теплового насоса – повітряний, водяний або ґрунтовий)

Розглядаючи особливості переваг одного виду теплового насоса від інших, можна сказати, що повітряний тепловий насос вважається більш універсальним, тому що підійде багатьом типам котеджів та приватних будинків. Він так само швидко окупиться.

Що стосується ґрунтового теплового насоса – він виглядає більш ефективним, однак така система довше окупається через вартість земляних робіт (буріння свердловин). Якщо ваш об’єкт знаходиться далеко від комплексних будівель, і електрика вам обходиться дуже дорого, то ґрунтовий тепловий насос є єдиним виходом.

Водяні теплові насоси можуть застосовуватися у двох випадках: якщо у вас велика кількість грунтових вод (що зустрічається досить рідко), або якщо поруч розташоване водоймище. У другому випадку, хочемо попередити, що для того, щоб забирати тепло з водоймища, потрібно використовувати специфічні теплообмінники, які до того ж досить часто можуть засмічуватися. Це призведе до зменшення продуктивності та дорогого сервісного обслуговування.

Схема підключення до теплового насосу різних видів агрегатів для опалення:

 

Скільки коштує тепловий насос і які виробники існують

Вартість обладнання для комерційних та приватних приміщень: 

• Для приміщень площею  100-150 м² – становить від 2700 до 4500 EUR.  
• Для приміщень площею  170-280 м² – становить від  4700 до 15000 EUR.  
• Для приміщень 400 м² і вище  – ІНДИВІДУАЛЬНО.

До преміум-сегменту можна віднести наступних виробників: Hitachi Yutaki, Mitsubishi Electric, Daikin Altherma, Viessmann, Vaillant.
До середньоцінового сегменту: MyCond, Gree Versati, Cooper&Hunter.

Підсумовуючи, можна сказати, що ідеальним варіантом є використання теплового насоса “повітря-вода”. Він простий у монтажі, експлуатації та досить швидко окупається. Якщо не вірите нам, то порахуйте скільки ви зможете заощадити на опаленні квартири або будинку, якщо встановите тепловий насос. Усі необхідні формули ми опублікували тут.

Переваги та недоліки теплових насосів

 

Компания VENTBAZAR.UA займається поставкою та монтажем ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ будь-якого типу та потужності.


Крім цього здійснюємо:

• Консультацію щодо альтернативного опалення на базі теплових насосів;
• Попередній аудит тепловитрат об’єкта;
• Проектування;
• Сервісне обслуговування встановлених нами систем.

Зробити грамотні розрахунки, підібрати та купити тепловий насос Вам допоможуть наші технічні фахівці. Телефонуйте за номером: (044) 500 00 53 або (097) 100 05 33, або замовте Зворотній дзвінок у шапці сайту та отримайте безкоштовну консультацію!  

Чому ми?

9 років досвіду в сфері ОВіК

Працаємо на принципах «win-win»

Регулярно проходимо тренінги і вкладаємо переймаючий досвід у кожен проект

З нами вибір обладнання – зручний, вигідний, швидкий

Більш 400 реалізованих об’єктів

Ми створюємо мікроклімат, який подобається людям

Сертифікати і ліцензії

У вас залишились запитання?

Замовте безкоштовно: консультацію, проектне рішення, розрахунок вартості

Надіслати

Вам була корисна ця стаття?

Потрібна консультація спеціаліста?

Зв’яжіться з нами, наш спеціаліст відповість на ваші запитання

Замовити дзвінок

Ми хочемо проконсультувати вас

Ім’я

Обов’язкове поле

Телефон

Обов’язкове поле

Товари із статті

Інші цікаві статті на цю тему:

Підписатися на розсилку

Что такое тепловой насос? Какие бывают тепловые насосы и принцип их работы.



Содержание

• Что такое тепловой насос
• Принцип работы теплового насоса
• Какие бывают тепловые насосы

Комментарии

Тепловые насосы – это устройства, предназначенные для переноса тепловой энергии от источника с низкой температурой, по направлению к теплоносителю с более высокой температурой. Это значит, что данные агрегаты способны преобразовывать низкопотенциальное тепло воды, воздуха или грунта, а затем передавать его жидкости, циркулирующей в системах отопления или горячего водоснабжения. Если же говорить максимально упрощенно, то тепловой насос переносит энергию от менее нагретого тела к более нагретому, благодаря чему температура последнего увеличивается. А основная ценность таких машин заключается в том, что используя альтернативные источники энергии, они позволяют получать недорогое и постоянно доступное тепло без вреда для окружающей среды. Это качество делает их все более востребованными во всем мире, в том числе – и в нашей стране.

Поэтому в данном материале мы собрали краткие ответы на основные вопросы, касающиеся применения бытовых тепловых насосов.

Как работает тепловой насос?

Принцип работы теплового насоса любой модификации основывается на том факте, что все тела с температурой выше абсолютного нуля имеют некий запас энергии. При этом, он прямо пропорционален массе, а также удельной теплоемкости тела. Несложно догадаться, что грунты, водоемы и подземные воды, имеющие огромную массу, можно использовать для получения почти бесплатного тепла. Но, для того, чтобы отобрать тепловую энергию какого-либо тела, его нужно охладить. Рассчитать примерное количество выделяемого при этом тепла можно по упрощенной формуле: Q = C · M · (T2 − T1), в которой Q − полученное тепло, C − теплоемкость, M – масса, а T2 – T1 – разница температур тела до его охлаждения и после. Эта формула позволяет сделать важное наблюдение о том, что охлаждая 1 кг теплоносителя от 1000 до 0 oС, можно получить столько же тепла, сколько даст охлаждение 1000 кг от 1 до 0 oС.

Говоря о том, что такое тепловой насос, нельзя не отметить, что в термодинамическом плане он аналогичен обыкновенному холодильнику, только работает по обратному принципу. Если цель холодильной машины – производство холода путем отбора тепла из какого-либо объема при помощи испарителя, при сбросе конденсатором теплоты в окружающую среду, то в случае с телонасосом, конденсатор является теплообменником, выделяющим тепло для потребителя, а испаритель – теплообменником, утилизирующим низкопотенциальное тепло. Ну а, поскольку перечисленные выше источники тепла – грунт, вода или воздух, доступны повсеместно, системы отопления и горячего водоснабжения с тепловыми насосами становятся эффективными, простыми в монтаже, экологичными и экономичными решениями, позволяющими сократить расходы на производство тепла для зданий любого назначения.

 

Какие преимущества есть у тепловых насосов?

Постоянно возрастающая популярность данных агрегатов, как в бытовой, так и в производственной сферах, обусловлена немалым количеством достоинств, которыми они обладают.

Главные преимущества теплонасосов таковы:
• Простота эксплуатации – вполне сравнимая с легкостью использования обычного домашнего кондиционера;
• Экономичность – для передачи в систему обогрева 1 кВт·ч тепловой энергии такому аппарату требуется затратить, в среднем, всего 0,2-0,35 кВт·ч электрической энергии;
• Неприхотливость к условиям работы – а также, упрощение требований к системам вентиляции помещений и повышение общего уровня их пожарной безопасности;
• Многофункциональность – выражающаяся в возможности переключения с зимнего режима отопления помещений на летний режим кондиционирования воздуха;
• Бесшумность и относительная компактность – делающие подобные установки идеально подходящими для отопления частных домов.

В свою очередь, единственным существенным недостатком тепловых насосов всех модификаций является не слишком высокая температура нагреваемой воды, которая, как правило, не превышает 50-60 oС.

Тем не менее, даже таких показателей почти всегда вполне хватает для успешного функционирования низкотемпературных систем отопления, а также бытовых сетей горячего водоснабжения.

Какие бывают тепловые насосы?

Классификация тепловых насосов подразумевает их разделение на несколько групп, исходя из различных характеристик. Так, в зависимости от способа передачи энергии, существуют такие типы тепловых насосов:

• Компрессионные тепловые насосы – используют в работе цикл сжатия-расширения теплоносителя с параллельным выделением тепловой энергии. Основные комплектующие таких устройств – конденсатор, компрессор, испаритель и расширитель. Теплонасосы компрессионного типа отличаются простотой эксплуатации и высокой эффективностью, благодаря чему они заслужили большую популярность;
• Абсорбционные тепловые насосы – используют в работе сочетание абсорбент-хладон. Они являются устройствами нового поколения с высокой производительностью. И именно применение абсорбента делает теплонасосы абсорбционного типа максимально эффективными.

В зависимости от задействованного источника тепла, существуют такие типы теплонасосов:

• Геотермальные тепловые насосы – извлекают энергию из грунта или воды;
• Воздушные тепловые насосы – извлекают энергию из атмосферы;
• Использующие вторичное тепло тепловые насосы – извлекают энергию из воздуха, воды или даже канализационных стоков.

В свою очередь, в зависимости от вида теплоносителя входного и выходного контуров, существуют такие типы тепловых насосов:

• Тепловые насосы «воздух-воздух» – отбирают энергию у наружного воздуха с более низкой температурой, а затем передают полученное тепло в отапливаемые при помощи нагретого воздуха помещения;
• Тепловые насосы «вода-вода» – отбирают энергию у грунтовых вод, а затем передают полученное тепло воде, циркулирующей в системах отопления и горячего водоснабжения;
• Тепловые насосы «вода-воздух» – отбирают энергию у грунтовых вод, используя зонды или скважины для воды, а затем передают полученное тепло в воздушную систему отопления;
• Тепловые насосы «воздух-вода» – отбирают энергию у атмосферного воздуха, а затем передают полученное тепло воде, циркулирующей в системах отопления и горячего водоснабжения;
• Тепловые насосы «грунт-вода» – отбирают энергию у грунта при помощи проложенных под землей труб, по которым циркулирует вода, а затем передают полученное тепло воде, циркулирующей в системах отопления и горячего водоснабжения;
• Тепловые насосы «лед-вода» – отбирают энергию у воздуха, которая высвобождается при получении льда, а затем передают полученное тепло воде, циркулирующей в системах отопления и горячего водоснабжения.

Какие тепловые насосы наиболее эффективны?

Определить общую эффективность геотермального теплонасоса довольно просто. Для успешной реализации своих функций любой подобный агрегат должен продуцировать больше тепловой энергии, чем потреблять энергии электрической. Данное соотношение называется коэффициентом преобразования, а его значение может меняться, исходя из разницы температур во входном и выходном контурах. При этом, чем ниже температура снаружи здания, тем подобная система является менее эффективной. В зависимости от модификации теплового насоса, его коэффициент преобразования варьируется от 1 до 5. А для более точной оценки такого аппарата используется дополнительный параметр годовой производительности.

Однако, в случае с теплонасосами, к сожалению, легко определяется только их общая эффективность. Определить этот параметр для конкретного теплового насоса довольно сложно. Дело в том, что его собственная эффективность зависит от многих факторов, а потому рассчитать ее без специальной подготовки почти невозможно. Поэтому для подсчетов данной величины не существует универсальной формулы или алгоритма. Ну а для того, чтобы правильно выбрать тепловой насос, желательно обратиться к специалистам, которые смогут подобрать его оптимальную разновидность и объем необходимого хладагента, исходя из существующих условий применения.

Каковы перспективы использования тепловых насосов?

Немалые преимущества применения теплонасосов давно оценили во всех наиболее развитых западных странах. Именно поэтому в расположенных там домохозяйствах уже в ближайшие 5 лет доля систем отопления и горячего водоснабжения с данными устройствами в составе будет составлять не менее 75%. А по прогнозам мирового энергетического совета (World Energy Council), в 2020 году 3/4 общего теплоснабжения в мире будет обеспечиваться тепловыми насосами различных модификаций. Скандинавские страны уже вышли на эти цифры, в США законодательно закреплено оборудование всех новых общественных зданий тепловыми насосами, а правительство Германии датирует каждый кВт мощности новых энергосберегающих систем в размере порядка € 200. А с учетом постоянной модернизации и снижения стоимости тепловых насосов, их популярность будет постоянно расти и в Украине.Стоит отметить, что в нашем магазине есть возможность купить по выгодной цене  тепловые насосы.

Что такое тепловой насос и как он нагревает и охлаждает?

Что такое тепловой насос?

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

Как работает тепловой насос?

Технически тепловой насос представляет собой холодильную систему с циклом механического сжатия, которая может быть реверсирована для обогрева или охлаждения контролируемого помещения. Думайте о тепловом насосе как о переносчике тепла, постоянно перемещающем теплый воздух из одного места в другое, туда, где он нужен или не нужен, в зависимости от сезона. Даже в воздухе, который кажется слишком холодным, присутствует тепловая энергия. Когда на улице холодно, тепловой насос извлекает доступное снаружи тепло и передает его внутрь. Когда на улице тепло, он меняет направление и действует как кондиционер, удаляя тепло из вашего дома.

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

Компоненты теплового насоса

Тепловой насос состоит из двух основных компонентов: внутреннего блока обработки воздуха и наружного блока, аналогичного центральному кондиционеру, но называемого тепловым насосом. Наружный блок содержит компрессор, обеспечивающий циркуляцию хладагента, который поглощает и выделяет тепло при перемещении между внутренним и наружным блоками.

Кондиционер и тепловой насос: в чем разница?

Тепловые насосы и кондиционеры используют одну и ту же технологию для охлаждения вашего дома. Они обладают одинаковыми энергосберегающими характеристиками. За исключением нескольких небольших технических отличий, тепловые насосы и кондиционеры охлаждают ваш дом одинаково, без реальной разницы в качестве комфорта, энергоэффективности или стоимости энергии.

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

Газовая печь или тепловой насос? Какая разница?

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

Еще одно различие между тепловыми насосами и печами заключается в энергоэффективности и воздействии на окружающую среду. Поскольку он работает на электричестве, 9 Тепловые насосы 0027 не производят вредных выбросов, которые, как было доказано, способствуют изменению климата.

Кроме того, тепловой насос будет охлаждать ваш дом летом, избавляя вас от необходимости покупать отдельный кондиционер.

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

Энергетическая модернизация дома, которая приносит пользу климату и финансам

Тепловые насосы становятся все более популярными в жилых домах в связи с ростом цен на энергию и необходимостью сокращения использования систем отопления, работающих на ископаемом топливе.

Эндрю Эйчисон | В картинках | Getty Images

Думаете о домашнем тепловом насосе? Новые и расширенные государственные стимулы в сочетании с резко растущими тарифами на коммунальные услуги делают его более привлекательным.

Особенно при использовании в сочетании с чистыми источниками электроэнергии, такими как крышная или общественная солнечная батарея, тепловой насос — единственный электрический прибор, который может заменить традиционный домашний кондиционер и систему отопления — может обогревать и охлаждать дом с меньшим планетарным ущербом.

Эти инвестиции становятся все более привлекательными и для потребителей, учитывая тяжелую руку инфляции. По данным SaveOnEnergy.com, колоссальные 87% опрошенных домовладельцев в США заявили, что летом они столкнулись с более высокими ценами как минимум на одну бытовую услугу или категорию коммунальных услуг. Есть еще один возможный бонус: стимулы, предлагаемые в рамках недавно принятого Закона о снижении инфляции 2022 года. 

“Эти стимулы не только экономят ваши деньги сейчас и в долгосрочной перспективе на ваших счетах за коммунальные услуги, но и направляют нашу экономику на путь снижения потребление ископаемого топлива, которое способствует изменению климата», — сказала Миранда Леппла, директор Клиники экологического права юридического факультета Университета Кейс Вестерн Резерв. «Это беспроигрышный вариант».

Использование тепловых насосов станет более распространенным по мере того, как правительства примут закон об их внедрении. Штат Вашингтон недавно обязал строить новые дома и квартиры с тепловыми насосами. В июле губернатор Калифорнии Гэвин Ньюсом объявил о цели построить 3 миллиона домов, готовых к изменению климата, к 2030 году и 7 миллионов к 2035 году, а к 2030 году добавить 6 миллионов тепловых насосов. дома с системой теплового насоса.

Стоимость теплового насоса, вопросы экономии и эффективности

Тепловые насосы подходят для любого климата и в три-пять раз более энергоэффективны, чем традиционные системы отопления, по данным Rewiring America, некоммерческой организации, занимающейся электрификацией домов, предприятий и сообществ.

Вместо того, чтобы генерировать тепло, эти устройства передают тепло из прохладной улицы в теплое помещение и наоборот в теплую погоду. Тепловые насосы работают на электричестве, а не на природном газе или пропане, оба из которых имеют более высокие выбросы углерода, чем возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнечная энергия, сказал Джей С. Голден, директор лаборатории динамической устойчивости Сиракузского университета.

С установкой тепловые насосы могут стоить от 8000 до 35000 долларов, в зависимости от таких факторов, как размер дома и тип теплового насоса, по данным Rewiring America, но, по оценкам, экономия может составить сотни долларов в год для среднее домашнее хозяйство. Более того, это долгосрочная игра, поскольку средний срок службы тепловых насосов, которые большинство людей рассмотрит, составляет от 10 до 15 лет, по данным Rewiring America.

Цены на электроэнергию также имеют тенденцию быть более стабильными, изолируя потребителей от волатильности цен на газ, сказал Джошуа Сков, деловой и правительственный консультант по стратегии устойчивого развития, который также является отраслевым наставником и инструктором в Орегонском университете.

«Несмотря на первоначальные затраты, миллионы домовладельцев сэкономят деньги с тепловым насосом в течение всего срока службы устройства», — сказал он. «Вы сэкономите еще больше, если федеральное правительство покроет часть первоначальных затрат».

посмотреть сейчас

Стимулы Закона о снижении инфляции

Закон о снижении инфляции — обширная программа федерального правительства по защите климата — включает множество стимулов для снижения стоимости энергосберегающих улучшений недвижимости. Эти стимулы значительно превышают то, что сегодня доступно домовладельцам, сказал Джоно Анзалоне, преподаватель Университета Южного штата Мэн и исполнительный директор Климатической инициативы, которая дает студентам возможность бороться с изменением климата.

Для домохозяйств с низким доходом Закон о снижении инфляции покрывает 100% стоимости теплового насоса до 8000 долларов США. Для домохозяйств со средним доходом она покрывает 50% расходов на тепловой насос до того же предела в долларах. Домовладельцы могут использовать калькулятор, например, доступный в Rewiring America, чтобы определить свое право на получение помощи.

Если вы планируете несколько улучшений зеленого дома, имейте в виду, что общий порог закона для «квалифицированных проектов электрификации» составляет до 14 000 долларов на семью.

Федеральные налоговые льготы для домовладельцев

Для тех, кто превышает порог дохода для скидки, есть возможность, начиная с 1 января, воспользоваться кредитом на некоммерческое энергетическое имущество, обычно называемым 25C, сказал Питер Даунинг, директор Marcum LLP, который возглавляет группу налоговых льгот и стимулов бухгалтерской фирмы.

Домовладельцы могут получить налоговую скидку в размере 30% на проекты повышения энергоэффективности дома, такие как тепловые насосы. В определенный год они могут получить кредит до 2000 долларов на установку определенного оборудования, такого как тепловой насос. По данным Исследовательской службы Конгресса, срок действия этого кредита истекает после 2032 года.

Домовладельцам, приобретающим геотермальный тепловой насос, который является более дорогим, но в среднем более долговечным вариантом, может быть предоставлена ​​еще одна налоговая льгота. По данным Rewiring America, домовладельцы могут получить неограниченную налоговую скидку в размере 30% на установку геотермального отопления, согласно которой средняя стоимость геотермальной установки составляет около 24 000 долларов США и срок службы от двадцати до пятидесяти лет. Это означает, что средняя налоговая льгота для этого типа насоса составит около 7200 долларов, сообщает Rewiring America.

Система вентиляции геотермального теплового насоса, расположенного перед жилым домом.

Фото Альянс | Фото Альянс | Getty Images

Закон о снижении инфляции все еще разрабатывается. Но, возможно, правомочным потребителям будет разрешено получать как скидку, так и кредит, сказал Даунинг. Но математика вряд ли будет такой простой, основываясь на предыдущем руководстве IRS по скидкам на энергию, поддержанном федеральным правительством. Скажем, потребитель имеет право на 50% скидку на тепловой насос стоимостью 6000 долларов. Для целей налогового кредита оставшиеся 3000 долларов США могут иметь право на 30% налоговый кредит, что приводит к возможному кредиту в размере 9 долларов США.00, сказал он.

Государственная и местная финансовая поддержка

Штаты, муниципалитеты и местные коммунальные предприятия могут предоставлять скидки на некоторые эффективные приборы, включая тепловые насосы.