Кпд теплового насоса: Эффективность теплового насоса | SolarSoul.net ☀️

Тепловой насос воздух-вода для дома и бассейна, КПД, принцип, схема отопления

Возобновляемый источник энергии

Когда счета за электроэнергию начинают расти, большинство из нас задается вопросом, есть ли альтернатива. Использование возобновляемых источников энергии в качестве отопления становится необходимым шагом для домовладельцев, в первую очередь потому, что газ и электричество, получаемые из ископаемых видов топлива, становятся все дороже. Переход на «зеленые» технологии, такие как (ВТН) тепловой насос воздух-вода, часто не вызывает сомнений у тех, кто желает сократить счета и оставить меньший углеродный след, но так ли они хороши?

Как и в любом другом деле, перед покупкой важно взвешенно подойти к вопросу, поэтому давайте рассмотрим достоинства и недостатки ВТН.

Что такое тепловой насос с воздушным источником тепла?

Тепловые насосы воздух-вода для отопления дома, это поистине гениальный ход. Вопрос в том, почему, имея такие хорошие характеристики, ТН воздух-вода не установлены в каждом доме?

Моноблок, размером со стиральную машину, гармонично размещается у внешней стены вашего дома и волшебным образом преобразует холодный наружный воздух в горячую воду и отопление.

Он способен преобразовывать атмосферу с отрицательной температурой и подавать горячую воду в дом для дальнейшего использования, а в летние месяцы он может работать как кондиционер.  Часто люди используют тепловой насос воздух-вода для бассейна, чтобы нагревать с его помощью воду бассейна.

Установка теплового насоса воздух-вода занимает всего пару дней, а служат они до 20 лет. Устройство требуют минимального обслуживания, чистить их нужно один раз в год. 

ВТН способен заменить все преимущества традиционного газового котла, а  делает он это с минимальными затратами электроэнергии, без ущерба для окружающей среды. Нет необходимости покупать топливо, так как он просто не потребляет его.

Как работает тепловой насос воздух-вода?

Воздушный тепловой преобразователь работает на 75%  от возобновляемой энергии, извлекаемой из воздуха, и на 25%  от электроэнергии. Существует два основных типа ВТН:

• Тепловой насос системы воздух-вода, это устройство, в котором из тепла атмосферы вырабатывается тепло для теплоносителя, а затем подается в традиционные системы отопления, такие как радиаторы и водяные теплые полы.
  Поскольку напольное отопление работает при более низкой температуре, около 35 °C, оно считаются идеальной системой для работы теплового насоса.

• Система «воздух-воздух» генерирует теплый поток воздуха, а затем прокачивает его через вентиляторы, которые распределяют тепло по всему дому.

 

Принцип работы теплового насоса воздух-вода

Принцип работы, достаточно прост.  Энергия добывается  путем всасывания атмосферного воздуха в теплообменник-испаритель. Воздух используется для нагрева газообразного фреона, подобно тому, как работает холодильник, но в обратном направлении. После того как фреон получил от воздуха низкопотенциальное тепло, температура хладагента повышается за счет сжатия, его осуществляет компрессор. Сжатый, теперь уже нагретый газ конденсируется в промежуточном теплообменнике, который называется конденсатором. После чего  накопленное тепло передается теплоносителю системы отопления.

Эффективность воздушного теплового насоса

ВТН эффективны и зимой, и летом, благодаря COP (коэффициенту преобразования). COP теплового насоса — это способ измерения его эффективности путем сравнения потребляемой мощности, необходимой для производства тепла, с количеством тепла на выходе.

Показатель COP  корректируется с учетом времени года. Чтобы иметь возможность сравнивать тепловые насосы по тому, насколько сильно на них влияют эти изменения, используется сезонный COP (Seasonal Coefficient of Performance).

ВТН получает энергию из окружающего воздуха, но при снижении окружающей температуры снижается и эффективность.

ВТН для холодного климата

Важно знать тепловую нагрузку объекта и характеристики теплового преобразователя, чем выше требуется температура подачи в систему отопления дома, тем ниже будет конечный СОР.

Даже не глядя на то, что эффективность может снизиться, это не означает, что ВТН не работают в холодную погоду. Известно, что они могут извлекать тепло из воздуха при температуре до -25°C, а  с дополнительным источником, таким как электро-котел, и др.  ВТН работают даже в холодном климате Сибири.

Но чтобы получить максимальную отдачу, необходимо убедиться, что дом хорошо теплоизолирован.

Какой тепловой насос воздух-вода выбрать?

Чем выше COP, тем лучше.

Например, инверторный тепловой насос воздух-вода работает с COP 4, когда температура наружного воздуха 0°C, а температура подачи теплоносителя 35°C. Это означает, что КПД теплового насоса воздух-вода составляет 400%. То есть, на каждый кВт/ч электрической энергии, потребляемой вентиляторами и компрессором, вырабатывается 4кВт/ч тепла.

Охлаждение тепловым насосом воздух вода 

Опция реверса (обратной работы) в некоторых моделях означает, что их можно использовать и в качестве кондиционера. Конечно, можно приобрести отдельные сплит-системы кондиционирования, но существуют модели оборудования, которые выполняют обе функции. Главное не забывать, что универсальность любого прибора всегда негативно отражается на его специализации.

Преимущества ВТН

В отличие от газового котла, тепловой насос с воздушным источником тепла не производит углерод при работе. Хотя они и потребляют электроэнергию, ВТН могут быть объединены с солнечными фотоэлектрическими панелями для получения чистой электроэнергии.

Для дома тепловые насосы воздух-вода имеют низкие эксплуатационные расходы, особенно по сравнению с видами топлива, такими как пропан, дизель или прямое электрическое отопление.

Недостатки воздушных тепловых преобразователей

Отопление частного дома тепловым насосом воздух-вода не являются «универсальным» решением и не подходят для каждого дома так же, как газовые котлы. Они идеально подходят для хорошо изолированных, герметичных домов.
Для работы ВТН по-прежнему требуется электроэнергия. Это, скорее всего, увеличит ваши счета за электричество, но снизит другие расходы на отопление.

Воздействие ВТН на окружающую среду.

Помимо финансовых преимуществ установки ВТН, модернизация климатической системы имеет ряд положительных экологических последствий.

Высокая эффективность преобразования означает, что вы будете использовать меньше топлива для обогрева или охлаждения вашего дома. Это значит, что на электростанциях вырабатывается меньше энергии из ископаемых видов топлива, таких как уголь и нефть, что снижает количество выбросов парниковых газов и других загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу.

Вы можете еще больше снизить углеродный след, если переведете все энергопотребление, с ископаемого топлива на солнечную энергию. Установка солнечных панелей на крыше позволяет питать систему ВТН (и весь ваш дом) бесплатной электроэнергией с нулевым уровнем выбросов СО2.

Схема отопления тепловым насосом воздух вода

Условный кпд тепловых насосов

КПД теплового насоса приводит многих в замешательство, т. к. он если выполнить «очевидный расчет» принципиально больше 1, однако работа теплового насоса полностью подчиняется закону сохранения энергии. Т.е. действительно если считать тепловой насос «черным ящиком» то он потребляет энергии меньше, чем производит тепла. Однако подобные расчеты просто не учитывают источник энергии кроме потребляемого электричества. Таким источником обычно является теплый воздух или вода, которые нагревают Солнце или геотермальные процессы. Электроэнергия в устройстве не тратится непосредственно на нагрев, а тратится на «концентрацию» энергии источника тепла, как правило обеспечивая энергией работу компрессора. Т.е тепловой насос имеет два источника энергии — электричество и источник тепла (говорят источник низкопотенциального тепла) если расчет не учитывает источник тепла ,то получаются значения больше единицы, для современных тепловых насосов около трех. Однако если в расчете учесть и источник тепла, то КПД машины станет принципиально меньше единицы. Для избежания путаницы были введены коэффициенты: COP и степень термодинамического совершенства.

Последний показывает насколько реальный тепловой цикл теплового насоса приближен к идеальному тепловому циклу.

Преимущества и недостатки

К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с кпд до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается — тригенерация. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются 

фэн-койлы или системы «холодный потолок».

Тепловой насос надежен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.

Важной особенностью системы является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.

Теплонасос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

К недостаткам тепловых насосов, используемых для отопления, следует отнести большую стоимость установленного оборудования, необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров. Недостатком воздушных тепловых насосов является более низкий коэффициент преобразования тепла, связанный с низкой температурой кипения хладагента во внешнем «воздушном» испарителе. Общим недостатком тепловых насосов является сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве не более +50°С ÷ +60°С градусов, причем чем выше температура нагреваемой воды, тем меньше эффективность теплового насоса и меньше надежность теплового насоса.

Перспективы

Для установки теплового насоса необходимы первоначальные затраты: стоимость насоса и монтажа системы составляет $300-1200 на 1 кВт необходимой мощности отопления. Время окупаемости теплонасосов составляет 4-9 лет, при сроке службы по 15-20 лет до капитального ремонта.

Существует и альтернативный взгляд на экономическую целесообразность установки теплонасосов. Так, если установка теплонасоса производится на средства, взятые в кредит, экономия от использования теплонасоса может быть меньше, чем стоимость использования кредита. Поэтому массовое использования теплонасосов в частном секторе можно ожидать, если стоимость теплонасосного оборудования будет сопоставима с затратами на установку газового отопления и подключения к газовой сети.

Ещё более многообещающей является система, комбинирующая в единую систему теплоснабжения геотермальный источник и тепловой насос. При этом геотермальный источник может быть как естественного (выход геотермальных вод), так и искусственного происхождения (скважина с закачкой холодной воды в глубокий слой и выходом на поверхность нагретой воды).

Другим возможным применением теплового насоса может стать его комбинирование с существующими системами централизованного теплоснабжения. К потребителю в этом случае может подаваться относительно холодная вода, тепло которой преобразуется тепловым насосом в тепло с потенциалом, достаточным для отопления. Но при этом вследствие меньшей температуры теплоносителя потери на пути к потребителю (пропорциональные разности температуры теплоносителя и окружающей среды) могут быть значительно уменьшены. Также будет уменьшен износ труб центрального отопления, поскольку холодная вода обладает меньшей коррозионной активностью, чем горячая.

Как работают тепловые насосы | Cooper&Hunter

Как работают тепловые насосы типа «воздух-воздух»

Тепловые насосы воздух-воздух имеют очень простой принцип работы. По сути, это инвертированный цикл работы холодильной машины. Механизм сконструирован таким образом, чтобы забирать тепло со, скажем, улицы, прогревать его до нужной вам температуры и передавать в комнату.  

В современных тепловых насосах типа «воздух-воздух» используются инверторы, которые обеспечивают дросселирование компрессора.  Это уменьшает износ и увеличивает КПД.  В последнее время технология инверторов весьма заметно развивается, так что производители предлагают самые различные варианты, соответственно, варьируется и производительность. Поэтому важно сравнивать КПД при разных температурах наружного воздуха для разных воздушных и воздушных тепловых насосов.  Те, у кого есть только контроль включения/выключения, устанавливать не рекомендуются.

Тепловые насосы можно включить летом, чтобы охладить дом.  При реверсировании воздух конденсируется в воду во внутреннем блоке.  Поэтому он должен иметь дренаж.  Обратите внимание, что тепловой насос расходует больше энергии в режиме охлаждения.

Такие системы состоят из внутреннего и наружного блоков, соединенных трубами охлаждения и электрическим кабелем.  Обращаясь в магазин, обязательно попросите, чтобы вас проконсультировали относительно того, какой тип выбрать, а также где эти элементы лучше всего устанавливать. Внутренний блок должен быть закреплен таким образом, чтобы распространять тепло в помещении. Если в доме два или более этажей, рациональнее всего его разместить на одном из нижних уровней возле открытой лестницы.  Также возможно установить несколько внутренних блоков.

Размещение также влияет на уровень шума и, соответственно, комфортность использования. Так что вам нужно как следует подумать о том, где лучше всего его разместить, чтобы чувствовали эффект, но не страдали от шума. Правильное размещение наружного блока важно для бесперебойной работы и экономии энергии в долгосрочной перспективе.Этот блок вибрирует.  Поэтому не рекомендуется его прикреплять непосредственно к дому, но можно установить на землю или прикрепить к фундаменту.  Он также должен быть защищен от дождя и ветра.

Тепловой насос является точечным источником тепла и то, какую часть помещения он  будет прогревать, зависит от размещения.

Тепловой насос имеет низкий коэффициент полезного действия (КПД), когда потребность в отоплении высокая: в холодные дни в воздухе не так много энергии, которую насос смог бы использовать. Поэтому вам необходимо будет подумать о дополнительных источниках тепла, если вы хотите, чтобы в квартире или доме всегда было жарко. Как правило, современные модели разработаны таким образом, чтобы их можно было без проблем соединить с другими отопительными приборами. Обратите внимание на тепловые насосы Cooper&Hunter – они надежные, мощные и долговечные. Стоимость при этом остается очень доступной. Если анализировать рынок и его предложения, то модели именно от этого производителя сегодня являются одними из самых надежных. 

Кроме того, когда температура наружного воздуха приближается к точке замерзания, на поверхности испарителя образуется иней, что снижает производительность системы.

Воздушный фильтр внутреннего блока необходимо регулярно чистить или заменять для поддержания производительности. Высокая влажность воздуха может сократить срок службы теплового насоса.

Преимущества тепловых насосов 

Как работают тепловые насосы «воздух-воздух»? Тепловые насосы такого типа обходятся совершенно недорого. Стоимость установки также является низкой, если сравнивать с другими моделями, которые сегодня представлены на рынке. Добиться минимальных цен удалось благодаря тому, что теперь нет необходимости проводить сложные работы по типу рытья траншей и прокладки коллекторов. Соответственно, монтаж займет намного меньше времени, да и обойдется недорого. Для того, чтобы обустроить дома такую систему, необходимо установить всего лишь два блока: внутренний и наружный. К наружному специальным образом подключают электрическую энергию. Подсоединить внутренний блок нужно с системой отопления и обогрева воды. Все, можете считать, что все монтажные работы закончены. 

Цена на тепловые насосы вам также понравится, ведь такое оборудование обойдется недорого, тогда как преимущества его работы вы почувствуете сразу. 

Но на этом преимущества тепловых насосов не заканчиваются. Еще один очевидный плюс – они экономичны: 1 кВт затраченной энергии к свыше 5 кВт производимого тепла. Только подумайте: котлы, которые многие часто устанавливают, затрачивая столько же электроэнергии, способны производить всего лишь 0,95 кВт. Так что экономия более чем очевидна. 

Кроме того, такие системы являются очень надежными. Естественно, срок эксплуатации зависит от того, изделие какого производителя вы выбрали, но они гарантированно прослужат дольше, чем любое другое. Достигнуть столь завидных показателей удалось благодаря замкнутому контуру. Он производится из меди, которая имеет превосходные эксплуатационные характеристики. Можете не бояться того, что что-то может перегореть, как это часто бывает в других котлах. Здесь все происходит в вакууме, так что исключается риск негативного воздействия окружающей среды. 

Принцип работы теплового насоса – еще одно явное преимущество. Ведь он является полностью автономным. Чтобы обеспечить бесперебойную работу, нужна всего лишь электроэнергия. Так что вы лишаетесь необходимости в постоянной заготовке топлива.

Напоследок – вам наверняка понравится стопроцентная экологичность такой системы. Ведь не происходит сжигания топлива, благодаря чему такое оборудование не будет загрязнять окружающую среду.

Итак, отвечая на вопрос, как работают тепловые насосы «воздух-воздух»,  мы можем сделать вывод , что это достаточно выгодный прибор, который будет в качестве отопления. При покупке данной техники вы гарантированно получите стабильную работу, комфортную температуру и минимальное количество затрат (как на покупку, так и на обслуживание). Главное, выбрать изделие от надежного производителя. 

Тепловой насос воздух-воздух серии Arctic

Эта серия зарекомендовала себя как надежная климатическая система с возможностью обогрева зимой при -25°С с возможностью охлаждения летом, в сильную жару, с максимальным КПД. Подробнее про серию Arctic…

Тепловой насос воздух-воздух серии Nordic Premium

Это новая серия с энергоэффективным компрессором от Mitsubishi Electric с высочайшей теплопроизводительностью и возможностью обогрева при -28°С без потерь КПД. Модель конца 2020 года, подробней об этой серии по ссылке…

Тепловой насос воздух-воздух серии ICY III

Легендарная серия с возможностью обогрева при -30°С и Two Stage компрессором с максимально возможной производительностью. Наивысший уровень энергоэффективности для бытовых тепловых насосов и кондиционеров SEER A+++ SCOP A+++ Подробнее по ссылке…

 

ПОЛНЫЙ АССОРТИМЕНТ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ COOPER&HUNTER ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

 

 

Что такое тепловой насос? Какие бывают тепловые насосы.

Главная > Полезная информация> Что такое тепловой насос? Какие бывают тепловые насосы.

Что такое тепловой насос? Какие бывают тепловые насосы?

Тепловой насос — это такое устройство, которое отбирает энергию от одного тела и передает его другому, тем самым добавляя тепловую энергию последнему. Общий принцип построения теплового насоса похож на структуру построения холодильной машины, только в тепловом насосе испаритель и конденсатор поменяны местами (класс тепловых насосов ВоздухВоздух).

 

Классифицируются тепловые насосы по способу отбора тепла

В литературе встречается множество источников от которых можно отбирать тепло для использования его в тепловых насосах, например можно отбирать тепло из горных пород, из озер и рек, из грунта и воздуха. Коэффициент полезного действия и рациональность добычи такого тепла сильно разнится. Самыми распространенными источниками добычи являются грунтовый способ добычи и из воздуха.

Отбор тепла из воздуха: воздух-воздух, воздух-вода.

Первое слово обозначает из чего отбирается тепло, а второе слово указывает то, что мы нагреваем.

С первого взгляда рядовой пользователь задастся вопросом: откуда же тепловой насос возьмет тепло, когда на улице -10 градусов? Ответ кроется в физических процессах нашей планеты, даже при таких низких температурах – есть потенциал теплой энергии иначе бы планета земля погрузилась бы в глубокий ледниковый период. Тепловые насосы этого класса сильно зависимы от температуры окружающей среды и имеют наибольшую эффективность работы в температурном диапазоне до -8 градусов по Цельсию. Так например при температуре окружающей среды -5, тепловой насос подогреет воду до +45 град. – и этого будет достаточно, например, для работы системы теплый пол (теплые стены). В условиях очень сильных морозов до -25 град. тепловые насосы теряют эффективность и для сохранения тепла в доме должны выполняться два условия: качественное утепление дома и дублирующий нагревательный котел (газовый, электрический котел или твердотопливный).

 

Отбор тепла из грунта – геотермальный тепловой насос (вода-вода, вода-воздух)

Тепловой насос, который отбирает тепло из грунта называют геотермальным тепловым  насосом (вода-вода, вода-воздух). Из всех насосов у него самый высокий и стабильный КПД, не зависящий от уличной температуры. Так например при вложенном 1 кВт электрической мощности, насос выдает 3,5-5 кВт тепловой. Благодаря тому что внутренняя температура земли в течении года практически не изменяется – геотермальный тепловой насос стабильно выдает необходимую тепловую мощность.  Для отбора тепла из грунта используется скважина, в скважину помещают трубы, по которым циркулирует теплоноситель, а внешний блок-преобразователь устанавливается в котельной.

 

Отбор тепла из воды (водоема).

При использовании в качестве источника тепла близлежащего водоёма контур укладывается на дно. Глубина не менее 2 метров. Коэффициент преобразования энергии тепловым насосом такой же, как при отборе тепла от грунта. Ориентировочное значение тепловой мощности на 1 м трубопровода — 30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длиной 300 м. Чтобы трубопровод не всплывал, на 1 пог. м устанавливается около 5 кг груза. Промышленные образцы: 70 — 80 кВт*ч/м в год.

Если тепла из внешнего контура всё же недостаточно для отопления в сильные морозы, практикуется эксплуатация насоса в паре с дополнительным генератором тепла (в таких случаях говорят об использовании бивалентной схемы отопления). Когда уличная температура опускается ниже расчётного уровня (температуры бивалентности), в работу включается второй генератор тепла — чаще всего небольшой электронагреватель

 

Какой КПД у тепловых насосов? 

КПД теплового насоса приводит многих в замешательство, так как если выполнить «очевидный расчет», то он принципиально больше 1, однако работа теплового насоса полностью подчиняется закону сохранения энергии. То есть если считать тепловой насос «черным ящиком», то действительно, устройство потребляет энергии меньше, чем производит тепла, что принципиально. Это не совсем так.

Пример:

Пусть тепловой насос потребляет из электрической сети 1 КВт и отдает потребителю 4 Квт, и забирает из низкопотенциального источника 5 Квт. Расчет типа Pпотребителя/Pсети = 4/1 = 4 — неправильный, так как не учитывает источник низкопотенциального тепла.

Правильный расчет для КПД теплового насоса:

Pпотребителя /(Pсети + Pисточника) = 4 /(1 + 5) = 0.67

Сколько тепловой насос переносит тепла из источника низкопотенциального тепла оценить сложно — это и приводит к ошибке.

Однако если в расчете учесть и источник низкопотенциального тепла, то КПД машины станет принципиально меньше единицы. Для удобства расчетов и понимания принципов работы была введена единица «коэффициент СОР». COP показывает во сколько раз тепловая энергия переданная потребителю превышает количество работы необходимой для переноса тепла от низкопотенциального источника, а степень термодинамического совершенства показывает насколько реальный тепловой цикл теплового насоса приближен к идеальному тепловому циклу.

 

Преимущества и недостатки тепловых насосов

К преимущества следует отнести:

— экономичность — для передачи в систему отопления 1 кВт•ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электроэнергии

— безопасность -упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

— двухрежимность работы – летом охлаждает/зимой нагревает — просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».

— надежность и простота в обслуживании — процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.

— компактность —  модуль по размерам не превышает обычный холодильник и практически бесшумен.

 

Недостатками тепловых насосов являются:

-высокая стоимость установленного оборудования,

— необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров.

— недостатком воздушных тепловых насосов является более низкий коэффициент преобразования тепла, связанный с низкой температурой кипения хладагента во внешнем «воздушном» испарителе.

— общим недостатком всех тепловых насосов является сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве случаев нагревают воду до температуры не более +35 °С ÷ +45 °С.

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

Вам була корисна ця стаття?

Потрібна консультація спеціаліста?

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

Замовити дзвінок

Товари із статті

Інші цікаві статті на цю тему:

Підписатися на розсилку

ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ.

| miravent.pro

Тепловой насос в отличие от обычных теплообменников-рекуператоров, обеспечивающих естественный переток тепла от более нагретых масс и поверхностей к менее нагретым, рассчитан на обратный процесс — перенос тепла от холодных масс к более теплым.

Наибольшее распространение этот принцип получил в холодильной и кондиционерной технике.

По своей сути, любой бытовой компрессорный холодильник является тепловым насосом, т.к. он за счет кипения фреона при низкой температуре забирает тепло у холодильной камеры и переносит его через конденсатор в более нагретую окружающую среду. Кондиционеры работают точно по такому же принципу.

Вместе с тем, термин «тепловой насос» стал применяться к таким устройствам, только после того, как у них стали использовать выделяемое из конденсатора тепло и оценивать эффективность коэффициентом теплопроизводительности.

Особенностью тепловых насосов является то, что для обеспечения работы по перекачке тепла в отличие от обычных пассивных теплообменников, всегда требуются определенные затраты энергии (в частности, во фреоновых тепловых насосах на привод компрессоров).

При определенных температурных перепадах и конструкционных характеристиках фреоновых компрессоров и теплообменников (испарителей и конденсаторов) тепловой баланс может сложиться таким образом, что энергетические затраты на привод компрессора оказываются существенно ниже, чем количество полученного холода.

Так, например, если при потреблении компрессором 1 кВт электроэнергии у охлаждаемой среды через теплообменник-испаритель было забрано 3 кВт тепла, то на теплообменнике-конденсаторе на более высоком температурном уровне выделится вся мощность, полученная от испарителя, и вся мощность, затраченная компрессором, т.е. 4 кВт.

Таким образом, если оценивать холодильную работу данного устройства — холодильный коэффициент равен 3, а если оценивать нагревательную работу – то термоэффективность равна 4. Безусловно, далеко не все холодильники и тепловые насосы имеют такие коэффициенты холодильной и тепловой эффективности.

Эффективность определяется множеством параметров: конструктивным КПД компрессоров, площадью теплообменников, видом и маркой фреона, разностью температур кипения и конденсации фреона.

Работа всех без исключения тепловых насосов описывается обращенной формулой Карно, который первый в науке и технике ввел понятие и формулу расчета КПД теплового двигателя. Если в тепловом двигателе с увеличением разности двух температур КПД возрастает, то в тепловом насосе наоборот – уменьшается.

Таким образом, одно и то же холодильное устройство в зависимости от разницы между температурами кипения и конденсации фреона будет работать с разным холодильным коэффициентом. Общеизвестные кондиционерные сплит-системы при работе на охлаждение с температурами кипения фреона 5-7^оС обеспечивают холодильный коэффициент 2,5-3,3.

При реверсировании систем на подогрев внутреннего воздуха испарителем в таких кондиционерах становится теплообменник, расположенный на улице в наружном блоке.

С понижением наружной температуры температура кипения фреона падает, а она всегда бывает на 8-15 ^оС ниже температуры обдувающего воздуха, поэтому при 0 градусов фреон кипит при -10-15 ^оС, а при понижении температуры наружного воздуха до -15 ^оС тепловой насос вообще перестает работать.

С понижением температуры наружного воздуха не только уменьшается температура кипения фреона, но и в полном соответствии с формулой Карно уменьшается холодильный коэффициент и коэффициент теплопроизводительности. Этим и объясняется то, что кондиционерные сплит-системы не работают при температурах ниже -10 ^оС.

Что касается тех моделей, про которые производители говорят, что они модифицированы для работы при более низких температурах, то изменения, как правило, касаются лишь дополнительных мер, облегчающих пуск и предотвращающих аварийную поломку компрессора во время сильных морозов, но не касаются повышения коэффициента теплопроизводительности, поэтому тепла они дают ровно столько, сколько потребляет компрессор, а иногда и меньше из-за больших теплопотерь в наружном блоке.

До тех пор, пока коэффициент теплопроизводительности существенно превышает единицу, т.е. 1,5 и более – его использование еще выгодно, т.к. позволяет экономить электроэнергию, но при приближении к единице значительно выгоднее использовать простые и более дешевые электронагреватели.

Большинство тепловых насосов, производимых для отопления зданий, имеют весьма хорошие характеристики по тепловой мощности и коэффициенту теплопроизводительности при плюсовых значениях температур наружного воздуха или среды у которой забирается тепло (земля или вода).

При понижении наружной температуры ниже -15; -20 ^оС, когда для отопления зданий нужны все большие и большие мощности у всех таких тепловых насосов их собственные тепловые мощности катастрофически падают, а коэффициент теплопроизводительности начинает приближаться к единице.

Тепловые насосы отбирающие тепловую энергию у земли требуют крупных инженерных и финансовых затрат на бурение и устройство весьма больших по габаритам подземных теплосъемников.

Кроме того, вокруг таких теплосъемников при более длинных и морозных зимах, происходит некомпенсируемое летним теплом, замораживание грунта.

Его температура сильно падает, и в итоге тепловой насос по температуре кипения фреона оказывается в таких же условиях, как тепловой насос, работающий на уличном воздухе, а иногда и в более худших.   

Тепловые насосы, работающие на незамерзающей зимой воде от рек или озер при холодных и длинных зимах, также могут столкнуться с такой проблемой. Нам приходилось при проведении инженерной экспертизы сталкиваться со случаями, когда расположенные глубоко в воде теплосъемники замораживали вокруг себя такое количество льда, что он не успевал растаивать летом.  В итоге, через несколько лет эксплуатации, тепловой насос переставал работать, а систему отопления приходилось срочно переделывать на газ, причем, привозимый в баллонах из-за отсутствия газовых магистралей.

Тепловые насосы бесспорно очень полезные во многих случаях, важно только без излишних иллюзий правильно уметь оценивать их реальные параметры, не попадаясь на не всегда добросовестную рекламу.

Бесспорно, что будут проводиться новые технические разработки более эффективных парокомпрессионных систем, имеющих сегодня наивысшие показатели среди всех известных систем тепловых насосов.

Возможно произойдет прорыв в повышении эффективности других систем тепловых насосов, например, термоэлектрических, которые, при отлаженной технологии могут оказаться дешевле других систем.

График зависимости эффективности теплового насоса от температуры (COP при температуре от 0°F до 60°F)

по

Эффективность теплового насоса зависит от температуры наружного воздуха . Как мы все знаем, при более низких температурах тепловые насосы становятся менее эффективными. Вот почему мы обычно используем комбинированную печь с тепловыми насосами; при отрицательных температурах тепловые насосы становятся менее эффективными, и приходится использовать печь для обогрева.

Насколько падает эффективность теплового насоса в холодном климате, показывает график зависимости эффективности теплового насоса от температуры (для температур от 0°F до 60°F) .

Ниже вы найдете график зависимости эффективности теплового насоса от температуры и таблицу со значениями КПД теплового насоса при низких температурах . Мы также рассмотрим пример того, как мощность теплового насоса 24 000 БТЕ падает ниже 15 000 БТЕ при низких температурах в конце.

Прежде чем мы проверим диаграмму температурного КПД теплового насоса и таблицу, давайте обратимся к ключевому показателю, который мы используем:

Эффективность теплового насоса измеряется COP или коэффициентом полезного действия. COP теплового насоса определяется как:

COP теплового насоса = Теплопроизводительность / Потребляемая энергия

По сути, когда мы измеряем эффективность теплового насоса, мы измеряем COP. При более высоких температурах (около 52°F и выше) коэффициент полезного действия теплового насоса может быть выше 4. Это означает, что тепловой насос будет производить в 4 раза больше тепловой мощности на каждую единицу f выходной энергии. Короче говоря, тепловой насос будет иметь КПД 400%.

Все тепловые насосы имеют КПД выше 100%, поскольку они не производят тепло из электричества. Они просто используют электричество для перекачки доступного наружного тепла в помещение.

КПД тепловых насосов (КПД) зависит от температуры наружного воздуха. Если наружный воздух холодный (например, однозначные температуры), наружный змеевик не сможет поглотить столько тепла, сколько при температуре наружного воздуха 47°F.

Очевидно, что эффективность тепловых насосов зависит от того, сколько тепла имеется в наружный воздушный . Это просто означает, что у нас есть связь между температурой наружного воздуха и эффективностью теплового насоса. В более холодном климате тепловой насос может извлекать меньше тепла из холодного наружного воздуха. КПД при низких температурах полностью зависит от мощности наружного блока (внутренний блок не влияет на общую эффективность).

Пример: Средний КПД теплового насоса при 45°F составляет около 3,7 COP. Это 370% эффективности. При гораздо более низких температурах – скажем, зимних температурах 10°F – средний КПД теплового насоса составляет около 2,3 COP. Это 230% эффективности. Условно говоря, мы увидим, что тепловой насос при температуре 10°F будет производить на 38% меньше тепла, чем при более высокой температуре 45°F.

Допустим, у нас есть тепловой насос мощностью 24 000 БТЕ. Эта теплоемкость обычно измеряется при 47°F; это означает, что при температуре 45°F такой тепловой насос фактически будет производить около 24 000 БТЕ тепловой мощности (или чуть меньше). Однако при 10°F мы увидим снижение теплопроизводительности на 38%; Таким образом, тепловой насос мощностью 24 000 БТЕ будет производить только 14 880 БТЕ или даже меньше.

Насколько падает COP при более низких температурах, зависит от измерения (измерение тепловой мощности для определенного количества потребляемой электроэнергии при различных температурах). Было проведено ограниченное количество исследований эффективности тепловых насосов с низкой однозначной температурой.

Наиболее всестороннее исследование эффективности теплового насоса при более низких температурах было проведено Министерством энергетики США. Исследование «Измеренная производительность низкотемпературного воздушного теплового насоса» было проведено в сентябре 2013 года. На основании результатов этого исследования мы можем примерно представить зависимость эффективности теплового насоса от температуры при низких температурах:

COP этого теплового насоса по сравнению с Температурная диаграмма поможет вам понять эффективность тепловых насосов при низких температурах. Вот полная диаграмма температуры на выходе теплового насоса, основанная на измеренных значениях теплопроизводительности из исследования Министерства энергетики США:

Как видно из диаграммы температурного КПД теплового насоса, мы наблюдаем очень высокую эффективность COP 4 при более высоких температурах (выше 52°F. При температуре ниже 32°F мы видим, что эффективность теплового насоса падает ниже COP 3 (300%

При однозначных температурах эффективность тепловых насосов падает почти вдвое по сравнению с температурой 47°F (рейтинг HSPF, например, измеряется при 47°F). Это не означает, что тепловые насосы останавливаются. работают при отрицательных температурах, это просто означает, что они менее эффективны и, следовательно, производят меньшую теплопроизводительность, чем та, что указана на этикетке.0005

Примечание: Это низкотемпературные тепловые насосы. Значение КПД стандартных тепловых насосов упадет намного быстрее (с рейтингом КПД около 1,5 при 10°F).

Вот обещанная диаграмма COP в зависимости от температуры для тепловых насосов:

Таблица COP в зависимости от температуры

Наружная температура (°F):	Коэффициент полезного действия (COP):
60°F	4.3 КС
55°F	4.1 КС
50°F	3.9 КС
45°F	3.7 КС
40°F	3.3 КС
35°F	3.1 КС
30°F	2. 9 КС
25°F	2.6 КС
20°F	2,5 КПД
15°F	2.4 КС
10°F	2.3 КС
5°F	2,25 КПД
0°F	2.2 КС

Необходимо отметить, что в настоящее время существует проблема создания тепловых насосов, способных эффективно нагревать и при околонулевых температурах. Одной интересной компании уже удалось увеличить рейтинг COP при очень низких (5°F) температурах.

Новая серия Cooper и Hunter Hyper Heat дает нам представление о том, на какую эффективность способны современные очень низкотемпературные тепловые насосы. Если вы посмотрите спецификацию серии Hyper Heat здесь, вы увидите рейтинг COP для температуры 5 ° F. А именно, вы можете видеть, что:

• Небольшой тепловой насос серии HPR CH-HPR06F9-230VO мощностью 7000 БТЕ имеет рейтинг COP 2,2 при температуре 5°F.
• Более крупный тепловой насос HPR CH-HPR24-230VO мощностью 24 000 БТЕ имеет рейтинг COP 1,7 при температуре 5 °F.

Что на самом деле означает этот более низкий КПД при низкой температуре с точки зрения тепловой мощности?

Давайте сделаем некоторые теоретические расчеты и посмотрим на мощность теплового насоса мощностью 24 000 БТЕ при различных температурах:

Теплопроизводительность теплового насоса мощностью 24 000 БТЕ при различных температурах (пример)

Допустим, у нас есть тепловой насос мощностью 24 000 БТЕ (2 тонны), который имеет теплопроизводительность около 24 000 БТЕ при 45°F и 3,7 COP. Основываясь на приведенных выше результатах исследования COP в зависимости от температуры, мы можем рассчитать, сколько БТЕ будет производить этот тепловой насос при более низких температурах.

Ниже приведены приблизительные оценки мощности теплового насоса 24 000 BTU BTU при различных температурах:

• При 45°F этот тепловой насос имеет COP 3,7 и, таким образом, будет производить 24 000 BTU тепловой мощности.
• При 40°F этот тепловой насос имеет КПД 3,3 и, таким образом, будет производить 21 405 БТЕ тепловой мощности.
• При 35°F этот тепловой насос имеет КПД 3,1 и, таким образом, будет производить 20 108 БТЕ тепловой мощности.
• При 30°F этот тепловой насос имеет КПД 2,9 и, таким образом, будет производить 18 810 БТЕ тепловой мощности.
• При 25°F этот тепловой насос имеет КПД 2,6 и, таким образом, будет производить 16 865 БТЕ тепловой мощности.
• При 20°F этот тепловой насос имеет КПД 2,5 и, таким образом, будет производить 16 216 БТЕ тепловой мощности.
• При 15°F этот тепловой насос имеет КПД 2,4 и, таким образом, будет производить 15 568 БТЕ тепловой мощности.
• При 10°F этот тепловой насос имеет КПД 2,3 и, таким образом, будет производить 14 919 БТЕ тепловой мощности.
• При 5°F этот тепловой насос имеет КПД 2,25 и, таким образом, будет производить 14 596 БТЕ тепловой мощности.
• При 0°F этот тепловой насос имеет КПД 2,2 и, таким образом, будет производить 14 270 БТЕ тепловой мощности.

Как видим, даже у низкотемпературного теплового насоса эффективность может упасть настолько, что мы потеряем почти половину мощности теплового насоса. Это играет важную роль, когда нам нужно определить размер теплового насоса. Вы можете узнать больше о том, сколько БТЕ требуется мини-сплит-тепловому насосу здесь; вы увидите, что ни один из инструментов оценки не учитывает падение COP при более низких температурах.

---

В целом, важно понимать взаимосвязь между эффективностью теплового насоса и температурой наружного воздуха. В последние годы много ресурсов было направлено на изобретение теплового насоса с очень хорошим КПД при низких температурах.

По сути, поскольку тепловые насосы работают на электричестве, они считаются «зелеными». Если бы мы могли получить значения COP при низких температурах, они могли бы стать экономически выгодной и экологически чистой альтернативой газовым печам.

Надеемся, теперь у вас есть представление о том, как связаны эффективность теплового насоса и температура наружного воздуха. Для более глубоких и научных исследований вы можете проверить Engineering Toolbox здесь.

Содержание

Совет по энергоэффективности — тепловые насосы

Назад к основам: тепловые насосы

Вводное руководство по работе тепловых насосов, составленное Аланом Пирсом А.М. (Университет RMIT) и Джеффом Эндрюсом (Genesis Now)

Принципы

Принцип работы теплового насоса (или чиллера) состоит в том, что он концентрирует тепло до более высокой температуры в конденсаторе и более низкой температуры в испарителе и перемещает (перекачивает) его. Технология использует преимущества большого количества энергии, хранящейся или высвобождаемой при переходе хладагента из газообразного состояния в жидкое. Например, при переключении между жидкостью и газом обычный хладагент R134a поглощает или выделяет в 150–250 раз больше энергии, чем при изменении его температуры на один градус Цельсия.

Единственная разница между тепловым насосом и чиллером заключается в том, что один предназначен для отвода тепла из помещения или технологического потока, делая его более холодным и отводя тепло в окружающую среду, а другой предназначен для извлечения тепла из окружающей среды и использования это для обеспечения полезного тепла.

Рассмотрим простой пример: испаритель в холодильнике отводит тепло из пространства вокруг него (внутри холодильника) путем испарения хладагента, поглощая тепло при переходе жидкости в газ. Он «концентрирует» это тепло до более высокой температуры с помощью компрессора (точно так же, как велосипедный насос нагревается, когда вы накачиваете шины).

Благодаря конструкции системы и выбору хладагента эта температура выше, чем температура окружающей среды вокруг конденсатора, поэтому конденсатор может отдавать тепло окружающей среде, а хладагент снова конденсируется в жидкость. Таким образом, змеевики на задней части холодильника (или прикрепленные к бокам и сзади) нагреваются и отдают тепло комнате, в которой находится холодильник. Затем хладагенту позволяют течь в испаритель через редукционный клапан. Когда его давление падает, он испаряется и становится холоднее, поглощая тепло от испарителя, подобно тому, как струя из баллончика, наполненного жидкостью, охлаждается при выпуске в воздух.

В разных случаях используются разные хладагенты (иногда называемые рабочими жидкостями) с разными температурами кипения и рабочим давлением. Действительно, даже воду можно использовать в качестве очень эффективного хладагента, если можно установить правильное рабочее давление, чтобы вода кипела и конденсировалась при соответствующих температурах (ее обозначение R718 – подробнее см. здесь)!

Тепловые насосы могут, казалось бы, бросить вызов законам термодинамики, потому что они могут доставить гораздо больше, чем одна единица тепла (или охлаждения) на единицу потребляемой электроэнергии. Это связано с тем, что они извлекают тепло вокруг испарителя и отдают его в окружающую среду вокруг конденсатора. Электричество используется для концентрации и переноса тепла, а не для его непосредственного производства, как в резистивном электрическом радиаторе или тепловентиляторе. А по мере повышения эффективности двигателя, компрессора и теплообменника они могут выполнять больше полезной работы на единицу потребляемой электроэнергии. Действительно, интересная особенность тепловых насосов заключается в том, что (теоретически) они могут производить в 10-15 раз больше энергии, чем потребляют, приводя в действие компрессор! Таким образом, передовой (в настоящее время) бытовой тепловой насос может доставлять тепло с эффективностью 600%, по сравнению с газовым обогревателем с эффективностью от 50% до 9%.5% эффективности. Когда электричество производится с использованием возобновляемых источников энергии, это обеспечивает поразительное сокращение выбросов парниковых газов.

Общая эффективность, с которой тепло передается тепловым насосом или чиллером, называется коэффициентом полезного действия (COP) или коэффициентом энергоэффективности (EER) — эти термины на самом деле означают одно и то же. Это просто отношение полезного нагрева или охлаждения к подводимой мощности. Кондиционер с COP 5 обеспечивает в пять раз больше тепла или охлаждения, чем количество потребляемой им электроэнергии.

Как из «холода» получить тепло?

Многие люди не могут понять, как тепловой насос может извлекать тепловую энергию из «холодного» воздуха (или воды). Это отражает наше ограниченное понимание количества энергии в окружающей среде. Лорд Кельвин дал ключ к этому в 19 ^-м -м веке. Материя имеет теоретическую минимальную тепловую энергию только при «абсолютном нуле» или нуле градусов Кельвина, что составляет минус 273 градуса Цельсия. Температура в космосе близка к этой. Таким образом, воздух или вода при температуре, скажем, 7 градусов по Цельсию на самом деле содержат много энергии, потому что это на 280 градусов выше абсолютного нуля (или 280 градусов по Кельвину). Действительно, у него 90% энергии воздуха или воды при 37°C (310 Кельвинов).

Таким образом, даже в очень холодном климате в окружающей среде имеется много тепловой энергии. Тепловые насосы могут изменять температуру, концентрируя эту энергию и перемещая ее.

Нам также необходимо понимать разницу между «теплом» и «температурой». Тепло — это форма энергии, которая напрямую связана с тем, насколько движутся субатомные частицы, атомы и молекулы. Температура – ​​это «давление», управляющее тепловым потоком. Тепловая энергия течет от более высокой температуры к более низкой температуре. Таким образом, температура подобна давлению воды: вода течет из места с более высоким энергетическим состоянием в место с более низкой энергией, поэтому она течет вниз по склону в место с более низкой гравитационной потенциальной энергией. Таким образом, тепловая энергия течет «по склону» от более горячих мест к более холодным. Но количество передаваемого тепла зависит от многих факторов, включая изоляцию, проводимость и теплоемкость материалов и теплопередачу через поверхности.

Для данного теплового насоса, чем больше разница температур между его испарителем и конденсатором, тем менее эффективным он может быть в силу основ термодинамики. И наоборот, сведя к минимуму перепад температур, можно повысить эффективность. Повышая эффективность теплопередачи через теплообменники конденсатора и испарителя, можно также повысить общую эффективность.

Эта статья была написана Аланом Пирсом и Джеффом Эндрюсом для Совета по энергоэффективности 9Электронный журнал 0011 Efficiency Action , февраль 2016 г.

Алан Пирс AM — старший научный сотрудник Университета RMIT и старший советник Совета по энергоэффективности. Алан работал над всеми аспектами устойчивой энергетики в политике, разработке программ, общественном образовании и конкретных проектах и ​​является известным комментатором по вопросам устойчивой энергетики.

Джефф Эндрюс — основатель консалтинговой компании по энергоэффективности Genesis Now, соучредитель шести предприятий, ориентированных на устойчивое развитие, и изобретатель Organic Response. Джефф был назван «Лидером в области энергоэффективности 2013 года» на Национальной премии в области энергоэффективности в знак признания его многолетнего вклада в отрасль.

 

Авторское право на изображение: designua

 

Является ли тепловой насос более эффективным, чем печь?

• 12.11.2021
• Эллисон Бейлс
• Блог

энергоэффективностьокружающая среда и устойчивое развитиетепловой насоснагрев и охлаждение

Два основных способа обогреть дом: сжигание топлива ( например , ископаемый газ, мазут, древесина) или использование электричества. Печи и котлы распределяют тепло от сгорания для обогрева дома. Тепло с помощью электрического сопротивления имеет смысл только в ограниченных областях применения, поэтому тепловые насосы — лучший способ отопления с помощью электричества. Я люблю тепловые насосы и заменил печь в своем доме двумя из них. Но давайте кое-что прямо здесь. Сказать, что тепловой насос эффективнее печи или котла, значит сравнить яблоки с тыквами.

Упущен важный момент

К сожалению, во многих статьях на эту тему отсутствует важный момент. Эту ошибку допускают даже некоторые авторитетные источники. Я только что просмотрел три статьи, сравнивающие тепловые насосы с печами и котлами, и нашел следующие заявления об использовании энергии тепловыми насосами:

• «более чем в два раза эффективнее газовых печей»
• «на треть меньше энергии при той же мощности»
• «гораздо меньше энергии, чем печи»

Как они могут делать такие заявления? Ну хорошая печь крутится около 95 процентов энергии топлива сжигается в тепло для дома. Тепловой насос использует свою входную энергию для подачи в дом от 200 до 300 процентов энергии в виде тепла. Приведем несколько цифр, чтобы проиллюстрировать это.

Вы помещаете 100 000 БТЕ энергии ископаемого газа в печь и получаете 95 000 БТЕ тепла, доставленного в дом. Вы вкладываете 100 000 БТЕ электроэнергии в тепловой насос и получаете от 200 000 до 300 000 БТЕ тепла в доме. Если это все, на что вы смотрите, может показаться, что приведенные выше утверждения верны. Вы вкладываете одни и те же 100 000 БТЕ энергии в два типа систем отопления. Тем не менее, тепловой насос отдает в дом в 2-3 раза больше тепла. Но чего-то здесь не хватает.

В чем подвох?

Эти два типа оборудования делают разные вещи. Печь использует теплоту сгорания от сжигания топлива. Тепловой насос использует электричество для работы механического оборудования, которое перемещает тепло из одного места в другое. Но нам нужно пойти дальше, чтобы найти настоящую причину, по которой приведенные выше цитаты вводят в заблуждение.

Электростанция, работающая на угле [от stanze, с flickr.com]

Когда печь сжигает газ, она использует первичный источник энергии. Когда тепловой насос использует электричество, он использует вторичный источник энергии. Электричество всего лишь носитель. Первичная энергия в этом электричестве исходит от:

• Сжигание газа или угля
• Получение тепла от управляемой ядерной реакции
• Укрощение кинетической энергии лопастей, вращающихся на ветру или в запруженной реке
• Заставить электроны двигаться, когда лучистая энергия солнца попадает на фотоэлектрический модуль

В США большая часть электроэнергии по-прежнему поступает от первого в этом списке. В случае электроэнергии, вырабатываемой при сжигании угля, КПД станции составляет от 35 до 40 процентов. Учтите потери, когда электричество идет от станции к вашему дому, и вы получите около 30-процентной эффективности. Электростанции, работающие на газе, лучше, но их эффективность составляет всего около 50 процентов при тех же потерях при передаче и распределении.

Общая картина

Когда вы используете это электричество в тепловом насосе, вы получаете примерно в три раза больше тепла, чем потребляете электроэнергии. Это возвращает чистую эффективность обратно в диапазон от 90 до 100 процентов. А это примерно столько же, сколько у высокоэффективной печи. Что случилось с тепловыми насосами, которые стали «более чем в два раза эффективнее»?

Теперь электричество, которое поступает в ваш дом, поступает не только от сжигания газа или угля. Фактическое сочетание первичных источников энергии зависит от того, где вы находитесь. На Тихоокеанском северо-западе большая часть электроэнергии вырабатывается чистыми гидроэлектростанциями. В Квебеке самое чистое электричество в Северной Америке: 95 процентов составляют гидроэлектростанции. В Вайоминге или Джорджии электричество не такое чистое.

Яблоки и тыквы

Тем не менее, проводить прямое сравнение, говорящее о том, что тепловой насос эффективнее печи, бесполезно. Для этого вы сравниваете первичную энергию, используемую на объекте, с вторичной энергией, получаемой в результате других процессов преобразования энергии за его пределами.

Не поймите меня неправильно. Я определенно не говорю, что вам следует избегать тепловых насосов только потому, что чистая эффективность может быть не лучше, чем у газовой печи. Я просто говорю, что нельзя смотреть только на номинальную эффективность двух типов оборудования.

Еще одно большое отличие состоит в том, что тарифы коммунальных служб на электричество и газ разные. Даже если у вас есть сверхэффективный тепловой насос, работающий против старой неэффективной печи, печь может выиграть по стоимости. Это потому, что тарифы на газ во многих местах очень низкие.

Хорошая новость заключается в том, что электричество становится все чище по мере того, как солнечная энергия и ветер растут как сумасшедшие. Таким образом, есть веские причины для использования тепловых насосов, в том числе то, что они приводят к более низким выбросам углерода, чем печи почти в каждом штате США. (Подробнее об этой теме здесь.) Но выбор теплового насоса, потому что он более эффективен, чем печь, как правило, не является одним из них.

 

Эллисон Бейлз из Атланты, штат Джорджия, спикер, писатель, консультант по строительным наукам и основатель Energy Vanguard. Он имеет докторскую степень по физике и ведет блог Energy Vanguard. Он также пишет книгу по строительной науке. Вы можете следить за ним в Твиттере по адресу @EnergyVanguard .

 

Статьи по теме

Причина № 1, чтобы иметь полностью электрический дом

Эффект мультипликатора электроэнергии для повышения энергоэффективности дома

Тепловые насосы, дополнительное тепло и устойчивость

 

Фотография электростанции, сделанная stanze с flickr. com, используется по лицензии Creative Commons.

 

ПРИМЕЧАНИЕ. Комментарии проходят модерацию. Ваш комментарий не появится ниже, пока не будет одобрен.

Тепловые насосы. Рейтинги производительности и эффективности

Для оценки производительности и эффективности тепловых насосов можно использовать несколько методов:

COP — Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия — COP — это отношение тепловой мощности к количеству подводимой энергии для теплового насоса.

COP can be expressed as

COP = h _h / h _w                                             (1)

where

COP = Coefficient of Performance

h _ч = произведенное тепло (БТЕ/ч, Дж, кВтч)

ч _Вт = эквивалент потребляемой электроэнергии (БТЕ/ч, Дж, кВтч) = 3413 P _Вт

2 где

P _w = потребляемая электрическая энергия (Вт)

Если тепловой насос выдает 3 единицы тепла на каждую единицу подводимой энергии, COP равен 3 .

• 1 кВт = 1000 Вт = 3413 БТЕ/ч

Пример — Тепловой насос COP

Цикл охлаждения

Подача теплового насоса 60000 БТЕ/ч с общей потребляемой мощностью 9 кВт :

КПД = (60000 БТЕ/ч) / (3413 3 909 09 кВт))

5 = 1,95

Цикл нагрева 

Тепловой насос подает 50000 БТЕ/ч при общей потребляемой мощности 7 кВт :

COP = (50000 БТЕ/ч) / (5 0 3 ))

       = 2,1

Максимальный COP

Максимальная теоретическая эффективность для процесса отопления составляет

COP _Heating = T _H / (T _H — T _C ) (1B)

COP _{) (1B). — процесс нагрева}

T _h = абсолютная температура на горячей стороне (K)

T _c = абсолютная температура на холодной стороне (K)

Максимальная теоретическая эффективность для процесса охлаждения составляет

COP _{Охлаждение} = T _C / (T _H — T _C ) (1C)

COP

1) (1C)
1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111. производительности — процесс охлаждения

Внимание! — эффективность процесса охлаждения или нагревания можно повысить за счет уменьшения разности температур (T _ч — T _c ) между горячей и холодной стороной.

Процесс нагрева с более низкой температурой нагрева, как это достигается в напольной системе с трубами, повысит эффективность по сравнению с системой с более высокой температурой нагрева, такой как панельная система отопления. Для процесса охлаждения наоборот — более низкая холодная температура повысит эффективность.

Пример. Максимальная эффективность теплового насоса

Тепловой насос воздух-воздух работает в диапазоне температур  -5 ^o C на холодной стороне и температура 40 ^o C на горячей стороне. Максимальный теоретический КПД можно рассчитать, используя (1b) как

КПД _нагрев = (40 + 273) / ((40 + 273) — (-5 + 273))

9 0 6          

Типичное практическое значение для теплового насоса находится в диапазоне 2 — 4 .

EER — Коэффициент энергоэффективности

Коэффициент энергоэффективности — EER — показатель эффективности охлаждения теплового насоса.

EER может быть выражен как

EER = H _C / P _W (2)

, где

EER = энергоэффективность. (БТЕ/ч)

P _Вт = электрическая мощность (Вт)

Пример — EER

Кондиционер или тепловой насос в режиме охлаждения потребляет 1000 Вт электроэнергии для производства 10000 БТЕ/ч охлаждения. EER можно рассчитать как

EER = (10000 BTU / H) / (1000 Вт)

= 10

HSPF -Фактор Performance Season Seaso — это мера общей тепловой эффективности теплового насоса в течение сезона.

HSPF = h _s / 1000 P _ws                                                (3)

where 

h _s = heat produced during the season ( БТЕ)

P _ws = электрическая мощность, потребляемая в течение сезона (кВтч)

HSPF можно рассматривать как «средний» КПД за весь отопительный сезон. принято сравнивать БТЕ тепловой мощности к ваттам подведенной электрической энергии. HSPF 6,8 можно сравнить со средним COP 2. HSPF в диапазоне 5-7 является приемлемым.

Пример — коэффициент производительности теплового насоса в сезон отопления

Для теплового насоса, поставляющего 120 000 000 Btu в течение сезона при потреблении 15 000 кВтч , HSPF можно рассчитать как 

HSPF0 = (10000 Btu00) кВтч))

       = 8

SEER — Сезонный коэффициент энергоэффективности

Сезонный коэффициент энергоэффективности — это мера сезонной эффективности охлаждения теплового насоса или потребительской центральной системы кондиционирования воздуха.

SEER должен быть не ниже 13 для продажи в США. SEER выше 20 — очень эффективная система.

Коэффициент полезного действия отопительного сезона | Эффективность теплового насоса

Тепловые насосы теперь не только для обогрева и охлаждения домов в мягком климате! Достижения в области технологии тепловых насосов создали законную альтернативу для отопления в более холодных регионах, где температура может опускаться ниже нуля. ¹ Современные тепловые насосы устанавливаются от Аляски до Флориды. ²

Тепловой насос считается энергоэффективным вариантом отопления, поскольку он перемещает тепло, а не преобразует его из топлива. Когда термостат требует тепла, хладагент в змеевике вашего теплового насоса извлекает тепловую энергию из холодного наружного воздуха. Даже если на улице 32 ° F, тепловой энергии наружного воздуха достаточно для обогрева вашего дома.

Реверсивный цикл охлаждения теплового насоса может позволить правильно установленным тепловым насосам производить в три раза больше тепла, чем потребляемая для его работы электрическая энергия. ³ Это может сделать тепловой насос отличным энергоэффективным вариантом для вашего дома.

Как измеряется тепловая эффективность теплового насоса?

Рейтинг тепловой эффективности теплового насоса указывается коэффициентом производительности отопительного сезона или номером HSPF. Это число представляет собой расчет общей сезонной тепловой мощности теплового насоса, включая дополнительное электрическое тепло, по сравнению с общим потреблением электроэнергии за тот же период. ⁴ HSPF — это нагревательная версия SEER или коэффициента сезонной энергоэффективности для теплового насоса.

HSPF измеряет эффективность теплового насоса в режиме обогрева
SEER измеряет эффективность теплового насоса в режиме охлаждения

HSPF и эффективность
 

Как правило, чем выше число HSPF, тем эффективнее тепловая мощность вашего теплового насоса. ⁵ Министерство энергетики США повысило минимальный стандарт энергоэффективности для тепловых насосов в 2015 году до 8,2 HSPF по всей стране. Это отличная новость для домовладельцев, которые ищут новый тепловой насос, особенно если рейтинг HSPF вашего текущего теплового насоса ниже действующего стандарта.

Энергосберегающие функции, такие как вентиляторы с регулируемой скоростью и компрессоры с регулируемой скоростью, открыли новую эру тепловых насосов и систем отопления. Эти функции обеспечивают повышенную энергоэффективность по сравнению с некоторыми более старыми или базовыми моделями, а также помогают контролировать ваш бюджет и значительно улучшают общий уровень комфорта в вашем доме.

Современные высокоэффективные тепловые насосы могут похвастаться рейтингом HSPF 9 или выше, что может обеспечить значительную экономию ежемесячных счетов за отопление по сравнению с более низкими моделями HSPF, работающими в тех же условиях. Однако эффективность нагрева — это нечто большее, чем просто число HSPF теплового насоса. Другие факторы, которые могут существенно повлиять на производительность теплового насоса. К ним часто относятся: ⁶  

• Негерметичность воздуховодов
• КПД при частичной нагрузке
• Подходящий размер оборудования
• Настройки термостата или системы управления
• Климатические условия

Если вы хотите еще больше сэкономить на ежемесячных счетах за отопление, возможность дополнительной экономии может быть скрыта в других частях вашего дома. Вы можете повысить энергоэффективность за счет улучшения изоляции, устранения утечек воздуха и ремонта воздуховодов.

Какой HSPF мне подходит?
 

В некоторых местах по всей стране тепловой насос работает почти круглый год, охлаждая летом и обогревая зимой. Если вы живете в одном из этих районов, вы можете рассмотреть возможность установки высокоэффективного теплового насоса, сертифицированного ENERGY STAR®. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ЗВЕЗДНОЕ оборудование.

Конкретные характеристики теплового насоса часто определяют рейтинг эффективности теплового насоса. Высокий HSPF с этими дополнительными энергосберегающими функциями может стоить вам больше, чем базовая или стандартная модель эффективности, но это может сэкономить вам деньги в течение срока службы системы.

При определении того, соответствует ли высокоэффективный тепловой насос вашему бюджету, вы должны оценить, как долго вы будете использовать свой новый тепловой насос. Определив, как долго вы будете жить в своем нынешнем доме, вы можете определить, сколько времени потребуется, чтобы окупить первоначальные затраты на модель теплового насоса с высоким HSPF.

• Живете ли вы сейчас в своем «вечном доме»?
• Как долго ваш нынешний дом будет соответствовать вашему стилю жизни?
• Потребует ли смена работы переезда?

Если вы решите, что высокая эффективность подходит для вашего дома, но не по карману вашему бюджету, финансирование HVAC часто может помочь распределить стоимость нового теплового насоса или всей системы отопления на определенный период времени. Зачем копаться в сбережениях, которые вы, возможно, отложили на что-то другое, пополнять существующий баланс кредитной карты или даже рассматривать кредитную линию собственного капитала? Финансирование HVAC может быть эффективным средством вписать высокоэффективное оборудование в ваш бюджет, не нарушая при этом финансы.

Ваш лицензированный дилер HVAC может помочь вам определить, какие тепловые насосы и тепловые насосы подходят для вашего дома и бюджета.

*Правильная установка и рассчитанный размер оборудования являются критически важными компонентами для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик. Тепловые насосы сплит-системы должны быть согласованы с соответствующими компонентами змеевика, чтобы соответствовать критериям ENERGY STAR. За подробностями обращайтесь к своему подрядчику или посетите сайт www.energystar.gov.

1 Системы тепловых насосов. нд https://energy.gov/energysaver/тепловые насосные системы.
2 Ванесса Стивенс, Колин Крэйвен, Роббин Гарбер-Слахт. Воздушные тепловые насосы на юго-востоке Аляски. Фэрбенкс, Аляска: Центр исследования жилья в условиях холодного климата, 2013 г. http://www.cchrc.org/sites/default/files/docs/ASHP_final_0.pdf.
3,4 Министерство энергетики США. Воздушные тепловые насосы. нд https://energy.gov/energysaver/air-source-тепловые насосы. 26 апреля 2017.
5 штат Северная Каролина. Сезонный коэффициент эффективности отопления (HSPF) – определен. нд https://energy.ces.ncsu.edu/heating-seasonal-performance-factor-hspf-defined/. 2 августа 2017.
6 Пол У. Франциско, Ларри Пальмиттер, Дэвид Бэйлон. Понимание факторов сезонной производительности отопления для тепловых насосов. ACEE, 2004 г. http://aceee.org/files/proceedings/2004/data/papers/SS04_Panel1_Paper08.pdf.

 

 

 

Экологические и экономические преимущества перехода на электрический тепловой насос

Экологические и экономические преимущества перехода на электрический тепловой насос — My Green Montgomery : My Green Montgomery 12 августа 2021 г.
  | 7 комментариев

Поскольку округ Монтгомери стремится резко сократить выбросы парниковых газов в течение следующего десятилетия, домовладельцы могут задаться вопросом, какие важные действия они могут предпринять, чтобы внести свой вклад в достижение целей округа. Одним из наиболее эффективных способов, с помощью которых жители округа Монтгомери могут внести свой вклад в достижение этих целей, является электрификация их бытовых приборов и систем. К счастью, сегодня существуют технологии, которые могут заменить сильно излучающие домашние системы отопления и охлаждения. Для климата с умеренными потребностями в отоплении и охлаждении, например в округе Монтгомери, тепло насосы представляют собой энергоэффективную альтернативу печам, котлам и кондиционерам.

Во время отопительного сезона тепловые насосы переносят тепло из прохладного помещения в ваш теплый дом, а в сезон охлаждения тепловые насосы перемещают тепло из прохладного дома в теплое помещение. Поскольку они перемещают тепло, а не производят тепло, тепловые насосы могут обеспечить эквивалентное кондиционирование помещения всего за одну четверть стоимости эксплуатации обычных нагревательных или охлаждающих приборов.

Современные тепловые насосы могут снизить потребление электроэнергии для отопления примерно на 50% по сравнению с электрическим нагревом, таким как печи и плинтусные обогреватели. Кроме того, высокоэффективные тепловые насосы осушают лучше, чем стандартные центральные кондиционеры, что приводит к меньшему потреблению энергии и лучшему комфорту в помещении в летние месяцы.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о:

• Как работают тепловые насосы
• Различные типы тепловых насосов доступны для вашего дома
• Преимущества перехода на тепловой насос
• Затраты на замену систем отопления и охлаждения
• Понимание эффективности теплового насоса
• Поощрения за переход на тепловой насос
Как работают тепловые насосы?  

Тепловой насос — это устройство, которое перемещает тепло из одного места в другое, работая так же, как кондиционер (AC) или холодильник, но использует разницу между температурой наружного и внутреннего воздуха для охлаждения и обогрева вашего дома. Как и ваш холодильник, тепловые насосы используют электричество для перемещения тепла из холодного помещения в более теплое, делая прохладное помещение более прохладным, а теплое — теплее.

Воспользовавшись тенденцией теплого воздуха перемещаться в холодные области, тепловой насос использует хладагент для сбора тепла из наружного воздуха или земли и передачи его в ваше жилое пространство. Напротив, печь или котел работает за счет сжигания ископаемого топлива для нагрева среды — воды или металла, используемой для обогрева жилого помещения. Этот дополнительный шаг снижает эффективность котлов и печей по сравнению с тепловым насосом: в то время как средний годовой КПД тепловых насосов составляет почти 300%, большинство продаваемых сегодня котлов и печей имеют КПД от 85% до 9%.0% эффективности.

Какие существуют основные типы тепловых насосов?  

Существует три основных типа тепловых насосов для вашего дома, в том числе воздушный тепловой насос, мини-сплит-тепловой насос и геотермальный тепловой насос. Читайте дальше, чтобы определить, какой тип лучше всего подходит для вашего дома и потребностей в энергии.

Воздушные тепловые насосы (ASHP) являются наиболее распространенным типом. Используя компрессор, воздушный тепловой насос забирает тепло из воздуха и нагревает его до более высокой температуры. Каждая единица энергии, используемая для извлечения тепла из воздуха, обычно дает в три раза больше тепла, а это означает, что эффективность ASHP составляет около 300%!

SHP выглядят как кондиционеры, а их размер зависит от количества тепла, необходимого для выработки вашего дома — чем больше тепла, тем больше тепловой насос. Летом тепловой насос типа «воздух-воздух» может работать в обратном направлении, а это значит, что вы можете использовать его как кондиционер для подачи прохладного воздуха в свой дом. Установка ASHP менее разрушительна, чем установка геотермального теплового насоса, особенно если вы проводите модернизацию. Поскольку для установки требуется мало места на открытом воздухе, система теплового насоса с воздушным источником подходит для большинства городских объектов.

В целом срок службы ASHP составляет около 15 лет, хотя срок службы   вашего насоса h  во многом зависит от того, насколько хорошо он обслуживается, и от типа климата, в котором находится ваш тепловой насос.

Новый высокоэффективный сплит-мини-тепловой насос   подает теплый или холодный воздух непосредственно в разные зоны вашего дома, позволяя избежать потерь энергии, связанных с воздуховодами центральных систем принудительной вентиляции. Бесканальные мини-сплит-системы проще в установке, чем некоторые другие типы систем кондиционирования воздуха. Например, для соединения наружного и внутреннего блоков обычно требуется только трехдюймовое отверстие в стене. Внутренние кондиционеры можно подвешивать к потолку, устанавливать заподлицо с подвесным потолком или подвешивать на стене, что обеспечивает большую гибкость дизайна интерьера вашего дома. Эти системы служат от 10 до 16 лет, в среднем 14 лет.

Поскольку мини-сплит-тепловые насосы не имеют воздуховодов, они также позволяют избежать потерь энергии, связанных с воздуховодами центральных систем принудительной вентиляции. Потери в воздуховодах могут составлять более 30% потребления энергии для кондиционирования помещений, особенно если воздуховоды находятся в некондиционируемом помещении, таком как чердак. Как и другие тепловые насосы, тепловые насосы с мини-сплит-системой могут экономически эффективно заменить плинтусное электрическое отопление и оконные блоки переменного тока.

Геотермальные тепловые насосы или геотермальные тепловые насосы похожи на обычные тепловые насосы, но используют землю вместо наружного воздуха для отопления, кондиционирования воздуха и, в большинстве случаев, горячего водоснабжения. По сравнению со стандартным оборудованием для отопления и охлаждения, геотермальные тепловые насосы могут потреблять до 65% меньше энергии. Поскольку они используют природное тепло земли, они являются одними из самых эффективных и удобных технологий отопления и охлаждения, доступных в настоящее время. Таким образом, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) называет геотермальные тепловые насосы наиболее эффективной, экологически чистой и экономичной системой отопления и охлаждения.

Они работают, преобразовывая тепловую энергию, хранящуюся в земле, в отопление и охлаждение для домов и предприятий. Системы требуют бурения скважин, контуров трубопроводов и эффективных тепловых насосов для передачи тепла между скважинами и домами или предприятиями. Геотермальные тепловые насосы, как правило, более эффективны, чем ASHP, но они могут быть более подходящими для более крупных жилых домов, поскольку для них требуются подземные трубы.

Геотермальные тепловые насосы имеют средний ожидаемый срок службы 20+ лет для самого теплового насоса и от 25 до 50 лет для подземной инфраструктуры. Узнайте больше о том, как работают геотермальные тепловые насосы, здесь.

Преимущества перехода на электрический тепловой насос  

Тепловые насосы в 3-4 раза эффективнее печей. Для среднего дома установка электрических тепловых насосов вместо газовой печи и газового водонагревателя сократит выбросы тепла более чем на 45 % в течение следующих десяти лет. Сколько CO ₂ вы сэкономите, зависит от топлива, которое вы заменяете: цифра будет выше, если вы замените масляный котел, а не природный газ.

Тепловые насосы примерно в три раза эффективнее электрического нагрева сопротивления, что означает, что вы можете снизить потребление тепла на две трети. Тепловой насос может сэкономить до 30 % на счетах за отопление и охлаждение, особенно если ваша печь была установлена ​​до 1992 года и в ней используется пилотная лампа.

Северо-восточное партнерство по энергоэффективности обнаружило, что годовая экономия при использовании воздушного теплового насоса в Северо-восточном и Среднеатлантическом регионах составляет около 3000 кВтч (или 459 долларов США).) по сравнению с электрическими нагревателями сопротивления и 6 200 кВтч (или 948 долларов США) по сравнению с масляными системами. При замене масла (т. е. маслосистема остается, но работает реже) среднегодовая экономия составляет около 3000 кВтч (или около 300 долларов США).

Тепловые насосы не используют сжигание непосредственно для выработки тепла — нет никаких выбросов углерода, кроме тех, которые образуются в точке производства электроэнергии. Электрические тепловые насосы могут даже улучшить качество воздуха в помещении вашего дома. Поскольку тепловые насосы ничего не сжигают для создания тепла, они не производят дыма и не добавляют паров в воздух. Когда ваш тепловой насос обеспечивает циркуляцию воздуха в вашей комнате, фильтры очищают воздух, удаляя пыль, споры плесени, запахи, дым и другие частицы.

Стоимость замены теплового насоса  

Стоимость замены теплового насоса может составлять от 4 900 до 12 500 долларов США. Этот диапазон учитывает стоимость оборудования, оплату труда и другие сборы. Ассортимент также охватывает системы различных размеров и уровней сложности, включая системы тепловых насосов переменной производительности.

Факторы, которые могут повлиять на цену замены теплового насоса, включают:

• Емкость/мощность системы
• Эффективность
• Заменяемое оборудование HVAC
• Модификации существующей системы
• Защита линии
• Стоимость установки
• Налоговые кредиты и скидки

Тип	Стоимость единицы	Стоимость установки
Источник воздуха	2 000–5 500 долл. США	1 300–2 000 долл. США
Геотермальная	3 000–6 000 долл. США	10 000–30 000 долл. США
Бесканальный мини-сплит	1 000–3 500 долл. США	500–1500 долларов США
Газовый тепловой насос	3 000–6 000 долл. США	1 300–2 000 долл. США

 

Понимание эффективности теплового насоса

Поскольку тепловые насосы действуют как системы охлаждения и обогрева, они обычно получают отдельные рейтинги для своих функций обогрева и охлаждения. Как правило, системы охлаждения в США оцениваются по шкале 9.0007 сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER) , который представляет собой мощность охлаждения в течение типичного сезона охлаждения, деленную на общее потребление электроэнергии за тот же период. Чем выше рейтинг SEER устройства, тем оно более энергоэффективно. И наоборот, коэффициент сезонной эффективности отопления (HSPF) используется для измерения отношения тепловой мощности за отопительный сезон к потребленной электроэнергии (в ватт-часах). Как и в случае с SEER, чем выше рейтинг HSPF устройства, тем оно более энергоэффективно.

Эти измерения используются для определения эффективности воздушных тепловых насосов и тепловых насосов с мини-сплит-системой. В США минимальный федеральный рейтинг HSPF для всех подразделений составляет 7,7. Чтобы получить этикетку ENERGY STAR, тепловой насос достигает не менее 8,5 HSPF (для мини-сплит-систем тепловых насосов) и  8,2 HSPF  (однофазные тепловые насосы). Некоторые модели имеют 10 HSPF или выше, поэтому убедитесь, что ваша система теплового насоса имеет высокий HSPF.

Министерство энергетики установило 14 SEER в качестве минимально допустимой эффективности охлаждения для бытовых воздушных тепловых насосов сплит-системы. Модели с рейтингом SEER 18 и выше считаются высокоэффективными тепловыми насосами. Некоторые из самых эффективных ASHP имеют коэффициент SEER до 20,5. Помните, что более высокая энергоэффективность означает большую экономию денег на затратах на электроэнергию в течение всего срока службы системы.

Для геотермальных систем Коэффициент полезного действия (COP) — это измерение, используемое для определения того, насколько эффективно тепловой насос использует электричество для перемещения тепла с места на место. В частности, CoP блоков с тепловым насосом представляет собой отношение мощности нагрева и переменного тока (сколько нагрева и охлаждения он обеспечивает) к энергии, используемой для питания теплового насоса. Он сравнивает, сколько тепловой энергии перемещается с тем, сколько используется. Чем выше CoP, тем эффективнее работает тепловой насос. Есть несколько факторов, влияющих на CoP теплового насоса, в том числе тип теплового насоса, размер и то, насколько жарко или холодно на улице. CoP 3,5 или выше считается высокоэффективным.

Федеральные, государственные и местные льготы для тепловых насосов  

Несмотря на то, что затраты на установку электрического теплового насоса могут быть высокими, существует несколько федеральных и местных стимулов для домовладельцев, желающих заменить свои системы отопления и охлаждения тепловым насосом:

Для домовладельцев, которые устанавливают геотермальные тепловые насосы в существующих домах и новостройках, предлагаются федеральные налоговые льготы на возобновляемые источники энергии:

• 30% для систем, введенных в эксплуатацию до 31.12.2019
• 26% для систем, введенных в эксплуатацию после 31. 12.2019 и до 01.01.2023
• 22% для систем, введенных в эксплуатацию после 31.12.2022 и до 01.01.2024

Кроме того, до конца 2021 года для существующих домов продлены налоговые льготы на воздушные тепловые насосы на сумму до 300 долларов США.

В Мэриленде BeSMART Energy Efficiency Loan для домовладельцев предоставляет финансирование для повышения энергоэффективности их домов для нескольких проектов, включая установку геотермальных тепловых насосов. Для различных модернизаций энергоэффективности дома доступно финансирование в размере до 30 000 долларов США на срок до 10 лет. Управление энергетики Мэриленда (MEA) в настоящее время разрабатывает свои программы на 2022 год, но ранее предлагало программы грантов для геотермальных тепловых насосов.

На местном уровне Программа экологически чистой энергии Green Bank округа Монтгомери предоставляет домовладельцам округа Монтгомери доступ к финансированию как для геотермальных, так и для воздушных тепловых насосов, среди других технологий экологически чистой энергии. Жители округа Монтгомери могут воспользоваться этим гибким вариантом финансирования и найти участвующих подрядчиков здесь.

Заключение  

Технология тепловых насосов значительно продвинулась в последние годы и предлагает домовладельцам быстрый способ сократить выбросы парниковых газов из своих домов. Если вы планируете повысить энергоэффективность систем отопления и охлаждения вашего дома, электрический тепловой насос может обеспечить значительную экономию энергии и затрат в дополнение к экологическим преимуществам. Хотя первоначальная стоимость установки определенных тепловых насосов (особенно геотермальных) может быть выше, чем у других систем отопления и охлаждения, их более низкие эксплуатационные расходы, скидки и другие финансовые стимулы могут помочь компенсировать первоначальные расходы. Есть несколько тепловых насосов на выбор, и ваши индивидуальные приоритеты помогут вам выбрать систему, которая лучше всего подходит для вашей семьи и бюджета.

No related posts.