Типы тепловых насосов: Виды тепловых насосов и особенности их монтажа и эксплуатации

Виды тепловых насосов | Полезное

Рост цен на газ, уголь и другие природные ископаемые, вынуждает искать альтернативные источники энергии для работы системы отопления. Одним из вариантов является тепловой насос, которые используют энергию природных источников – воды, земли и воздуха. Такое решение позволяет свести к минимуму затраты на отопление в долгосрочной перспективе.

При выборе такого агрегата, крайне важно обращать внимание на его характеристики, ведь правильно подобранное оборудование будет максимально эффективным в эксплуатации.

Виды и характеристики тепловых насосов

Классификация тепловых насосов производится по источнику тепловой энергии. Принцип работы у всех типов похож, они отбирают тепло от низкопотенциального источника и преобразуют его и отдают потребителю.

Воздушные тепловые насосы

Воздушные агрегаты обычно подразделяют на 2 типа:

• Воздух-вода — отбор энергии происходит из воздуха снаружи помещения. Тепло от него передается рабочему телу (хладагенту), в котором кипит фреон, далее пар хладагента попадает в компрессор, где повышается давление и температура. После фреон конденсирует и отдает тепло в систему отопления.
• Воздух-воздух — в этом случае устройство работает по принципу кондиционера, только наоборот. Оно забирает воздух снаружи и подает его уже теплым в помещение. Равномерное распределение тепла по дому обеспечивают направляющие каналы в комплексе с вентиляционной установкой.

Примечательно, что забор тепла у воздушных теплонасосов возможен даже при уличной температуре до -25 ºС. То есть, агрегат способен самостоятельно полноценно обогревать помещение в зимний период, пока столбик термометра не опустится ниже данной отметки. При более низких температурах его эффективность существенно снижается, поэтому в северных регионах, где зимы особенно суровые, рекомендуется использовать другие виды тепловых насосов, либо дополнительный источник энергии.

Геотермальные насосы

Самым эффективным тепловым насосом является тот, который отбирает энергию от грунта. Он позволяет полностью отказаться от использования стандартных источников энергии — газа и угля. Его функционал даже в сильные холода может обеспечить качественное отопление и горячее водоснабжение. Также к геотермальным относятся тепловые насосы, где низкопотенциальным источником энергии являются подземные воды, они описана в разделе водяных тепловых насосов.

Геотермальное оборудование берет тепло из земли. Грунт ниже уровня промерзания имеет постоянную температуру круглый год, поэтому является универсальным источником тепла. Собранная энергия аккумулируется и передается испарителю. В испарителе нагревается незамерзающая жидкость – хладагент.

Коллекторы по типу установки делят на:

• Горизонтальные — прокладываемые под слоем грунта, обычно ниже глубины промерзания.
• Вертикальные — погружаемые в специально пробуренную скважину.

Выбор коллектора обусловлен особенностями земельного участка. Дешевле устанавливать горизонтальные системы, но они требуют большой площади. Вертикальные же можно расположить на небольшом участке, но для их монтажа нужны дорогостоящие буровые работы.

Водяные тепловые насосы типа вода-вода

Теплонасосы «вода-вода» используют тепло грунтовых вод или открытых водоемов. Их эффективность обусловлена относительно постоянной среднегодовой температурой грунтовых вод 12-17 ºС. Однако, чтобы извлечь из них энергию нужно пробурить две скважины для забора и слива воды, максимальная глубина которых может достигать более сотни метров. Это влечет за собой немалые затраты.

Дешевле установить коллектор на дне открытого водоема, если такой находится в непосредственной близости от дома и имеет необходимую глубину. Это важно для того, чтобы нижние слои воды не промерзали в холодный период года. Для северных регионов она должна быть не меньше 3 метров, а сам водоем стабильным — с неизменным уровнем.

Таковы основные виды тепловых насосов, их выбор совершают исходя из:

• географического расположения жилища;
• климата в регионе;
• наличия вблизи водоемов, свободных участков земли;
• степени «капитальности» строения и его площади;
• собственных финансовых возможностей.

Анализ данных факторов позволяет подобрать максимально продуктивный отопительный агрегат, который окупит себя в долгосрочной перспективе, прослужит долго и надежно.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Задать вопрос

Возврат к списку

Поделиться:

Типы тепловых насосов – какие бывают и чем отличаются? Общий принцип работы теплового насоса

Автор: Тюленева Анна Дата: 02.10.2018

Идея получать энергию (в том числе тепловую) буквально из воздуха далеко не новая. И как ни странно, фантастической кажется только на первый взгляд. Потому что тепловой насос – устройство, которое позволяет решить эту задачу, не только существует, но и успешно применяется на практике уже почти 30 лет. И хотя это происходит преимущественно в США и странах Европы, в Украине данный способ отопления становится всё популярнее. Так, к 2022 году, в Украине уже имеются свои официальные представительства известных мировых брендов, с сервисными центрами и полным обслуживанием.

Давайте разберем какие виды тепловых насосов существуют, чем отличаются и какой лучше?

Как работает тепловой насос

Если Вы задаетесь вопросом «что такое тепловой насос и как он работает», то здесь лучше всего подойдет сравнение с холодильником. Только работает он с точностью до наоборот: если холодильник создает холод внутри, а излишки тепла выделяет наружу, то тепловой насос  делает обратное – тепло окружающей среды переносит в дом, наружу отдавая холод. Впрочем, такое сравнение мало объясняет реальный принцип действия агрегата.

В действительности тепловой насос – скорее повышающий трансформатор теплоты. Он забирает низкопотенциальное тепло у менее нагретого объекта (окружающей среды) и передает его более нагретому (например, отопительной системе здания), увеличивая при этом температуру последнего.

Если говорить человеческим языком, тепловой насос получает от окружающей среды в среднем от 0 до +7°С и с их помощью нагревает теплоноситель до 35-60°С. И все это в полном соответствии с законами термодинамики.

Схематически теплонасосную установку можно изобразить в виде 3-х замкнутых контуров. Внешний (он же коллектор) представляет собой заполненные антифризом трубы и предназначен для отбора теплоты окружающей среды. Во втором циркулирует жидкий хладагент, способный закипать и испаряться даже при достаточно низких температурах. В состав этого контура входят испаритель и конденсатор, выполненные в виде теплообменников, и дроссельный вентиль с компрессором, которые используются для изменения давления хладагента.  Под внутренним контуром понимают уже непосредственно систему отопления.

Работает все это следующим образом. Окружающая среда отдает свое тепло антифризу, который изначально имеет более низкую температуру. Антифриз поступает в испаритель. Рабочим телом (или главным рабочим компонентом) теплового насоса является хладагент. Он в виде жидкости через дроссель впрыскивается в испаритель. В испарителе при работе компрессора давление хладагента падает. Он начинает кипеть и испаряться, отбирая у антифриза собранную внешним контуром теплоту. После этого пары хладагента выталкиваются в конденсатор. Тут при высоком давлении они сжижаются, отдавая свое тепло теплоносителю. Нагретый теплоноситель возвращается в систему отопления. Этот цикл повторяется множество раз.

Да, немного сложно, но более простым языком объяснить как работает тепловой насос для отопления дома не получится. С другой стороны, главное знать, что это не какая-то магия, а вполне работающие законы физики, которые можно проверить.

Виды тепловых насосов

Исходя из используемых источников тепла, различают несколько видов тепловых насосов:

• геотермальные, которые используют тепло земли и грунтовых вод;
• воздушные, похожие на обычный кондиционер;
• работающие на вторичном тепле (канализации, сточных водах предприятий, отработанном теплом воздухе, уходящем с вентиляцией).

Геотермальные тепловые насосы

Эти насосы в свою очередь, могут быть грунтовыми или водяными. Преимущество грунтовых в том, что грунт хорошо аккумулирует тепло и дополнительно подогревается теплом земного ядра. Плюс на глубине 1-1,5 м круглый год поддерживается относительно постоянная температура. Соответственно, производительность таких агрегатов высока и стабильна независимо от времени года, благодаря чему их можно использовать как единственный источник тепла.

По конструкции различают два вида грунтовых насосов:

Грунтовой коллектор – горизонтальная система труб, проложенных немного ниже уровня промерзания и заполненных теплоносителем-антифризом (обычно на основе этилен- или пропиленгликоля). Недостаток таких агрегатов заключается в том, что под них нужно выделять достаточно большой по площади участок земли.

Грунтовой зонд. Располагается вертикально, в одной или нескольких скважинах от 50 до 150 м (в зависимости от потребности объекта в тепле и геологических особенностей местности). Плюс зонда в том, что он занимает мало места. Однако его установка обходится недешево – бурение процесс дорогой и сложный.

Водяные грунтовые насосы (они же тепловые насосы) являются самыми эффективными. Работают за счет тепла грунтовых вод. Но прежде чем их установить, обычно необходимо получить специальное разрешение. Кроме того, приходится бурить сразу две скважины – для подачи и сброса воды. А это операция трудоемкая и достаточно дорогая.

Воздушные тепловые насосы

По принципу работы похожи на обычный кондиционер. По сравнению с геотермальными дешевле и намного проще монтируются. Легко совместимы с существующими системами отопления. Но отличаются низкой производительностью, которая зависит от уличной температуры и резко снижается при ее падении ниже -15°С. Такой тепловой насос рекомендуют использовать как дополнение к основному отопительному устройству, например, газовому либо электрическому котлу.

Еще одним вариантом классификации тепловых насосов является классификация по типу теплоносителя:

• Воздух – воздух
  . Аккумулирует для отопления тепло уличного воздуха. Причем для этих целей подходит даже достаточно холодный воздух, который в процессе охлаждается еще больше. Устройства этого вида отличаются бесшумной работой и отсутствием промежуточного теплоносителя, а летом могут работать на кондиционирование.
• Вода – вода. Достаточно эффективная система, которая позволяет нагревать теплоноситель теплом подземных, наземных или сточных вод.
• Вода – воздух.  Для нагрева воздуха в воздушной системе отопления используется полученное с помощью зондов и скважин тепло воды.
• Воздух – вода. Система, обратная предыдущей, то есть для нагрева жидкого теплоносителя используют тепло воздуха.
• Грунт – вода. Вода циркулирует в проложенных под землей трубах и аккумулирует тепло из грунта.
• Лед – вода. Чтобы нагревать теплоноситель подобные агрегаты используют энергию, высвобожденную при замораживании воды. Собственно, энергии, полученной при замораживании от 100 до 200 л воды достаточно, чтобы на протяжении целого часа обогревать небольшой дом.

Также различают моновалентные и бивалентные тепловые насосы. Первые полностью покрывают годовую потребность объекта в охлаждении и отоплении, вторые делают это частично, поэтому работают в комплексе с другим отопительным оборудованием.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Тепловые насосы исключительно эффективны и экономичны. Израсходовав всего 1 кВт электрической энергии, они отдают 4-5 кВт (а иногда и больше) тепловой. Причем дают дешевое тепло, не нанося ущерба окружающей среде. Не потребляют топлива и не выделяют углекислого газа и других продуктов горения. Они просты в эксплуатации и полностью автономны, то есть не требуют вмешательства человека.

При необходимости их можно включать в обратном направлении. Тогда внутренний (отопительный) контур будет отбирать тепло из помещения, а внешний (коллектор) – отдавать его грунту, воде или воздуху. То есть тепловой насос в этом случае функционирует как кондиционер.

Отличаются повышенным уровнем пожарной безопасности.

Компактны, бесшумны, долговечны. Срок их службы в среднем составляет до 25 и более лет.

Конечно же, недостатки у тепловых насосов тоже есть. Самые существенные – относительно невысокая температура воды (всего 50-60°С) и дороговизна самого оборудования (относительно других способов отопления). С другой стороны, если бы данное оборудование не было столь эффективно и не окупалось в течении нескольких лет, вряд ли бы оно было столь популярно во всех развитых странах мира.

Также к минусам можно отнести достаточно сложный расчет эффективности того или иного вида тепловых насосов. Лучше воспользоваться услугами квалифицированных специалистов или в магазинах соответствующего профиля.

По ссылке можно ознакомиться со всем ассортиментом тепловых насосов, посмотреть цены, подробное описание, фото и почитать отзывы.

Связанные товары

Какие существуют типы тепловых насосов?

Ищете тепловой насос для своего дома? Современные модели позволяют снизить затраты на отопление на 50% по сравнению с электрическими печными и плинтусными обогревателями. К сожалению, поиск подходящей модели может быть довольно запутанным из-за огромного количества вариантов, которые нужно рассмотреть…

Системы тепловых насосов, способные как нагревать, так и охлаждать, работают как холодильник, используя электричество для перекачки тепла из холодного помещения в теплое. для перемещения теплого воздуха в помещении зимой и наоборот летом. Поскольку они перемещают тепло, а не производят его, эксплуатационные расходы значительно снижаются.

Существует 3 основных типа тепловых насосов:

• Воздушные тепловые насосы
  Недорогие в установке и широко используемые воздушные тепловые насосы хорошо работают в умеренном климате, используя наружный воздух в качестве среды для теплообмена.
• Water Source
  Водяные тепловые насосы рассеивают тепло с помощью воды, а не воздуха. Им требуется доступ к колодцу, озеру или другому источнику воды, и они встречаются не так часто.
• Наземный источник
  Наземные или геотермальные тепловые насосы используют тепловую энергию, хранящуюся под землей, передавая тепло аналогично воздушным тепловым насосам. Из-за постоянной температуры земли они обеспечивают гораздо более эффективную работу, однако установка дороже и сложнее из-за необходимости земляных работ и прокладки подземных трубопроводов.

Но подождите, мы еще не закончили! Подтипы тепловых насосов
Чтобы еще больше запутать вас в процессе выбора, существуют также подтипы систем тепловых насосов:

• Гибридный тепловой насос
  зимой в холодную погоду доступны два типа гибридных систем для повышения эффективности…
  • Комбинированные тепловые насосы, работающие от земли и воздуха , с системами подачи воздуха в первую очередь, когда воздух на улице теплый, и переключением на источник земли, когда температура падает.
  • Комбинация теплового насоса и газового/масляного котла , в которой одновременная работа может обеспечить более стабильное тепло при более высоком уровне эффективности. (Обычно используется в домах с существующими котельными системами.)
• Солнечный тепловой насос
  Солнечные тепловые насосы, используемые вместе с воздушными и геотермальными тепловыми насосами, объединяют солнечные панели в качестве источника питания для системы. Таким образом, с помощью солнечной геотермальной установки можно обогревать/охлаждать весь дом за счет возобновляемой энергии.
• Абсорбционные или газовые тепловые насосы
  Приводимые в действие другим источником тепла, отличным от электричества (солнечным/геотермальным/газовым), эти системы более типичны для промышленного применения.

Существует также несколько различных способов установки систем тепловых насосов, в том числе…

• Сплит-система
  блок конденсатора и компрессора расположен снаружи в большом металлическом ящике.
• Комплектная система
  Все механические компоненты размещены в большем металлическом корпусе для наружного применения. (В доме расположены только воздуховоды.)
• Mini Split или «без воздуховодов»
  Отлично подходят для домов без воздуховодов, они работают аналогично тепловым насосам с воздушным источником, хотя и в меньшем масштабе.
• Оконные тепловые насосы

Готовы начать экономить энергию и деньги с помощью системы теплового насоса? Свяжитесь с дружественной компанией H & H Heating & Air Conditioning и договоритесь о встрече, чтобы получить конкурентоспособное предложение без каких-либо обязательств сегодня.

Как работают 3 типа домашних тепловых насосов и как они могут помочь снизить расходы на электроэнергию в вашем доме.

Главная»О нас»Блог»Три типа домашних тепловых насосов и принцип их работы

Пятница, 16 февраля Элизабет Рул

Что такое тепловой насос?

Как следует из названия, тепловой насос «перекачивает» тепло из одного места в другое. Большинство из них оснащены реверсивными клапанами, которые позволяют им обеспечивать как нагрев, так и охлаждение.

Тепловой насос является одним из наиболее энергоэффективных способов обогрева и охлаждения дома, особенно в климатических условиях с умеренными потребностями в отоплении и охлаждении. Независимо от того, занимаетесь ли вы ремонтом и рассматриваете новую систему отопления, ваша старая печь готова к замене или вы хотите повысить энергоэффективность своего дома, этот обзор трех основных типов тепловых насосов и принципов их работы поможет вам начать работу.

Тепловой насос во многом похож на холодильник или кондиционер: он использует электричество и хладагент для «перекачки» или перемещения тепла из одного места в другое. Он не выделяет тепло, как печь. Вместо этого он использует энергию, которую можно найти в воздухе, земле и источниках воды, окружающих ваш дом.

Даже в самые холодные месяцы эта тепловая энергия все еще присутствует, и тепловой насос извлекает и передает это тепло в ваш дом. Те же принципы применяются, когда на улице тепло, но наоборот; тепловой насос удаляет тепло из вашего дома и перемещает его наружу, обеспечивая функцию кондиционирования воздуха.

По сравнению с обычными бытовыми нагревательными и охлаждающими приборами, тепловые насосы часто могут кондиционировать помещение за небольшую часть стоимости. Вот почему тепловые насосы считаются одним из самых энергоэффективных способов отопления и охлаждения дома для кондиционирования всего дома или даже его части в течение всего года.

Типы тепловых насосов

Схема работы типичного теплового насоса: извлечение тепла извне и перемещение его в дом.

Существуют три основных типа тепловых насосов: воздушные, водяные и грунтовые (геотермальные). Все три из них работают по одним и тем же принципам, упомянутым выше, за исключением того, что все они собирают тепло из разных источников.

1. Тепловой насос Air Source

Источник воздуха, также известный как насос воздух-воздух, извлекает тепло из наружного воздуха и передает его в ваш дом. Это один из самых простых и дешевых тепловых насосов в установке, который занимает мало места. Бесканальные тепловые насосы энергоэффективны по сравнению с другими методами, использующими грунт и воду, в мягком климате и менее эффективны в очень холодном климате, чем грунтовые насосы с хорошо спроектированным контуром заземления. По оценкам Министерства энергетики, воздушный тепловой насос может помочь сократить потребление энергии на 50%.

2. Геотермальный тепловой насос

Геотермальный тепловой насос извлекает тепловую энергию из земли и почвы вокруг фундамента и передает ее в ваш дом. Зимой температура земли почти всегда теплее воздуха, поэтому тепловые насосы, использующие теплоту земли, более эффективны, чем тепловые насосы, использующие воздух, особенно в зимние месяцы.

Геотермальный тепловой насос также надежнее и тише, чем система с воздушным источником. Основная причина, по которой геотермальные тепловые насосы не получили более широкого распространения, связана с высокой стоимостью установки. Чтобы система работала правильно, необходимо выкопать длинные отрезки пластиковых труб под домом. Более новая система под названием «прямой впрыск» направлена ​​на то, чтобы сделать этот процесс более доступным, но по-прежнему требует больше времени, усилий и денег, чем источник воздуха. По оценкам Министерства энергетики, этот тип теплового насоса может снизить потребность в энергии на 30-60%.

3. Водяной тепловой насос

Последний вариант возможен только в том случае, если рядом с вашим домом или собственностью есть водоем, например пруд. Водяной тепловой насос извлекает тепловую энергию из воды, перекачивая воду из источника непосредственно через тепловой насос.

Этот метод обеспечивает более постоянную температуру на входе, чем насос с воздушным источником, и намного дешевле в установке, чем насос с грунтовым источником. Водяным тепловым насосам требуется постоянный поток воды, а в разгар зимних месяцев может потребоваться второй источник тепла в качестве резервного. Если вам нужно обогреть большое здание, лучше всего подойдет система с переменным расходом, поскольку она работает по зонам, позволяя системе отключаться в то время, когда определенные зоны не требуют обогрева или охлаждения.

Как правильно выбрать тепловой насос для дома

Установка системы теплового насоса для кондиционирования всего дома или его части может стать отличным решением для повышения энергоэффективности вашего дома. Дилеры Dr. Energy Saver обучены осмотру вашего дома, чтобы определить наилучший подход к отоплению или охлаждению для вашего уникального пространства. В штатах, где геотермальные тепловые насосы имеют смысл, их устанавливают местные подрядчики Dr. Energy Saver. Иногда герметизация или изоляция чердака и воздуховода являются более экономичным и энергоэффективным первым шагом. Ваш местный подрядчик Dr. Energy Saver может оценить вашу существующую систему отопления и охлаждения, чтобы определить, может ли и какой тип теплового насоса сэкономить вам энергию.