СИСТЕМЫ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Если климатические условия не требуют усиленного отопления или охлаждения воздуха, то тепловые насосы являются энергоэффективной альтернативой для печей отопления и кондиционеров. Тепловые насосы, также как и Ваш холодильник, используют электричество для перемещения тепла из холодного пространства в теплое, делая холодное пространство холоднее, а теплое - теплее.

Во время отопительного сезона тепловые насосы перемещают тепло с холодной улицы в Ваш теплый дом, а летом перемещают тепло их Вашего охлажденного дома на улицу. Поскольку они перемещают тепло, а не создают его, тепловые насосы обеспечивают в 4 раза больше энергии, чем та, что они используют.

Наиболее распространенный вид теплового насоса – воздушный тепловой насос, который перемещает тепло между домом и воздухом снаружи. Если Вы отапливаете свой дом электричеством, то тепловой насос может уменьшить Ваше потребление электроэнергии, используемой для отопления, на 30%–40%. Высокоэффективные тепловые насосы также уменьшают влажность воздуха эффективнее, чем централизованные системы кондиционирования, обеспечивая меньшее энергопотребление и больший комфорт в летний период.

Тем не менее, эффективность большинства воздушных тепловых насосов как источника отопления сильно снижается при низких температурах, что делает их неподходящими для использования в холодном климате, хотя есть системы, которые могут решить эту проблему.

Для домов, не имеющих воздуховодов, были созданы сплит-системы тепловых насосов. Кроме того, существуют также так называемые «охлаждатели обратного цикла», которые генерируют холодную и горячую воду, вместо воздуха, позволяя использовать ее для радиаторного отопления полов .

Более высокая эффективность достигается геотермальными (поземными или водными) тепловыми насосами, которые перемещают тепло между Вашим домом и землей, или близлежащим источником воды. Хотя они дороже в установке, геотермальные тепловые насосы дешевы в эксплуатации, так как они используют достаточно постоянные температуры земли или воды.

Тем не менее, установка зависит от размера Вашего участка, почвы и ландшафта. Геотермальные тепловые насосы могут использоваться в более экстремальных климатических условиях, чем воздушные тепловые насосы, и обычно потребители ими очень довольны.

Новый вид теплового насоса – абсорбирующий тепловой насос, также называемый тепловым насосом на газе. Абсорбирующие тепловые насосы используют тепло как их источник энергии и могут использоваться с различными источниками тепла.

Более подробную информацию о конкретных видах тепловых насосов Вы можете найти в следующих разделах:

• Воздушные тепловые насосы
• Сплит-системы тепловых насосов
• Геотермальные тепловые насосы
• Абсорбирующие тепловые насосы

Также узнайте больше о тепловых насосах:

• Эксплуатация и уход за тепловыми насосами
• Дополнительные необходимые свойства тепловых насосов

ВОЗДУШНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Воздушные тепловые насосы могут обеспечить эффективное отопление и охлаждение Вашего дома, особенно если Вы живете в теплом климате. При правильной установке тепловой насос может обеспечить в полтора – три раза больше тепловой энергии, чем затраченное электричество, которое он потребляет. Это возможно, так как тепловой насос перемещает тепло, а не конвертирует его из топлива, как в отопительных системах сжигания.

Хотя воздушные тепловые насосы могут использоваться в разных климатических условиях, они обычно не очень хорошо работают в холодном климате. Воздушного теплового насоса может быть недостаточно для обеспечения Вашего дома теплом зимой, если зимы в Вашем регионе холодные.

Тем не менее, новые системы, с резервным газовым отоплением могут решить эту проблему. Также сейчас разрабатывается тепловой насос для холодного климата, но пока не запущен в производство.

В режиме охлаждения воздушный тепловой насос испаряет охладитель во внутренней катушке, а при испарении жидкости он втягивает тепло из дома. После того, как газ сжат, он переходит на наружную катушку и конденсируется, выпуская тепло на улицу. Изменения давления, вызванные компрессором и расширительным клапаном, позволяют газу сжиматься при высокой температуре снаружи и испаряться при более низкой температуре внутри помещения.

СПЛИТ-СИСТЕМЫ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Безвоздуховодные мини сплит-системы тепловых насосов являются хорошими дополнениями в домах, где используются безвоздуховодные системы отопления, такие как гидронные (водные) системы, радиаторные панели и комнатные обогреватели (дровяные, керосиновые, пропановые). Также их хорошо использовать в пристройках, где невозможно установить систему воздуховодов.

Как и стандартные воздушные тепловые насосы, мини сплит-системы имеют два основных компонента (наружный компрессор/конденсатор и внутренняя воздушная установка). Канал, содержащий электропровод, трубку охладителя, всасывающую трубку и дренаж для конденсата, соединяет наружную и внутреннюю части.

Преимущества

Основные преимущества сплит-систем - это их небольшие размеры и возможность зонирования помещений или нагрева и охлаждения отдельных комнат. Многие модели могут иметь до четырех комнатных блоков (для четырех зон или комнат), подсоединенных к одному внешнему блоку. Количество зависит от того, какое отопление или охлаждение требуется для дома или каждой зоны (что в свою очередь зависит от того, насколько хорошо здание теплоизолировано ). Так как каждая зона должна иметь собственный термостат Вам необходимо отапливать это помещение, только если кто-то в нем находится. Это сэкономит энергию и деньги.

Сплит-системы также в большинстве случаев легче устанавливать, чем другие системы кондиционирования помещений. Например, для соединения внутреннего и внешнего блоков требуется только маленькое отверстие в стене для соединяющего провода. Кроме того, большинство производителей этих систем предоставляют выбор длины соединяющих проводов. Если необходимо, Вы можете установить внешний блок в 15 метрах от внутреннего блока. Это позволяет охлаждать комнаты, расположенные в передней части дома с помощью компрессора, расположенного в более удачной или незаметной дальней части дома.

Так как сплит-системы не имеют воздуховодов, то они не теряют энергию, как воздушные системы при передаче воздуха через воздуховоды. Потери при передаче через воздуховоды могут составлять до 30% потребления энергии для кондиционирования помещений, особенно если воздуховоды расположены в неотапливаемом помещении, как, например, чердак.

Кроме того, сплит-системы предлагают большую гибкость в выборе вариантов дизайна интерьера. Внутренние блоки могут быть подвешены к потолку, вделаны в подвесные потолки или подвешены к стене. Также существуют напольные системы. Большинство внутренних блоков – небольшого размера и современного дизайна. Многие также имеют пульты дистанционного управления для облегчения эксплуатации, если они подвешены к потолку или высоко на стене.

Сплит-системы также делают Ваш дом более защищенным от воров, так как им требуется только маленькая дырка в стене, в то время как оконные системы обеспечивают легкий доступ для взломщиков.

Недостатки

Основной недостаток сплит-системы – ее стоимостью Они приблизительно на 30% дороже централизованных систем (не включая воздуховоды) и почти в два раза дороже оконных установок такой же мощности.

Кроме того при установке необходимо правильно обмерить каждый внутренний блок и выбрать лучшее место для его установки. Слишком большие или установленные в неправильном месте блоки часто отключаются, что растрачивает энергию и не обеспечивает должную температуру или контроль влажности. Кроме того, слишком большие системы обходятся очень дорого, как при покупке, так и при эксплуатации.

Некоторым людям не нравится внешний вид внутреннего блока системы. Хотя они менее выступают, чем оконные кондиционеры, они редко бывают незаметными, как централизованная система. Кроме того, необходимо обеспечить место для дренажа конденсата возле внешнего блока.

Кроме того, может быть сложно найти квалифицированных специалистов для установки и обслуживания сплит-системы.

ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Геотермальные тепловые насосы используются с конца 1940-х годов. Геотермальные тепловые насосы (ГТН) используют постоянную температуру земли в качестве среды для обмена, вместо температуры. Это позволяет системе достичь довольно высокой эффективности (300%-600%) в самые холодные зимние ночи, по сравнению с 175%-250% для воздушных тепловых насосов в прохладные дни air - source heat pumps on cool days .

В то время как на большой части России температуры очень сильно колеблются в зависимости от времени года, под землей на глубине нескольких метров температура остается достаточно постоянной. В зависимости от географической широты температура земли варьируется от 7° C до 21° C . Также как в пещере, такая температура земли выше, чем воздух над ней зимой, и ниже, чем воздух над ней летом. ГТН использует это факт, обменивая тепло с землей через земляной теплообменник.

Как и любой другой тепловой насос, геотермальный (и водяной) тепловой насос может нагревать, охлаждать, и, если есть специальное оборудование, поставлять горячую воду в дом. Некоторые модели геотермальных систем имеют двухскоростные компрессоры и различными вентиляторам для большего комфорта и экономии энергии. По сравнению с воздушными тепловыми насосами ГТН тише, долговечнее, им не требуется излишнее техническое обслуживание и они не зависят от температуры воздуха на улице.

Существуют также комбинированные тепловые насосы, которые сочетают воздушный тепловой насос и ГТН. Эти системы сочетают в себе лучшее из обеих систем. Комбинированные системы имеют более высокие показатели эффективности, чем воздушные тепловые насосы, но не настольно эффективны, как ГТН. Основное преимущество комбинированной системы – они намного дешевле в установке, чем ГТН, а работают почти также хорошо.

Хотя стоимость установки ГТН может быть в несколько раз больше воздушного теплового насоса той же согревающей и охлаждающей мощности, дополнительные расходы довольно быстро окупятся за счет экономии энергии (и расходов на нее). Гарантийный срок компонентов системы, установленных в доме, составляет 25 лет, а компонентов, размещенных в земле – больше 50 лет.

• Виды систем геотермальных тепловых насосов
• Преимущества систем геотермальных тепловых насосов
• Выбор и установка системы геотермального теплового насоса

АБСОРБИРУЮЩИЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Абсорбирующие тепловые насосы по существу являются воздушными тепловыми насосами, работающими не от электричества, а за счет источника тепла, как, например, природный газ, пропан, или вода, нагретая с помощью солнечных батарей или геотермальной энергии. Так как природный газ является наиболее распространенным источником тепла для абсорбирующих тепловых насосов, их также называют газовыми тепловыми насосами. Также существуют абсорбирующие охладители, которые работают по такому же принципу, но их нельзя использовать в качестве источника тепла.

Абсорбирующие тепловые насосы для жилых домов используют абсорбирующий цикл аммиачной воды для отопления и охлаждения. Как и в стандартном тепловом насосе охладитель (в данном случае аммиак) конденсируется в одной катушке для выпуска его тепла; после чего давление уменьшается и охладитель испаряется для поглощения тепла. Если система абсорбирует тепло изнутри Вашего дома, то она обеспечивает охлаждение воздуха, а если она выпускает тепло в Ваш дом, то она обеспечивает отопление.

Абсорбирующие тепловые насосы отличаются тем, что испаряемый аммиак не закачивается под давлением в компрессор, а абсорбируется водой. После чего достаточно слабый насос может накачать раствор до более высокого давления. После чего становится проблемой удаление аммиака из воды, для чего требуется источник тепла. Тепло выкипает аммиак из воды, что заново начинает весь цикл.

Абсорбирующие охладители и тепловые насосы имеет смысл устанавливать в домах, не имеющих источника электричества, но у них есть преимущество – они могут использовать любой источник тепла. Таким образом, они могут использовать солнечную энергию, геотермальную горячую воду или другие источники. Их также можно использовать для зонирования, когда в разных частях дома необходимо поддерживать разную температуру.

Эффективность воздушных абсорбирующих охладителей и тепловых насосов определяется их коэффициентом производительности (КП). КП равно соотношению забранного тепла (для охлаждения) или выданного тепла (для отопления) в БТЕ к потребляемой энергии в БТЕ. Эффективность нагрева должна быть не меньше 1.2 КП для достаточного отопления, а эффективность охлаждения – не меньше 0.7 КП для достаточного охлаждения.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И УХОД ЗА ТЕПЛОВЫМИ НАСОСАМИ

Надлежащая эксплуатация Вашего теплового насоса сэкономит энергию. Не уменьшайте температуру термостата, если это повлечет включение резервного отопления, так как резервные системы обычно значительно дороже в эксплуатации. Постоянная работа вентилятора в доме может уменьшить эффективность теплового насоса, если только Вы не используете высокоэффективные вентиляторы с изменяющейся скоростью мотора. Установите автоматический режим включения/выключения вентилятора на термостате.

Для всех систем отопления и охлаждения правильная эксплуатация является ключом к их эффективной работе. Разница энергопотребления между правильно эксплуатируемым тепловым насосом и заброшенным тепловым насосом может составить 10%–25%.

Чистите или заменяйте фильтры ежемесячно или по мере необходимости и поддерживайте систему в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Грязные фильтры, катушки и вентиляторы уменьшают движение потока воздуха через систему. Меньший поток воздуха уменьшает производительность системы и может повредить ее компрессор. Очищайте наружные катушки каждый раз, как они загрязняются, время от времени выключайте вентилятор и очищайте его, убирайте мусор вокруг внешнего блока. Очищайте наружные элементы внутреннего блока.

Кроме того, Вам следует не реже раза в год приглашать профессиональную техническую службу для проверки системы, которая может:

• Проверить воздуховоды, фильтры, воздухозаборник и внутреннюю катушку на предмет грязи и др. помех
• Найти и заделать протечки в воздуховодах
• Измерить и подтвердить достаточный поток воздуха
• Измерить и подтвердить достаточное количество охладителя
• Проверить наличие протечек охладителя
• Проверить клеммы и, если необходимо, очистить и затянуть соединения, добавить изоляционное покрытие
• Смазать моторы и проверить ремни на предмет натянутости и износа
• Подтвердить правильный контроль электричества, убедившись, что отопление отключено, если термостат требует охлаждения и наоборот
• Подтвердить правильную работу термостата

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Некоторые новые изобретения улучшают производительность тепловых насосов.

В отличие от стандартных компрессоров, которые работают только на полной мощности, двухскоростные компрессоры позволяют тепловым насосам работать близко к мощности нагрева или охлаждения, которая необходима в каждый конкретный момент. Это экономит большое количество электроэнергии и уменьшает износ компрессора. Двухскоростные тепловые насосы также хорошо работают с системами контроля зонирования, которые часто используются в больших домах и имеют автоматические заслонки, позволяющие насосу поддерживать различную температуру в разных комнатах.

Некоторые модели тепловых насосов оснащены двухскоростными моторами или моторами с изменяющейся скоростью на внутренних и/или внешних вентиляторах. Изменяемая скорость поддерживает перемещение воздуха на комфортной скорости, минимизируя сквозняки и максимизируя экономию электроэнергии. Кроме того, уменьшается уровень шума, по сравнению с вентилятором, работающим на полной мощности.

Многие высокоэффективные тепловые насосы оснащены « десуперхитерами », которые возвращают тепло из охлаждающего режима насоса и использует его для нагрева воды. Такие тепловые насосы могут нагревать воду в 2-3 раза эффективнее, чем обычные электрические водонагреватели.

Еще одно новшество – спиральный компрессор , который состоит из двух свитков спиральной формы, один из которых стационарно закреплен, а другой двигается вокруг него, сдавливая охладитель, толкая его в постоянно уменьшающееся пространство. В отличие от обычных пистонных компрессоров, спиральные компрессоры работают дольше и тише. Некоторые исследования подтверждают, что спиральные компрессоры обеспечивают на 5.6°–8.3° C теплее воздух в режиме отопления, по сравнению с существующими тепловыми насосами с пистонными компрессорами.

Хотя большинство тепловых насосов используют электронагреватели в качестве резерва на случай холодной погоды, но их также можно оснастить топками для обеспечения резерва. Резервные топки помогают решить проблему поставки тепловым насосом довольно прохладного воздуха в холодную погоду и уменьшает потребление им электричества. Так как немногие производители включают оба типа отопления в одну коробку, часто это два небольших блока, располагаемых рядом и используемых одну систему воздуховодов. Часть системы, работающей на сжигаемом топливе, может использовать пропан, природный газ, мазут, уголь или дрова.

Эта система может снизить Ваши расходы, но конкретные затраты зависят от относительной стоимости топлива, используемого топкой, и стоимости электричества.