Теплового насоса: Что такое тепловой насос. Принцип работы и стоимость теплового насоса

Содержание

Что такое тепловой насос. Принцип работы и стоимость теплового насоса

Тепловой насос — это альтернатива газовому или электрическому котлу, принцип работы, которых основывается на произведении тепла. Тепловой насос в свою очередь не производит тепло — он берет энергию воздуха с улицы, воды или же грунта, и переносит в помещение. Таким образом, тепловой насос может работать на отопление, кондиционирование воздуха и даже на нагрев воды.

Тепловые насосы способны обеспечивать отопление даже при наружной температуре воздуха в -25°C. Тем самым, достигается высокий показатель КПД тепловых насосов – 3-5кВт тепла (или же холода) на 1 кВт электричества, в то время когда у газовых и электрических котлов уровень КПД меньше 1 кВт! Откуда тепловой насос берет тепло, если на улице -25°C? Ответ прост. Из того же воздуха. На самом деле абсолютный 0, это -273 градуса по Цельсию. Все что до этой отметки — тепло. И это тепло можно доставать, накапливать и направлять на нагрев.

Работу воздушного теплового насоса можно сравнить с работой всем знакомого бытового кондиционера. У него так же есть наружный и внутренний блок, только вот воздушный тепловой насос греет не воздух в доме, а воду, которая потом бежит в теплый пол, в радиаторы или же фанкойлы. Так мы и получаем эффективное отопление в нашем доме.

Конструкция теплового насоса на примере модели Mitsubishi Electric

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы бывают разных типов:

Все вышеуказанные виды тепловых насосов в качестве источника энергии для тепла, холода, используют:

воздух, окружающий нас;

воду из водоемов, или же подземные воды;

грунт.

Устройства тепловых насосов разных типов очень схожи между собой, но есть и некоторые отличия. Например, у воздушного теплового насоса во внешнем блоке будут вентиляторы, которые прогоняют уличный воздух через систему. У грунтового теплового насоса будут трубы, схожие со скважиной, которые вкапываются в грунт, и забирают из него тепло для отопления или кондиционирования в доме. У водяного насоса так же будет скважина, через которую вода забирается в тепловой насос и прогоняется через систему для отопления.

Более детально об особенностях разных видов тепловых насосов читайте в статье ‘Виды тепловых насосов для отопления: виды, преимущества и применение’.

Правильно подобрать тепловой насос могут специалисты, которые при расчетах и выборе системы учитывают такие факторы:

Состояние объекта (новое, или же реконструкция)

Физическое расположение объекта (для выбора типа теплового насоса – воздушный, водяной или грунтовой)

Рассматривая различия преимуществ одного вида теплового насоса от других, можно сказать, что воздушный тепловой насос считается более универсальным, так как подойдет для многих типов коттеджей и частных домой. Он так же быстро окупится.

Что касается грунтового теплового насоса – он выглядит более эффективным, однако, такая система дольше окупается из-за стоимости земляных работ (бурения под скважину). В случае, если ваш объект находится вдалеке от комплексных построек, и электричество вам обходится очень дорого, то грунтовой тепловой насос является единственным выходом.

Водяные тепловые насосы применяться в двух случаях: если у вас обилие грунтовых вод (что встречается довольно редко), или же если рядом расположен водоем. Во втором случае, хотим предупредить, что для того чтобы забирать тепло из водоема — нужно использовать специфические теплообменники, которые к тому же довольно часто могут засоряться. Это приведет к уменьшению производительности и дорогому сервисному обслуживанию

Мы хотим проконсультировать Вас

Компания VENTBAZAR.UA занимается поставкой и монтажем ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ любого типа и мощности.

Помимо этого осуществляем:

— консультацию по вопросах альтернативного отопления на базе тепловых насосов;

— предварительный аудит теплозатрат обьекта;

— проектирование;

— сервисное обслуживание установленных нами систем.

Звоните: (044) 50 000 53 или (097) 100 05 33.

Также можете указать свои контактные данные, и наш менеджер свяжется с Вами для подбора решения для Вашей квартиры/дома или офиса.

Схема подключения к тепловому насосу различных видов агрегатов для отопления:

Сколько стоит тепловой насос, и какие производители существуют

Стоимость оборудования для коммерческих и частных помещений:

Для помещений площадью 100-150 м² — составляет от 2700 до 4500 EUR.

Для помещений площадью 170-280 м² — составляет от 4700 до 15000 EUR.

Для помещений 400 м²и выше — ИНДИВИДУАЛЬНО.

К премиум сегменту можно отнести следующих производителей: Hitachi Yutaki, Mitsubishi Electric, Daikin Altherma, Viessmann, Vaillant.

К средне-ценовому сегменту: MyCond, Gree Versati, Cooper&Hunter.

Подводя итоги, можно сказать, что идеальным вариантом является использование теплового насоса ‘воздух-вода’. Он прост в монтаже, эксплуатации и довольно быстро окупается. Если не верите нам, то посчитайте, сколько вы сможете сэкономить на отоплении квартиры или дома, если установите тепловой насос. Все необходимые формулы мы опубликовали здесь.

Для чего вам нужен тепловой насос? Прежде всего, чтобы экономить на отоплении. А как бонус вы получаете систему кондиционирования всего дома в жаркий период года и наличие горячей воды в доме круглый год.

Преимущества и недостатки тепловых насосов:

Произвести грамотные расчеты, подобрать и купить тепловой насос Вам помогут наши технические специалисты. Звоните по номеру (044) 50 000 53, или же закажите Обратный звонок в шапке сайта и получите бесплатную консультацию!

Принцип работы теплового насоса

Постоянный рост цен на энергетические ресурсы заставляет владельцев загородных домов задумываться об использовании альтернативных систем. Сегодня уже очевидно каждому, что таким традиционным видам топлива для отопления, как природный газ, солярка, мазут, уголь, дрова, торфобрикеты или пеллеты нужно искать замену среди альтернативных источников. Одним из таких достаточно эффективных способов получения тепла является тепловой насос, принцип работы которого основан на отборе тепла от естественных низкопотенциальных источников возобновляемой энергии окружающей среды: грунт, термальные и артезианские грунтовые воды, водоёмы, наружный воздух.

Принцип работы теплового насоса

Живое общение

5 минут общения даст больше эффекта чем изучение всего сайта

Бесплатная консультация: +7 (495) 229-85-86

Схема тепловых насосов

В общем, система отопления с использованием такого альтернативного агрегата в своём составе имеет:

зонд, представляющий собой, по сути, систему трубопроводов, которая находится в грунте или другой среде и служит для сбора и передачи тепла;

собственно сам насос, состоящий из четырёх основных конструктивных элементов: испаритель, компрессор, конденсатор и дроссельный вентиль, объединённых трубопроводами в замкнутую систему;

контур отопления.

На первый взгляд может показаться, что схема тепловых насосов довольно сложная, а принцип работы теплового насоса доступен для понимания только специалисту. Однако на самом деле всё гораздо проще. Чтобы понять принцип теплового насоса достаточно посмотреть на обычный холодильник, который забирает тепло от продуктов, лежащих внутри, и отводит его через решётку на задней стенке. Только схема тепловых насосов работает с точностью до наоборот – получает тепло из внешнего источника и передаёт его внутрь.

Работа теплового насоса

Итак, замкнутая система с циркулирующим хладагентом, например, фреоном, температура кипения которого всего порядка 4°С. Как осуществляется работа теплового насоса?

1. Холодный фреон начинает нагреваться в результате получаемого тепла от первичного контура в виде зонда, который в зависимости от используемого источника низкопотенциального тепла помещён в грунт, воду или находится на улице. Если говорить о грунте, то, как правило, его температура в течение года колеблется в пределах 8°С. Естественно, что при растущей температуре фреон начинает закипать и переходит в газообразное состояние.

2. На втором этапе фреон всасывается компрессором, где происходит его резкое сжатие с выделением большого количества тепла – температура фреона может достигать 90°С.

3. Далее перегретый газ подаётся в конденсатор. Этой температуры вполне достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения загородного дома тепловым насосом. В конденсаторе температура хладагента падает, при этом выделяемое тепло передаётся системе отопления. Фреон конденсируется, превращаясь газожидкостную смесь.

4. В этом состоянии смесь поступает на дроссельный вентиль – специальный клапан, где происходит резкое снижение давления и температуры фреона, которая достигает 0°С, после чего превращённый в жидкость хладагент снова поступает с испаритель для получения тепла от возобновляемого природного источника – цикл замыкается.

Управление работой теплового насоса осуществляется терморегулятором. При достижении в помещении заранее заданной температуры он прекращает подачу электроэнергии на компрессор, останавливая работу системы, а при понижении температуры, включает его.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили геотермальные агрегаты, принцип работы которых основан на получения тепла от грунта. Они наиболее эффективны, надёжны, долговечны и обеспечивают стабильные характеристики независимо от погодных условий и времени года.

Правда и мифы о КПД теплового насоса | Полезное

Преимуществом альтернативных источников энергии является их доступность и дешевизна. Тепловые насосы (тн) используют преобразованную энергию воздуха, воды или грунта, которые являются бесплатными в отличие от газа или угля. Но следует учитывать, что при установке тепловых насосов большие капитальные вложения, которые требуют времени, чтобы окупиться.

Расчет КПД теплового насоса может привести к абсурдным значениям, когда он будет больше 100%. Стандартная формула вычисления КПД некорректна и ошибкой обычно является неучтенный источник энергии (воздух, вода или грунт). У тепловых насосов 2 источника энергии — это электричество и внешний источник тепла (энергия воды, грунта, воздуха), а обычные формулы учитывают только электроэнергию, поэтому получаются значения больше 100%.

Некорректный расчет КПД тн:

Исходные данные:

потребление электричества 2 КВт;

отдает в систему 5 Квт;

из внешнего источника 6 Квт.

Расчет:

Pпотр./Pсети = 5/2 = 2,5

Такой расчет неправильный, так как здесь нет данных второго источника энергии.

Корректный расчет КПД тн:

Pпотр. /(Pсети + Pист.) = 5 /(2 + 6) = 0,63

Узнать количество низкопотенциальной энергии довольно затруднительно, что и приводит к ошибке.

Чтобы избежать неправильных расчётов были введены специальные коэффициенты:

COP — определяет во сколько раз тепловая энергия, которую получил потребитель, превышает количество работы необходимой для переноса тепла от низкопотенциального источника;

степень термодинамического совершенства — оценивает насколько действительный тепловой цикл насоса приближен к идеальному.

В поисках теплонасоса можно наткнуться на рекламное объявление, содержащее неправильную характеристику устройства. Продавцов, распространяющих подобные данные, следует остерегаться. Ведь заявлять, что КПД теплового насоса составляет 300 – 1000% – не только безграмотно, но и некорректно по отношению к покупателям.

Сравнение КПД тепловых насосов: вода, грунт, воздух

Поскольку реально оценить количество энергии, извлекаемой из альтернативного источника, задача достаточно сложная, сделать сравнение КПД тепловых насосов вода, грунт, воздух так же затруднительно. Разумнее сопоставить расходы на эксплуатацию оборудования и эффективность обогрева объекта.

Воздушный тепловой насос

Установка воздушного тн обходится дешевле, но он будет потреблять много электроэнергии. Его эффективность напрямую зависит от температуры окружающей среды. В сильные морозы — ниже -25°С — такое устройство обогрев помещения не обеспечит, есть модели до -40°С.

Водяной тепловой насос

Водяные тн начнут терять эффективность в сильные морозы, внешней энергии будет недостаточно и потребуется дополнительный источник тепла.

Грунтовые тепловые насосы

Грунтовые тн работают стабильно круглый год. Температура земли на глубине является неизменной, поэтому эффективность таких устройств от поры года не зависит. Однако, для бурения скважин и обустройства коллектора необходимо вложение крупных сумм денег, поэтому установка геотермального теплового оборудования оправдана только в расчете на долгосрочную перспективу.

Расчет COP теплового насоса

СОР рассчитывают на основании показателей температуры источника (Т1) и воды в системе обогрева (Т2), по формуле: СОР = Т2/(Т2 – Т1). Следует учитывать, что tº в этом случае измеряется в Кельвинах. К принятому у нас показателю в Цельсиях добавляют число 273 и производят дальнейшие расчеты.

Для примера: если tº земли составляет 5 градусов Цельсия, а в отопительном контуре она держится на уровне 55, сперва следует преобразовать данные в другую систему измерения: 5+273 = 278 К, 55+273 = 328 К.
СОР = 328 / (328 – 278) = 6,56.

Производя расчет COP теплового насоса, необходимо помнить, что он предполагает работу оборудования без учета потерь (при идеальных условиях). На практике значение COP будет гораздо ниже.

Температуру источника изменить невозможно, поэтому для повышения эффективности следует позаботиться о низкотемпературной системе отопления.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Устройство и принцип работы теплового насоса ремонт теплового насоса

Как устроен тепловой насос и как он работает?

Теплонасос функционирует как холодильник, только наоборот. Холодильник переносит тепло изнутри во вне. Тепловой насос переносит тепло, накопленное в воздухе, почве, недрах или воде, в ваш дом.

Тепловой насос состоит из 4 основных агрегатов:

— испаритель,
— конденсатор,
— расширительный вентиль (разряжающий вентиль-дроссель, понижает давление),
— компрессор (повышает давление).

Эти агрегаты связаны замкнутым трубопроводом. В системе трубопровода циркулирует хладагент, который в одной части цикла представляет собой жидкость, а в другой — газ.

Точка кипения для разных жидкостей меняется посредством давления, чем выше давление, тем выше точка кипения. Вода закипает при нормальном давлении при температуре +100 °С. При повышении давления вдвое, температура кипения воды достигает +120 °С, а при уменьшении давления в 2 раза, вода закипает при +80 °С. Хладагент в тепловом насосе имеет ту же тенденцию — его температура кипения изменяется при изменении давления. Точка кипения хладагента лежит низко, приблизительно — 40 °С при атмосферном давлении, поэтому может использоваться даже с низкотемпературным тепловым источником.

Земные недра как глубинный теплоисточник

Земные недра являются бесплатным теплоисточником, поддерживающим одинаковую температуру круглый год. Использование тепла земных недр является экологически чистой, надежной и безопасной технологией обеспечивания теплом и горячим водоснабжением всех типов зданий, больших и малых, общественных и частных.Уровень капиталовложений достаточно высокий, но взамен Вы получите безопасную в работе, с минимальными требованиями к сервисному обслуживанию альтернативную обогревательную систему с максимально длительным сроком эксплуатации. Коэффициент преобразования тепла высок, достигает 3. Установка не требует много места и может быть внедрена на участке земли малой плошади. Объем восстановительных работ после бурения незначителен, влияние пробуренной скважины на окружающую среду минимально. На уровень грунтовых вод воздействие не оказывается, так как грунтовые воды не потребляются. Тепловая энергия переносится к конвекционной системе водяного отопления и применяется для горячего водоснабжения.

Грунтовое тепло — близкозалегающая энергия

В поверхностном слое земли накапливается тепло в течение лета. Использование этой энергии для обогрева целесообразно для зданий с высокими энергорасходами. Наибольшее количество энергии извлекается из почвы с большим содержанием влаги.

Грунтовый теплонасос

Тепло из почвы поставляется посредством пластикового шланга. Экологически чистая, морозостойкая жидкость циркулирует в шланговой системе и переносит тепло к тепловому насосу, где оно преобразуется в высокотемпературное тепло для обогрева и горячего водоснабжения.

Водные теплоисточникиСолнце нагревает воду в морях, озерах и других водных источниках. Солнечная энергия накапливается в воде и донных слоях. Редко температура снижается ниже +4 °С. Чем ближе к поверхности, тем температура больше варьируется в течение года, а в глубине — она относительно стабильна.

Тепловой насос с водным источником тепла

Шланг для передачи тепла укладывается на дне или в грунте дна, где температура еще немного выше, чем температура воды. Важно, чтобы шланг снабжался отягощающим грузом для предотвращения всплытия шланга на поверхность. Чем ниже он залегает, тем меньше риск повреждения. Водный источник как источник тепла очень эффективен для зданий с отно сительно высокими потребностями в теп лоэнергии.

Кроме вышеперечисленных источников теплонасосная установка может использовать тепловые сбросы самого жилья для отопления и горячего водоснабжения: сбросную воду, а также вентиляционные выбросы и дымовые газы. В последнем случае вытяжная система должна быть оборудована действующим вентиляционным агрегатом. Данная комбинация улучшает вентилирование дома и уменьшает проблемы с плесенью, сыростью, радоновой загазованностью.

”Бросовые” источники тепла

Кроме вышеперечисленных источников тепловой насос может использовать тепловые сбросы самого жилья для отопления и горячего водоснабжения: сбросную воду, а также вентиляционные выбросы и дымовые газы. В последнем случае вытяжная система должна быть оборудована действующим вентиляционным агрегатом. Данная комбинация улучшает вентилирование дома и уменьшает проблемы с плесенью, сыростью, радоновой загазованностью.

Экономическая эфективность теплового насоса

Коэффициент преобразования тепла

Эффективность определяется так называемым коэффициентом преобразования тепла или коэффициентом температурной трансформации, который представляет собой отношение количества энергии, генерируемой теплонасосом, к количеству энергии, затрачиваемой на процесс переноса тепла.

В большинстве случаев коэфициент температурной трансформации равен 3. Это означает, что тепловой насос поставляет в 3 раза больше энергии, чем потребляет. Другими словами, 2/3 получено «бесплатно» от теплоисточника. Чем выше энергопотребности Вашего жилища, тем больше вы экономите денежных средств.

Тепловые насосы наиболее эффективны в отопительных системах с низкотемпературными характеристиками, например, в системах напольного отопления.

При подборе теплонасоса к Вашей обогревательной системе невыгодно ориентировать мощностные показатели теплонасоса на максимальные требования к мощности (на покрытие энергорасходов в отопительном контуре в самый холодный день года).

Опыт показывает, что теплонасос должен генерировать около 50-70% от этого максимума, тепловой насос должен покрывать 70-90% (в зависимости от теплоисточника) от общей годовой потребности в энергии для отопления и горячеговодоснабжения. При низких внешних температурах теплонасос применяется с имеющимся в наличии котельным оборудованием или пиковым доводчиком, которым укомплектован тепловой насос.

Виды теплонасосов, применяемые в системе отопления в России

В нашей стране свое применение нашли следующие типы тепловых агрегатов:

1. Грунтовый теплонасос.

Земные недра являются неисчерпаемым и бесплатным теплоисточником, который поддерживает одинаковую температуру на протяжении целого года. Использование такого тепла – это надежная, экологически чистая и безопасная технология обеспечения теплом всех типов зданий. Конечно, уровень капиталовложений при установке такого насоса достаточно высокий, но при этом Вы получаете неприхотливую к сервисному обслуживанию обогревательную систему с длительным сроком эксплуатации. Установка насоса не требует много места, к тому же он может быть внедрен на земельном участке малой площади.

2. Водный теплонасос.

Солнце щедро нагревает воду в озерах, реках и морях. Чем ближе к поверхности, тем больше варьируется температура воды, а на глубине ее величина относительно стабильна.

Шланг насоса, предназначенный для передачи тепла, желательно установить в грунте дна, поскольку там температура еще выше. При этом важно снабдить шланг отягощающим грузом, во избежание его всплытия на поверхность. Такой источник тепла эффективен для обогрева зданий с относительно невысокими тепловыми потребностями.

3. «Бросовый» теплонасос.

Принцип работы теплового насоса может также основываться и на использовании тепловых сбросов жилья: вентиляционные выбросы, использованная вода, дымовые газы и пр. Такая технология устраняет проблемы с плесенью и радоновой загазованностью, улучшая при этом вентилирование дома. ремонт теплового насоса

Защита и надежность теплового насоса

Самый часто задаваемый вопрос – насколько тепловой насос надежен. Вопрос резонный. Кому хочется остаться без тепла в январе месяце?

Мы обычно задаем встречный вопрос: а вы доверяете холодильнику? Тепловой насос – это тот же холодильник, только он имеет более надежные комплектующие, защиты и самое главное качественный компрессор.

Надежность последнего компонента, устанавливаемого в насосы, очень велика. Это, в свою очередь, гарантирует бесперебойную и надежную работу на протяжении многих лет. Компрессоры, в большинстве случаев, устанавливаются от известных производителей: Copeland, Danfoss, Sanyo, Hitachi.

Виды защит в тепловом насосе

Об устройстве теплового насоса можно прочитать здесь. Сейчас мы обсудим какие защиты устанавливаются на него для повышения его надежности и предотвращения выхода из строя.

Защиты в тепловом насосе делятся на два вида:

— Механические;

— Температурные.

Элементы механических защит

Реле протока

В качестве механической защиты применяется реле протока. Обычно такой элемент поставляется опционально, но его наличие обязательно. Особенно оно очень важно, когда внешний геотермальный контур выполнен по открытой схеме и в теплообменник поступает вода из скважины. Если не обеспечить достаточный проток, а соответственно и объем проходящей через теплообменник тепловго насоса воды, то это может привести к размораживанию теплообменника и попаданию воды во фреоновую систему. Последнее, в свою очередь, выведет из строя компрессор и потребуется дорогостоящий ремонт. Реле протока устанавливается и на испаритель, и на конденсатор. Каждый тепловой насос в зависимости от мощности требует определенный объем воды или рассола в час, который указывается в характеристиках к устройству. Если такой объем не проходит через теплообменник, изменяются параметры его работы, увеличивается дельта (разность входящей и выходящей температуры).

Реле протока представляет собой небольшую коробочку с лепестком, помещающимся в трубопровод. Когда включается погружной или циркуляционный насос, и по трубе начинает течь вода, в зависимости от напора отклоняется и лепесток, который, в конечном счете, нажимает на кнопочку и контакты замыкаются. Идет си

гнал на контроллер теплового насоса, что в трубе достаточный проток. Контроллер перед запуском компрессора опрашивает датчики и, если реле протока замкнуто, дает команду на запуск компрессора. Если же сигнала от реле протока нет, контроллер не запустит компрессор и выдаст соответствующую ошибку, что нет протока по испарителю. Также работает реле протока и по конденсатору. Нет протока – нет запуска компрессора, есть ошибка. В большинстве реле протока имеется регулировочный винт, с помощью которого можно регулировать срабатывание контакта в зависимости от величины протока.

Реле высокого и низкого давления

Реле высокого и низкого давления – это микроконтроллеры. Они устанавливаются на фреоновой части теплового насоса.

Реле высокого давления устанавливается на нагнетательном патрубке и защищает компрессор и всю систему от чрезмерного нагнетания. Находится в разомкнутом состоянии и при давлении большем, чем выставлено на реле происходит замыкание контактов. Поступает сигнал на контроллер теплового насоса и происходит остановка компрессора. На дисплей выводится соответствующая ошибка.

Реле низкого давление работает наоборот. Когда система находится без фреона, микроконтакт разомкнут. Когда начинается заправка теплового насоса фреоном, при определенном давлении, обычно 1-1,2 бар, происходит замыкание микроконтроллера и в таком состоянии реле находится все время, пока в системе есть фреон. Это реле служит, чтобы компрессор качал фреон, а не создавал вакуум. Если давление падает, контакт размыкается и компрессор не запускается. На дисплей выводится ошибка о низком давлении.

Температурные защиты теплового насоса

Защита от перегрева компрессора

В компрессоре имеется датчик температуры. Температура газов, выходящих из компрессора, могут достигать более 100С. Высокая температура может привести к перегреву компрессора.

Это уже специальная защита. Максимальная температура выставляется в контроллере, а датчик снимает показания. При превышении заданной температуры контроллер даст команду на остановку компрессора, выдав на дисплей соответствующую ошибку.

Температуры на входах и выходах теплообменников

Это очень важные параметры и для защиты теплового насоса и для понимания правильности работы всей системы в целом. Датчики температур устанавливаются на входе и выходе теплообменника. Концы присоединяются к соответствующим входам на контроллере. Путать местами эти датчики нельзя.

Датчики температуры испарителя теплового насоса

Датчики в испарителе показывают входящую и выходящую температуру воды из скважины или рассола в геотермальном контуре. Температура, при которой сработает защита, выставляется в меню контроллера. Самый важный датчик в испарителе стоит на выходе из теплообменника. Для примера возьмем обыкновенную воду из скважины. Чаще всего заводская настройка идет +4С. Если температура на выходе из теплообменника падает ниже этой установки, контроллер дает сигнал и останавливает работу теплового насоса. Это защищает теплообменник от размораживания. При нуле градусов вода между пластинами превращается в лед и разрывает конструкцию.

Входной датчик также настраивается на минимальную температуру и, если в теплообменник по какой-то причине начнет поступать сильно холодная вода, тепловой насос не запустится. Должна быть разница температур, чтобы было от чего отбирать тепло. Идеальная работа испарителя – это дельта 4-5 градусов. Допустим 10С пришло, а 6С ушло. Это говорит о достаточном протоке через испаритель.

Датчики температуры конденсатора теплового насоса

Датчики в конденсаторе, также, как и в испарителе, располагаются на входе и выходе. Датчик на выходе защищает уже не от низкой температуры, а, наоборот, от высокой. В зависимости от фреона температура подачи может быть разной. Например, 410-й фреон может нагреть воду до 50С, при этом давление будет в районе 30 бар, а 22-й фреон может нагревать до 63С, а давление – примерно 24 бар. Обычно эти параметры выставляются по максимуму в меню контроллера.

Несколько слов о дельте. Это очень важный параметр. Обычно его ограничивают 10С, но как написано выше, идеальная работа теплообменников обеспечивается дельтой 4-5С. Если у теплового насоса сработала защита, то это говорит о плохом (недостаточном) протоке. Первое что нужно, так это проверить загрязненность фильтра. Потом осмотреть циркуляционный или погружной насос. Затем проверяем на загрязненность теплообменник. Практически 100% случаев проблема будет решена. Маленький процент остается, если что-то случилось с системой отопления или внешним контуром.

Софтстартер — устройство плавного пуска

Если не вдаваться в подробности электрических принципов работы, то софтсстартер это устройство, которое плавно разгоняет ротор компрессора. Еще одна из его задач, уменьшить пусковые токи. При салабой электропроводке или вводного автомата, высокие пусковые токи могут повредить проводку или выбить автомат. Софстартер сглаживает их, крутящий момент на валу уменьшает, компрессор запускается плавно и без рывков. Софстартер увеличивает срок службы компрессора. Поставляется он опционально, но некоторые производители, при заказе софтстартера, дают повышенную гарантию как на компрессоры, так и на тепловые насосы в целом. Компания Danfoss. специально разработала софтстартер для тепловых насосов.

Защита от перекоса фаз

В большинстве тепловых насосов установлены трехфазные компрессоры. Чтобы ротор вращался в правильную сторону, необходимо правильно подсоединить фазы электропитания. Если сделать это неправильно, многие тепловые насосы не запускаются и выводят ошибку. Достаточно поменять пару проводов с фазами между собой и ошибка будет исправлена. Обычно она появляется при пуско-наладочных работах. Подобная проблема может появиться и позже, если электрики где-нибудь в щитовой перебросят фазы. Вот тут и сработает защита от перекоса фаз. Снова меняем провода местами и все нормально.

Вывод

В тепловом насосе стоит достаточно установок, датчиков и механических защит, способных обезопасить его от выхода из строя. Поэтому подобные устройства считаются очень надежными и служат долгие годы. Правильно установленный тепловой насос не доставит вам проблем в разгар отопительного сезона. Мыровой опят использования и постоянно растущий спрос на тепловые насосы, доказывает его способность справиться с поставленной задачей и создать комфорт и уют в каждом доме.

Устройство теплового насоса — Kristallo

Большинство наших заказчиков используют геотермальные или воздушные тепловые насосы, но не все из них в курсе, как устроен тепловой насос. В этой статье вы узнаете какие агрегаты есть в тепловом насосе, какую функцию они выполняют и как функционирует сама геотермальная установка.

Основные агрегаты теплового насоса

Для того чтобы установка получения энергии работала согласно принципам работы теплового насоса, в его конструкции должны присутствовать 4 основных агрегата, это:

Компрессор;
Испаритель;
Конденсатор;
Расширительный клапан.

Устройство теплового насоса

Компрессор

Важным элементом конструкции теплового насоса является компрессор. Его основная функция – повышение давления и температуры паров, образующихся в результате кипения хладагента. Для климатической техники и тепловых насосов в частности применяются современные спиральные компрессоры.

В качестве рабочего тела, осуществляющего непосредственный перенос тепловой энергии, используются жидкости с низкой температурой кипения. Как правило, используется фреоны.

Такие компрессоры рассчитаны на эксплуатацию при минусовых температурах. В отличие от других разновидностей, спиральные компрессоры производят мало шума и работают, как при низких температурах кипения газа, так и при высоких температурах конденсации. Несомненным преимуществом считаются их компактные размеры и небольшой удельный вес.

Практически вся энергия теплового насоса затрачивается на транспортировку тепловой энергии извне внутрь помещения. Так на работу систем уходит около 1 КВт при производстве 4 – 6 КВт.

Испаритель

Испаритель как конструктивный элемент представляет собой емкость, в которой происходит превращение в пар жидкого хладагента. Хладагент, циркулируя по замкнутому контуру, проходит через испаритель. В нем хладагент, взаимодействуя с внешней средой, нагревается и превращается в пар. Образующийся пар под низким давлением направляется в сторону компрессора.

Теплообменники в тепловом насосе

В компрессоре пары хладагента подвергаются действию давления и их температура возрастает. Компрессор перекачивает под большим давлением разогретый пар в сторону конденсатора.

Компрессор сжимает циркулирующую по контуру среду, в результате чего увеличивается ее температура и давление. Затем сжатая среда поступает в теплообменник (конденсатор), где охлаждается, передавая тепло воде либо воздуху

Конденсатор

Следующий конструктивный элемент системы – конденсатор. Его функция сводится к отдаче тепловой энергии внутреннему контуру отопительной системы.

Серийные образцы, изготавливаемые промышленными предприятиями, оснащаются пластинчатыми теплообменниками. Основным материалом для таких конденсаторов служит легированная сталь или медь.

Дроссельный клапан

Терморегулирующий, или иначе дроссельный клапан устанавливается в начале той части гидравлического контура, где циркулирующая среда высокого давления преобразуется в среду с низким давлением. Точнее дроссель в паре с компрессором делят контур теплового насоса на две части: одну с высокими параметрами давления, другую – с низкими.

При прохождении через расширительный дроссельный вентиль циркулирующая по замкнутому контуру жидкость частично испаряется, вследствие чего давление вместе с температурой падают. Затем поступает в испаритель, сообщающийся с окружающей средой. Там захватывает энергию среды и переносит ее обратно в систему.

С помощью дроссельного клапана (расширительного клапана) происходит регулирование потока хладагента в сторону испарителя. Тепловые насосы Kristall оборудованы электронным терморегулирующим клапаном, который учитывает параметры системы и автоматически регулирует количество потока хладагента в испаритель.

При прохождении через теплорегулирующий клапан жидкий теплоноситель частично испаряется, а температура потока понижается

Контроллер теплового насоса

Контроллер это приспособление для управления тепловым насосом. Контроллеры бывают разных типов, но имеют примерно одинаковый функционал. На тепловых насосах KRISTALL используются контроллеры компаний CHIGO или CAREL. С помощью контроллера можно управлять всеми настройками теплового насоса. Устанавливать вариант работы, температуру, отслеживать температуру, давление и ошибки.

Также существуют беспроводные контроллеры. Они работают по WI-FI или GSM. Таким контроллером можно управлять находясь даже не на территории дома.

Стандартный контроллер воздушного теплового насоса

Группа безопасности

Группа безопасности теплового насоса — набор предохранительных элементов предназначенных для защиты системы отопления от превышения максимально допустимого рабочего давления и отвода воздуха из них. Таким образом ваша система предохраняется от поломок и опасных ситуаций.

Выводы и полезное видео по теме

Если у Вас остались вопросы, то можете посмотреть наше видео в котором мы более подробно рассказываем о работе теплового насоса и его преимуществах.

Как выбрать тепловой насос для отопления дома так, чтобы потом не жалеть?

Разберем три типа тепловых насосов: геотермальный (земляной), гидротермальный (водный) и аэротермальный (воздушный).

Аэротермальный (воздушный) тепловой насос

Прежде всего, оцените бывают ли в вашей местности температуры ниже -15 градусов или ниже -20 градусов более 7 дней подряд. Если такие низкие температуры в отопительный сезон не характерны, то выбирайте лучше всего воздушный тепловой насос. Эта система существенно дешевле остальных типов и гораздо проще в установке. Например, обычная сплит-система — это уже воздушный тепловой насос.

Гидротермальный (водный) тепловой насос

Если на участке вблизи места установки теплового насоса (обычно это котельная в доме), расположен хотя бы средних размеров водоем (желательно, чтобы водоем был полностью на вашей территории), то стоит рассмотреть вариант установки гидротермального теплового насоса, который часто называют тепловой насос вода-вода. Он, как правило, дешевле геотермального теплового насоса. При выборе данного типа обязательно надо рассчитать хватит ли накопленной энергии водоема на отопление тепловым насосом в течение всего отопительного периода. Для данного расчета лучше обратиться к специалисту.

Геотермальный (земляной) тепловой насос

Осталось рассмотреть геотермальный тепловой насос. Сложно назвать случай, когда установить такой не удавалось, но кое-что учесть необходимо.

Подъезд спецтехники

С некоторыми установщиками придется пропускать громоздкую буровую машину на базе «Урал», которая будет беспощадна к вашим клумбам, газонам, забору и ландшафту. В нашей компании проще. Буровые установки, которые мы используем, можно пронести даже через калитку. Рекомендуем спросить установщика тепловых насосов о технике и сделать выбор в пользу мобильных малогабаритных установок. В итоге, установка будет практически без грязи и без изменения процессов на вашем участке.

Схема подземных коммуникаций участка

Это очень важный момент, о котором забывают иногда и сами установщики, поэтому рекомендуем позаботиться о данном моменте самостоятельно и заранее.

Линии электропередачи: позаботьтесь лишь об отсутствии механических повреждений из-за бурильных работ и укажите специалисту где они проходят.

Линии водоснабжения и жидких бытовых отходов: очень важно не только указать на места их пролегания непосредственно перед установкой, но и продумать расположение котельной. Надо рассчитать так, чтобы геотермальные зонды проходили на протяжении всей своей длины на расстоянии, как минимум, 1,5 метра от коммуникаций, иначе они могут заморозить жидкость в трубах. Также, лучше избегать перекрещивания зондов и трубопроводов.

Бестоковые мини-сплит-тепловые насосы | Министерство энергетики

Основными преимуществами мини-сплит являются их небольшой размер и гибкость при зонировании или обогреве и охлаждении отдельных комнат. Многие модели могут иметь до четырех внутренних вентиляционных агрегатов (для четырех зон или комнат), подключенных к одному наружному агрегату. Число зависит от того, сколько тепла или холода требуется для здания или каждой зоны (что, в свою очередь, зависит от того, насколько хорошо здание изолировано и герметично закрыто).Каждая из зон имеет свой собственный термостат, поэтому вам нужно только кондиционировать занятые помещения. Это сэкономит энергию и деньги.

Бесконтактные мини-сплит-системы легче установить, чем некоторые другие типы систем кондиционирования. Например, для соединения наружного и внутреннего блоков обычно требуется только трехдюймовое отверстие в стене для кабелепровода. Большинство производителей систем этого типа могут предоставить соединительные кабелепроводы различной длины, и, при необходимости, вы можете разместить наружный блок на расстоянии не более 50 футов от внутреннего испарителя.Это позволяет охлаждать комнаты на передней стороне дома, но размещать компрессор в более выгодном или незаметном месте снаружи здания.

Разделители

Mini не имеют воздуховодов, поэтому они позволяют избежать потерь энергии, связанных с воздуховодом центральных систем принудительной подачи воздуха. Потери в воздуховодах могут составлять более 30% энергопотребления для кондиционирования помещения, особенно если воздуховоды находятся в не кондиционируемом пространстве, например на чердаке.

По сравнению с другими дополнительными системами, мини-секции предлагают большую гибкость в дизайне интерьера.Воздухоочистители для помещений можно подвесить к потолку, установить заподлицо в подвесной потолок или повесить на стене. Также доступны напольные модели. Большинство внутренних блоков имеют глубину около семи дюймов и гладкие, похожие на высокие технологии куртки. Многие также предлагают пульт дистанционного управления, чтобы упростить включение и выключение системы, когда она расположена высоко на стене или подвешена к потолку.

Воздушные тепловые насосы | Министерство энергетики

Каждый тепловой насос для жилых помещений, продаваемый в этой стране, имеет этикетку EnergyGuide, на которой отображаются показатели эффективности нагрева и охлаждения теплового насоса в сравнении с другими доступными марками и моделями.

Эффективность отопления для электрических тепловых насосов с воздушным источником тепла указывается коэффициентом производительности отопительного сезона (HSPF), который является мерой за средний отопительный сезон общего количества тепла, подаваемого в кондиционируемое пространство, выраженного в британских тепловых единицах, деленного на общее количество электричества. энергия, потребляемая системой теплового насоса, выраженная в ватт-часах.

Эффективность охлаждения указывается сезонным коэффициентом энергоэффективности (SEER), который является мерой за средний сезон охлаждения общего количества тепла, удаленного из кондиционируемого помещения, выраженного в британских тепловых единицах, деленного на общую электрическую энергию, потребляемую тепловым насосом. выражается в ватт-часах.

В целом, чем выше HSPF и SEER, тем выше стоимость единицы. Однако экономия энергии может несколько раз вернуть более высокие первоначальные вложения в течение срока службы теплового насоса. Новый центральный тепловой насос, заменяющий старый агрегат, будет потреблять гораздо меньше энергии, что существенно снизит затраты на кондиционирование и отопление.

Чтобы выбрать электрический тепловой насос с воздушным источником, обратите внимание на этикетку ENERGY STAR®. В более теплом климате SEER важнее, чем HSPF. В более холодном климате сосредоточьтесь на получении максимально возможного HSPF.

Вот некоторые другие факторы, которые следует учитывать при выборе и установке тепловых насосов с воздушным источником воздуха:

Выберите тепловой насос с контролем размораживания по запросу. Это сведет к минимуму циклы оттаивания, тем самым уменьшив потребление дополнительной энергии и энергии теплового насоса.
Вентиляторы и компрессоры шумят. Разместите наружный блок подальше от окон и соседних зданий и выберите тепловой насос с более низким уровнем шума снаружи (децибелы). Вы также можете уменьшить этот шум, установив устройство на шумопоглощающей основе.
Расположение наружного блока может повлиять на его эффективность. Наружные блоки должны быть защищены от сильного ветра, который может вызвать проблемы с размораживанием. Вы можете стратегически разместить куст или забор с наветренной стороны катушек, чтобы защитить устройство от сильного ветра.

XV18 Тепловой насос | НОВИНКА Скидка до $ 400 Сейчас

Trane TruComfort ™

Системы Trane TruComfort ™ обеспечивают комфорт, работая с точной скоростью, необходимой для обеспечения комфорта в доме.Это позволяет компрессору с регулируемой скоростью, наружному вентилятору и внутреннему вентилятору изменять рабочую скорость и БТЕ по мере изменения наружной температуры, постепенно замедляя или увеличивая скорость с шагом 1/10 от 1%, чтобы поддерживать комфорт в пределах 1/2 °. настройки термостата.

Эффективная работа

Электрический тепловой насос XV18 — одна из самых эффективных систем в отрасли с рейтингами до 18 SEER и 10 HSPF. Благодаря технологии Trane TruComfort ™ система автоматически настраивается, поддерживая постоянную и постоянную скорость, чтобы избежать перепадов температуры.

Коммуникационные возможности ComfortLink II

Коммуникационная технология

ComfortLink ™ II (доступная в сочетании с внутренними блоками связи) соединяет все ваши ключевые компоненты, поэтому ваша система автоматически настраивается и калибруется для оптимальной производительности и эффективности в течение всего срока службы ваших продуктов.

Надежный, тихий и экономичный

Тщательно подвергнутые пыткам и испытанию на долговечность, вы можете быть уверены, что эта система выдержит все, не задерживая ваш банковский счет.А с тихим вентилятором, который на 4 дБ ниже минимального уровня у конкурентов, вы можете быть уверены, что получаете тихий тепловой насос и лучшую универсальную систему для своего дома.

Очиститель, более здоровый воздух в помещении

Добавьте воздухоочиститель Trane CleanEffects ™ в свою систему, чтобы фильтровать поступающий воздух и удалять пыль, пыльцу и другие раздражители, делая дом более чистым, здоровым и комфортным.

Максимальный комфорт с гибридной системой

Совместите свой тепловой насос с газовой печью, чтобы воспользоваться преимуществами энергосбережения гибридной системы.Ваш тепловой насос отвечает за отопление вашего дома. Затем ваша печь возьмет верх, когда станет слишком холодно. Вместе они обеспечивают надежный и энергоэффективный комфорт в течение всего года.

Брошюра о продукте

МОДЕЛЬ	МОЩНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ (BTUH)	НОМИНАЛЬНЫЕ ТОННЫ	ВЫСОТА (ДЮЙМ.)	ШИРИНА (ДЮЙМ)	ГЛУБИНА (ДЮЙМЫ)
4TWV8024A	23 800	2	41	33	30
4TWV8036A	35 000	3	41	33	30
4TWV8037A	35 000	3	41	37	34
4TWV8048A	47 000	4	41	37	34
4TWV8049A	47 000	4	41	37	34
4TWV8060A	54 000	5	45	37	34

Каждый тепловой насос Trane укомплектован высококачественными компонентами.Каждый из них помогает гарантировать, что время от времени ваше устройство будет обеспечивать комфорт, на который может положиться ваша семья. Электрический тепловой насос XV18 включает:

Коммуникационные возможности ComfortLink ™ II и уникальный инверторный привод с охлаждением хладагентом
Компрессор с регулируемой скоростью Climatuff ™
Шумоизолятор компрессора
Полностью алюминиевый змеевик Spine Fin ™
DuraTuff ™ Нержавеющий поддон
Интегрированная система вентиляторов
Упрощенное двухпроводное соединение
Полноразмерные панели с жалюзи
Порошковая окраска
признан самым эффективным в рейтинге ENERGY STAR в 2019 году

XV20i Тепловой насос | НОВИНКА Скидка до $ 400 Сейчас

Trane TruComfort ™

Эффективная работа

Тепловой насос с регулируемой скоростью XV20i — одна из самых эффективных систем в отрасли с номинальной мощностью до 20,00 SEER и 10 HSPF. Благодаря технологии Trane TruComfort ™ тепловой насос 20-SEER автоматически настраивается, поддерживая постоянную и постоянную скорость, чтобы избежать колебаний температуры.

Коммуникационные возможности ComfortLink II

Коммуникационная технология

Надежный, тихий и экономичный

Тщательно подвергнутые пыткам и испытанию на долговечность, вы можете быть уверены, что эта система выдержит все, не задерживая ваш банковский счет.А с тихим вентилятором, который на 4 дБ ниже минимального уровня у конкурентов, вы можете быть уверены, что получаете лучшую универсальную систему для своего дома.

Очиститель, более здоровый воздух в помещении

Добавьте воздухоочиститель Trane CleanEffects ™ в вашу систему, чтобы фильтровать входящий воздух и удалять пыль, пыльцу и другие раздражители, делая дом более чистым, здоровым и комфортным.

Максимальный комфорт с гибридной системой

Брошюра о продукте

МОДЕЛЬ	МОЩНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ (BTUH)	НОМИНАЛЬНЫЕ ТОННЫ	ВЫСОТА (ДЮЙМ.)	ШИРИНА (ДЮЙМ)	ГЛУБИНА (ДЮЙМЫ)
4TWV0024A	–	2	48	33	30
4TWV0036A	–	3	50	37	30
4TWV0048A	–	4	50	37	34
4TWV0060A	–	5	54	37	34

Каждая согласованная система Trane оснащена высококачественными компонентами.Каждый из них помогает гарантировать, что время от времени ваше устройство будет обеспечивать комфорт, на который может положиться ваша семья. Тепловой насос с регулируемой скоростью XV20i включает:

Коммуникационные возможности ComfortLink ™ II и уникальный инверторный привод с охлаждением хладагентом
Компрессор с регулируемой скоростью Climatuff ™
Шумоизолятор компрессора
Полностью алюминиевый змеевик Spine Fin ™
WeatherGaurd ™ II Top
DuraTuff ™ Нержавеющий поддон
Интегрированная система вентиляторов
Упрощенное двухпроводное соединение
Полноразмерные панели с жалюзи
Порошковая окраска
Крепеж WeatherGaurd ™
признан самым эффективным в рейтинге ENERGY STAR в 2019 году

Что такое тепловой насос и как он работает?

Тепловой насос является частью системы отопления и охлаждения и устанавливается вне вашего дома.Как кондиционер, он может охладить ваш дом, но он также способен обеспечивать тепло. В более прохладные месяцы тепловой насос забирает тепло из холодного наружного воздуха и передает его в помещение, а в теплые месяцы он забирает тепло из воздуха в помещении для охлаждения вашего дома. Они питаются от электричества и передают тепло с помощью хладагента, обеспечивая комфорт круглый год. Поскольку они занимаются как охлаждением, так и обогревом, домовладельцам может не потребоваться устанавливать отдельные системы для обогрева своих домов. В более холодном климате к внутреннему фанкойлу можно добавить электрическую нагревательную пластину для дополнительных возможностей.Тепловые насосы не сжигают ископаемое топливо, как печи, что делает их более экологически чистыми.

Как тепловой насос охлаждает и нагревает?

Тепловые насосы не выделяют тепло. Они перераспределяют тепло из воздуха или земли и используют хладагент, который циркулирует между внутренним фанкойлом (воздухообрабатывающим устройством) и наружным компрессором для передачи тепла.

В режиме охлаждения тепловой насос поглощает тепло внутри вашего дома и отводит его на улицу. В режиме обогрева тепловой насос поглощает тепло из земли или наружного воздуха (даже холодный воздух) и отдает его в помещение.

Какие типы тепловых насосов существуют?

Два наиболее распространенных типа тепловых насосов — это воздушные и наземные. Тепловые насосы с воздушным источником тепла передают тепло между воздухом в помещении и воздухом снаружи и более популярны для отопления и охлаждения жилых помещений.

Земные тепловые насосы, иногда называемые геотермальными тепловыми насосами, передают тепло между воздухом внутри вашего дома и землей снаружи. Их установка дороже, но, как правило, они более эффективны и имеют более низкие эксплуатационные расходы из-за постоянной температуры грунта в течение года.

Где лучше всего работают тепловые насосы?

Тепловые насосы чаще используются в более мягком климате, где температура обычно не опускается ниже нуля. В более холодных регионах их также можно комбинировать с печами для энергоэффективного обогрева во все дни, кроме самых холодных. Когда температура на улице падает слишком низко для эффективной работы теплового насоса, система вместо этого будет использовать печь для выработки тепла. Такой тип системы часто называют двухтопливной системой — она очень энергоэффективна и экономична.

Какие компоненты системы теплового насоса?

Основные компоненты системы теплового насоса:

Наружный блок со змеевиком, который действует как конденсатор в режиме охлаждения и испаритель в режиме нагрева
Внутренний блок, содержащий змеевик (как и наружный блок) и вентилятор для перемещения воздуха по дому
Хладагент, который поглощает и отводит тепло при циркуляции в системе
Компрессор, нагнетающий хладагент
Реверсивный клапан, который изменяет направление хладагента в системе, чтобы обеспечить переключение между нагревом и охлаждением
Расширительный клапан, регулирующий поток хладагента через систему

CO2 Тепловые насосы Умный вариант для отелей с холодным климатом — Eurasia Review

Энергопотребление в гостиничном бизнесе велико и способствует глобальному потеплению.

Исследователи изучали потребление энергии, доступные источники энергии и системы отопления в гостиничном секторе в течение пяти лет.

В ходе исследования они сделали два важных вывода:

Гостиницы с тепловыми насосами расходуют на отопление на 20% меньше электроэнергии на квадратный метр.
CO ₂ Тепловые насосы в гостиницах могут снизить потребность в отоплении и охлаждении до 60%.

Более экологичные энергетические системы

За последние пять лет почти на 20 процентов больше отелей получили доступ к централизованному теплоснабжению, чтобы заменить электрическое или масляное отопление.Это позитивный шаг с точки зрения сокращения выбросов парниковых газов.

«Тем не менее, нам еще предстоит продвинуться вперед, когда речь идет об энергопотреблении в отелях», — говорит Силье Мари Смитт, докторант факультета энергетики и технологического проектирования Норвежского университета науки и технологий (NTNU) в NTNU. Она работает с коллегами-исследователями в NTNU, Sintef и Техническом университете Дании (DTU).

«Исследования показывают, что отели, использующие централизованное теплоснабжение в качестве основного источника тепла, потребляют значительно больше энергии, чем отели, использующие тепловые насосы.Это потому, что тепловые насосы не производят тепло — вместо этого они повышают температуру с низкой до более высокой », — говорит она.

Универсальная система обеспечивает высокую эффективность

В рамках этого исследования исследователи исследовали две гостиницы, оборудованные встроенными тепловыми насосами CO ₂ с накоплением тепла. Эти системы обеспечивают тепловое отопление и охлаждение всего здания отеля, включая отопление и охлаждение комнат и горячую воду.

«Потенциал подобных систем« все в одном »огромен, потому что вы можете регенерировать тепло из частей отеля, где требуется охлаждение, а затем повышать или повышать температуру с помощью теплового насоса до полезной энергии.Таким образом мы можем достичь высокой эффективности и снизить потребление энергии. Системы с комплексными решениями CO ₂ демонстрируют значительное снижение энергопотребления и связанных с этим выбросов парниковых газов », — говорит Смитт.

Тепловые насосы могут снизить выбросы в домах, но не везде

В 1855 году инженер Петер фон Риттингер занимался производством соли. Он конструировал устройство, которое могло испарять воду из рассола более эффективно, чем существующие методы. Более поздние версии этого устройства, теплового насоса, станут инструментами для замедления климатических изменений.Сегодня тепловые насосы призваны заменить потребление нефти или газа в доме на месте более чистым использованием электроэнергии.

Исследователи недавно обнаружили, что более широкая установка бытовых тепловых насосов для отопления помещений может снизить выбросы парниковых газов. Результаты, опубликованные в письме об экологических исследованиях , показали, что тепловые насосы сократят выбросы для двух третей домашних хозяйств и принесут финансовую выгоду трети домовладельцев в США.

Но только около 10% домов используют тепловые насосы, которые перекачивают тепло из дома летом и в дом зимой.«Большая часть отопления в зданиях, а также горячее водоснабжение и приготовление пищи зависят от ископаемого топлива, сжигаемого на месте», — сказал Майкл Уэйт, младший научный сотрудник Колумбийского университета, не участвовавший в новом исследовании. Чтобы снизить выбросы, домовладельцам необходимо заменить такие системы отопления. «Единственный прямой способ сделать это — электрифицировать эти объекты», — сказал Уэйт.

Плюсы и минусы

Но широкомасштабное внедрение тепловых насосов может иметь непредвиденные, нежелательные последствия.Томас Дитджен, научный сотрудник Техасского университета в Остине, и его соавторы хотели выяснить, при каких обстоятельствах тепловые насосы являются разумным выбором для домовладельцев и общества.

Используя инструменты Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), они смоделировали результаты широкого внедрения тепловых насосов. Они смоделировали 400 местных типовых домов на одну семью в каждом из 55 городов. Для моделирования электрической сети исследователи предположили умеренную декарбонизацию сети (снижение выбросов на 45% за 15-летний срок службы теплового насоса).

Исследователи оценили влияние на домовладельцев, сравнив затраты на установку теплового насоса с экономией энергии. Они также проанализировали изменения в выбросах углекислого газа и загрязнителях воздуха, нанеся денежный ущерб климату и здоровью. Ущерб, нанесенный климату, включает затраты, связанные с такими опасными природными явлениями, как наводнения и лесные пожары, вызванные изменением климата. Ущерб здоровью включает преждевременную смерть из-за загрязнения воздуха.

«Ключевой вывод заключается в том, что около трети домов на одну семью в США.С., если бы вы установили тепловой насос, вы уменьшили бы ущерб окружающей среде и здоровью ».

«Главный вывод заключается в том, что примерно в трети односемейных домов в США, если вы установите тепловой насос, вы уменьшите ущерб окружающей среде и здоровью», — сказал Партх Вайшнав, доцент Школы Окружающая среда и устойчивость в Мичиганском университете и соавтор статьи. Установка тепловых насосов позволит избежать ущерба здоровью на 600 миллионов долларов и ущерба климату на 1,7 миллиарда долларов ежегодно.Это также позволит напрямую сэкономить деньги домовладельцев на затратах на электроэнергию. Они также обнаружили, что для всех домов, при условии умеренной декарбонизации электросети, использование теплового насоса снижает выбросы парниковых газов.

Но установка теплового насоса имела другие последствия. «Тепловые насосы — не обязательно серебряная пуля для каждого дома», — сказал Дитжен.

Хотя домовладельцы могут обменять печь на тепловой насос, например, электричество для этого насоса может по-прежнему поступать от завода, работающего на ископаемом топливе.Стоимость производства электроэнергии может превышать стоимость использования ископаемого топлива на месте. «Есть дома, в которых, если они будут оснащены тепловым насосом, будет хуже для населения», — сказал Дитжен. «В конечном итоге они создают еще больше загрязнения».

Преимущества теплового насоса также зависят от климата. Тепловые насосы работают менее эффективно в холодную погоду, увеличивая расходы на электроэнергию. В 24 из исследованных городов, в основном в более холодном климате, пиковый спрос на электроэнергию в жилых домах увеличился более чем на 100%, если бы во всех домах были установлены тепловые насосы, что потребовало бы модернизации сети.

«Удовлетворить этот рост зимних пиков может быть сложно, потому что наша система построена иначе», — сказала Элла Чжоу, старший инженер по моделированию в NREL, не участвующая в этом исследовании. «Нам нужно думать как о планировании, так и о работе энергосистемы в более интегрированной манере с учетом будущего использования».

Последствия повсеместной электрификации

Новое исследование поддержало преобразование 32% частных домов в тепловые насосы. Более широкое распространение потребовало гораздо более высоких финансовых и медицинских затрат.Согласно исследованию, если все дома в США будут использовать тепловые насосы, это принесет пользу климату в размере 6,4 миллиарда долларов. Однако это также обойдется домовладельцам в 26,7 миллиарда долларов, а загрязняющие вещества в результате увеличения производства электроэнергии приведут к ущербу для здоровья в размере 4,9 миллиарда долларов из-за финансового бремени, вызванного болезнями или преждевременной смертью.

Эти выводы связаны с некоторой неопределенностью. В исследовании не учитывалась стоимость потенциальных обновлений сети или то, что полная декарбонизация будет означать для внедрения тепловых насосов.Уэйт отметил, что по мере развития сети будущие исследования также должны определить, сможет ли возобновляемая энергия даже удовлетворить потребности в высоких нагрузках на электроэнергию.

— Джеки Рошело (@JackieRocheleau), научный писатель

Образец цитирования:

Rocheleau, J. (2021), Тепловые насосы могут снизить выбросы в домах, но не везде, Eos, 102 , https://doi.org/10.1029/2021EO162862. Опубликовано 02 сентября 2021 г.