Тепловой насос - как выбрать?

1. Как работает тепловой насос?
2. Откуда берется энергия для обогрева вашего дома?
3. Что означает КС?
4. Работа теплового насоса - одна или двухвалентная?
5. Охлаждение с помощью теплового насоса
6. Тепловой насос с горячей водой

Что вы узнаете из статьи?

• Как работает тепловой насос?
• Откуда берется тепловой насос?
• Что означает фактор COP?
• Может ли тепловой насос работать с другим источником тепла?
• Можно ли использовать тепловой насос для охлаждения дома?
• Каковы преимущества теплового насоса для нагрева горячей воды?

Каждый дом, даже самый энергоэффективный, нуждается в тепле для отопления и обеспечения горячей коммунальной водой (горячая вода для дома). Все чаще оказывается, что охлаждение также необходимо для поддержания комфортных условий в летний сезон. Все это по низкой цене может быть обеспечено тепловым насосом. Характерной особенностью энергоэффективных домов является небольшая потребность в тепле на 1 м² площади. Для насоса это идеальная ситуация.

Дом с воздушным тепловым насосом

Интересная инвестиция, в которой тепловой насос Hewalex PCCO SPLIT 13 кВт использовался для отопления. Дом для одной семьи площадью 137 м2. Построенный из ячеистого бетона, он будет изолирован 20-сантиметровым слоем графитового полистирола. Окна и двери также энергоэффективны.

Как работает тепловой насос?

Тепловой насос , в отличие от котла, сам не генерирует тепло. Это только позволяет вам получить его из окружающей среды и преобразовать его в полезную для нас форму. Например, он охлаждает наружный воздух при температуре -10 ° C еще на 4 ° C, и полученная таким образом энергия используется для нагрева воды в контуре центрального отопления от 30 до 35 ° C. Таким образом, мы остужаем то, что уже очень холодно, и разогреваем это относительно тепло.

Это противоречит нашей интуиции, потому что вокруг нас мы наблюдаем естественный поток тепла от более теплого тела к более холодному. Однако возможно движение в другом направлении, но оно требует работы, которую выполняет компрессор теплового насоса. Поэтому для работы ему необходим блок питания. Тем не менее, баланс все еще выгоден, потому что насос в конечном итоге передает в дом в виде тепла в 2-4 раза больше энергии, чем он взял от электрической сети. Большая часть ее получена из окружающей среды. Тепло, передаваемое отопительной установке, представляет собой сумму электричества и тепла, взятых из окружающей среды.

Обычно мы не думаем об этом, но один и тот же механизм действия использует кондиционеры и холодильники. Только то, что мы используем охлаждающую часть системы. В холодильнике тепло улавливается продуктами, вставленными в него, и возвращается в окружающую среду, поэтому конденсатор, расположенный в задней части шкафа, иногда нагревается.

Работа теплового насоса заключается в переменном сжатии и расширении рабочего тела, то есть газа с очень низкой температурой испарения. При испарении он поглощает тепло из окружающей среды дома (так называемый нижний источник), а при сжатии его температура повышается, и тепло поступает в систему отопления дома (так называемый верхний источник).

Как видите, сам насос является лишь серединой трех элементов, необходимых для работы системы. Это зависит от температуры, а другие параметры нижнего и верхнего источников зависят от его работы, количества и стоимости приобретаемого тепла.

Тепловой насос - это только средний элемент системы с нижним и верхним источником. Она сама не греет.

7 шагов по выбору теплового насоса

Откуда берется энергия для обогрева вашего дома?

Основная часть энергии (тепла), выделяемой тепловым насосом, поступает из окрестностей дома. Остальное - электрическая энергия, получаемая из сети. Элемент окружающей среды, из которой мы получаем тепло, называется нижним источником. Это может быть:

• земля - горизонтальные коллекторы, вертикальные колодцы, системы прямого испарения (испаритель в виде медных труб, расположенных прямо в земле);
• подземный или поверхностный водозаборник или горизонтальный коллектор, расположенный на дне водоема;
• наружный воздух ;
• Удаленный вентиляционный воздух - раствор используется для небольших насосов только для приготовления горячей воды

В системе прямого испарения рабочая среда протекает непосредственно через медные трубы, проложенные в земле. Благодаря этому эффективность системы (КС) растет. (фото: Де Дитрих)

Помните, что размер установки на стороне источника и, следовательно, стоимость ее реализации, зависят от потребностей нашего здания в тепле. Если он энергосберегающий, требуется меньше отверстий или меньшая площадь горизонтального коллектора. С другой стороны, энергосбережение в здании означает, что нам не нужно много тепла для отопления. В такой ситуации инвестирование крупных сумм, например, в дорогостоящее бурение, может не иметь экономического обоснования.

Вот почему в последние годы воздушно-водяное оборудование становится все более популярным. Они работают немного менее экономично, чем насосы для грунта / воды и воды / воды , но в домах с низким потреблением энергии это не приводит к заметному увеличению счетов. Их преимуществом является простота сборки, поскольку их не нужно устанавливать на стороне источника.

Мы должны обеспечить насос электричеством. Здесь для всех, кто думает об окружающей среде, есть визг. Электроэнергия в нашей стране поступает в основном от угольных электростанций. И если мы примем во внимание низкую эффективность его производства и передачи, то окажется, что в конечном итоге только 1/3 энергии, содержащейся в сгоревшем угле, попадет к нам. В этой ситуации потребление первичной энергии (показатель EP) в любом случае будет очень высоким. Решением может быть установка солнечных батарей.

Сразу отметим, что их недостаточно для прямой подачи к тепловому насосу , в любом случае потребуется подключение к электросети. Тем не менее, мы можем учесть баланс - отдавая избыточную энергию от панелей в сеть, а затем вытягивая ее из нее без каких-либо дополнительных затрат. Таким образом, мы можем достичь стандарта так называемого чистое здание с нулевым потреблением энергии. Ежегодно количество энергии, собранной и доставленной в сеть, уравновешивается. Отдавать больше не имеет смысла, потому что никто не будет платить за это.

Другим решением является покупка электроэнергии у производителя по специальному тарифу с гарантией того, что потребляемая энергия имеет покрытие из возобновляемых источников. Такие предложения уже есть на рынке.

В домах с низким потреблением энергии тепловые насосы заслуживают особого внимания. В их случае более низкая инвестиционная стоимость необходима. (фото: Immergas)

Что означает КС?

КПД (коэффициент производительности), иногда называемый коэффициентом эффективности, определяет эффективность насоса. Это отношение количества энергии (тепла), поставляемой к отопительной установке, и количества электроэнергии, взятой из сети. Чем выше, тем лучше. Значение COP, равное 3, означает, что насос на каждый 1 кВт мощности, взятой из сети, дает 3 кВт в виде тепла.

В настоящее время, хотя насосы, такие как котлы, холодильники и т. Д., Имеют маркировку энергии, определяющую их класс (например, A ++), но метод их определения достаточно сложен, и он не несет никакой полезной информации. На практике гораздо больше об устройстве говорят нам значения КС, определенные для разных температур на стороне нижнего и верхнего источников. Это последнее предупреждение очень важно, потому что, например, насос, использующий внешний воздух, будет иметь значительно более низкую эффективность при -15 ° C, чем при + 7 ° C. Значительное снижение эффективности также отмечается при нагревании воды в циркуляции не до 35 ° С, а до 45 ° С. В случае с котлом это не будет значительным изменением, это важно здесь.

Поэтому, если мы хотим сравнить насосы, не забудьте проверить, была ли определена КС для одинаковых температур нижнего и верхнего источников. К счастью, энергоэффективные дома можно эффективно отапливать на основе так называемых низкотемпературные системы, т.е. с низкой температурой воды в циркуляции. Просто, с низкими потерями тепла через перегородки и вентиляцию, нам не нужны радиаторы высокой мощности или поверхностный нагрев.

Знание COP в различных температурных условиях имеет ключевое значение при проектировании отопления. Насосы, использующие наружный воздух, работают в самых разных условиях за один сезон. Другие более низкие источники имеют относительно постоянную температуру.

В свою очередь, в отопительной установке внутри здания желательно поддерживать температуру воды в циркуляции как можно ниже. По этой причине самые популярные панельные радиаторы не являются хорошим выбором для тепловых насосов . По этой причине обычно выбирают обогрев поверхности (подогрев пола) или специальные обогреватели, адаптированные к низкой температуре потока.

КПД - это эффективность теплового насоса. Это отношение количества энергии, передаваемой зданию, к энергии, взятой из сети. (фото: Галмет)

руководство

Вы цените наш совет? Вы можете получать последние каждый четверг!

Работа теплового насоса - одна или двухвалентная?

Насос может быть единственным источником тепла в доме или работать с другим, например, с газовым котлом. Такие системы с двумя источниками тепла мы называем двухвалентными. Это решение особенно популярно в случае воздушных насосов , эффективность которых значительно снижается при низких температурах. Бивалентная система может выглядеть по-разному, и для этого есть разные мотивы.

В прошлом эффективность большинства воздушных насосов резко снижалась при низких температурах, или они вообще не могли работать, например, ниже -15 ° C. Части устройств все еще обеспокоены. В этой ситуации бивалентность просто необходима. В простейшем варианте насос дополнительно оснащен электрическими нагревателями. При необходимости они берут на себя отопление. Вопреки внешнему виду, такая система может и так работать очень экономно, потому что нагреватели работают не часто.

Вторым источником тепла также может быть котел, например, для сжиженного газа. Чаще всего это отдельное устройство, но производители также предлагают гибриды - центральные агрегаты с бойлером и тепловым насосом . Автоматика позаботится о них, чтобы сделать это устройство, которое в данных условиях дешевле дает тепло. Второй источник тепла также может рассматриваться как мера безопасности в случае выхода из строя одного из них. В нашем климате стоит иметь что-то подобное.

Пока что у нас есть альтернативная работа - либо та, либо другая. Но источники тепла также могут работать одновременно, так что их тепловые мощности складываются вместе. Опорой для насоса может быть, например, электрический воздухонагреватель в системе механической вентиляции, камин с DGP, дополнительные электрические обогреватели, где нам требуется более высокая температура даже в ванных комнатах.

Важно отметить, что мощность насоса и второго источника тепла может быть явно ниже, чем тепловые потери в здании. До определенной температуры наружного воздуха (например, -7 ° C) работает только насос, затем включается питание. Такая система может быть рекомендована, например, когда покупка насоса с более высокой мощностью повлечет за собой дополнительные высокие затраты, например, на создание дополнительных скважин.

Два источника тепла также могут дополнять друг друга благодаря своим специфическим особенностям. Хорошим дополнением к характеру медленно реагирующего подогрева пола станет вентиляционный воздухонагреватель, тепло от которого мы почувствуем сразу. Поэтому стоит задуматься о внедрении двухвалентной системы, даже если это не является абсолютно необходимым.

Тепловой насос может обеспечивать нагрев, охлаждение и нагрев ГВС, однако его поддержка вторым источником тепла может быть оправдана. (Фото: Hydro-Tech (Альфа Иннотек))

Охлаждение с помощью теплового насоса

Энергоэффективные дома могут иметь действительно незначительную потребность в тепле. Однако довольно часто получается, что для обеспечения комфорта требуется охлаждение (кондиционирование) летом. Особенно, если они имеют очень большое остекление на освещенных солнцем высотах и ​​довольно легкую конструкцию, которая не способна поглощать чрезмерный прирост тепла вне отопительного сезона. Типичная система кондиционирования воздуха - это большие инвестиционные и эксплуатационные расходы. Тепловой насос может использоваться здесь как часть нашей отопительной установки. Дом можно охлаждать двумя способами.

Пассивность заключается в том, что источником холода в установке является сама почва или подземные воды. Его температура даже при самой высокой температуре составляет около 10 ° C. Точнее, тепло изнутри дома, где мы имеем, например, 25 ° С, уходит в землю, что составляет 10-15 ° С.

Почему это охлаждение называется пассивным? Потому что компрессору не обязательно работать в тепловом насосе . Активируются только верхний и нижний циркуляционные насосы. Все потому, что тепло течет естественным путем - от тела теплее (дома) к прохладе (земля). Вам нужен только теплообменник между верхней и нижней цепями. Потребление энергии в этом режиме работы мало, ничтожно мало по сравнению с работой типичных кондиционеров.

Если мы намереваемся использовать такое охлаждение, давайте проверим, предлагает ли насос стандартную функцию пассивного охлаждения, вам нужно купить дополнительный модуль для него, или, возможно, производитель вообще не предоставляет эту функцию.

Земля может быть не только источником тепла, но и холодом для здания. (фото: Данфосс)

Он активен как аналог кондиционера. Здесь работает компрессор и энергопотребление значительно выше. Так работают воздушные насосы , просто поворачивая контур. Экономия по сравнению с типичной системой кондиционирования воздуха заключается в том, что мы не дублируем устройства. Тепловой насос все еще нужен, так что давайте просто заплатим за него.

Охлаждение с использованием теплового насоса требует особенно тщательного проектирования со стороны верхнего источника. Если конструкция показывает, что функция охлаждения часто используется, стоит подумать о воздушно-воздушной системе с внутренними воздушными агрегатами, аналогичными тем, которые используются в кондиционерах. Охлаждение отличное, и в доме с очень небольшими потерями тепла, динамически работающая пескоструйная обработка также работает.

Хорошим решением также являются фанкойлы или обогреватели с бесшумными вентиляторами, которые вызывают интенсивное движение воздуха. А следовательно, быстрый теплообмен, как при нагреве, так и при охлаждении. Такая функция может выполняться, например, канальным излучателем. Помещение под остекление большой террасы лучше защитит остальную часть комнаты от перегрева.

Фанкойлы представляют собой особый тип радиаторов, которые также можно использовать для эффективного охлаждения помещений. (фото: Daikin)

Среди типов поверхностного нагрева потолочная версия является лучшим решением для охлаждения. У нас нет прямого контакта с холодной поверхностью, и холодный воздух автоматически падает на пол, мягко смешиваясь с горячим.

Тепловой насос с горячей водой

Небольшие тепловые насосы для производства горячей воды для бытовых нужд становятся все более и более популярными.Это статистика самых продаваемых тепловых насосов. Они рассматриваются в первую очередь как альтернатива солнечным коллекторам, потому что они лучше всего работают вне отопительного сезона, работая на теплом наружном воздухе.

Большинство из них не могут работать, когда на улице мороз. Поэтому, если у нас уже есть тепловой насос, который нагревает здание, то покупать второй - только для горячей воды - бессмысленно. Следует признать, что при определенных обстоятельствах, например, в середине лета, он может работать даже с более высокой эффективностью, чем наземный насос, но из-за затрат он все равно не будет оправданным вложением средств.

Наибольшее преимущество тепловых насосов горячей воды - по сравнению с солнечными коллекторами - это простота установки. Кроме того, погодные условия здесь гораздо менее важны. Пусть будет только тепло. Облачно, ночь или дождь вас совсем не беспокоят.

Ярослав Анткевич
Вступительное фото: Nibe-Biawar