Теплові насосні системи

Теплові насоси пропонують енергоефективну альтернативу печам і кондиціонерам для будь-якого клімату. Як і ваш холодильник, теплові насоси використовують електроенергію для передачі тепла з прохолодного приміщення в тепле, роблячи прохолодне приміщення прохолоднішим, а тепле — теплішим. Під час опалювального сезону теплові насоси передають тепло з прохолоди на вулиці у ваш теплий будинок. Під час сезону охолодження теплові насоси переміщують тепло з вашого будинку назовні. Оскільки вони передають тепло, а не виробляють тепло, теплові насоси можуть ефективно забезпечувати комфортну температуру у вашому домі.

Канальні повітряні теплові насоси

Існує три основних типи теплових насосів, з’єднаних повітропроводами: повітря-повітря, водяний і геотермальний. Вони збирають тепло з повітря, води чи землі поза домом і концентрують його для використання всередині. Найпоширенішим типом теплового насоса є повітряний тепловий насос, який передає тепло між вашим будинком і зовнішнім повітрям. Сучасний тепловий насос може зменшити споживання електроенергії для опалення приблизно на 65% у порівнянні з електричним резистивним нагріванням, таким як печі та плитні обігрівачі. Високоефективні теплові насоси також осушують краще, ніж стандартні центральні кондиціонери, що призводить до меншого споживання енергії та більшого комфорту охолодження в літні місяці. Повітряні теплові насоси використовувалися протягом багатьох років майже в усіх частинах Сполучених Штатів, але до недавнього часу вони не використовувалися в регіонах, де тривалі періоди були нижче нуля. Однак за останні роки технологія повітряного теплового насоса просунулася настільки, що тепер вона пропонує законну альтернативу опалення приміщень у холодніших регіонах.

Безканальні повітряні теплові насоси

Для будинків без каналів повітряні теплові насоси також доступні у безканальній версії, яка називається міні-спліт тепловим насосом. Крім того, особливий тип повітряного теплового насоса під назвою «охолоджувач із зворотним циклом» генерує гарячу та холодну воду, а не повітря, що дозволяє використовувати його в системах радіаційної теплої підлоги в режимі опалення.

Геотермальні теплові насоси

Геотермальні (земля або вода) теплові насоси досягають вищої ефективності за рахунок передачі тепла між вашим будинком і землею або джерелом води поблизу. Хоча їх встановлення коштує дорожче, геотермальні теплові насоси мають низькі експлуатаційні витрати, оскільки вони використовують відносно постійну температуру землі або води. Геотермальні (або наземні) теплові насоси мають кілька важливих переваг. Вони можуть зменшити споживання енергії на 70%-80%, контролювати вологість, є міцними та надійними та підходять для різноманітних будинків. Чи підійде вам геотермальний тепловий насос, залежатиме від розміру вашої ділянки, надр і ландшафту. Наземні або водяні теплові насоси можна використовувати в більш екстремальних кліматичних умовах, ніж повітряні теплові насоси, і клієнти дуже задоволені системами.

Абсорбційний тепловий насос

Відносно новим типом теплового насоса для житлових систем є абсорбційний тепловий насос (AHP), який також називають газовим тепловим насосом. Абсорбційні теплові насоси використовують тепло або теплову енергію як джерело енергії, і можуть працювати з різними джерелами тепла, такими як спалювання природного газу, пара, нагріта сонячною водою, повітря або геотермальна вода, і тому вони відрізняються від компресійних. теплові насоси, що працюють за допомогою механічної енергії. AHP є більш складними і вимагають більших агрегатів порівняно з компресійними тепловими насосами. Менша потреба в електроенергії таких теплових насосів пов’язана лише з перекачуванням рідини.

Розширені функції теплового насоса

Ряд інновацій покращує продуктивність теплових насосів.

На відміну від стандартних компресорів, які можуть працювати лише на повну потужність, двошвидкісні компресори дозволяють тепловим насосам працювати близько до потужності опалення або охолодження, необхідної за будь-якої конкретної зовнішньої температури, заощаджуючи енергію за рахунок зменшення режиму вмикання/вимкнення та зносу компресора. Двошвидкісні теплові насоси також добре працюють із системами зонального регулювання. Системи зонального контролю, які часто зустрічаються у великих будинках, використовують автоматичні заслінки, щоб дозволити тепловому насосу підтримувати різні температури в різних кімнатах.

Деякі моделі теплових насосів оснащені двигунами зі змінною швидкістю або двошвидкісними двигунами внутрішніх вентиляторів (повітродувок), зовнішніх вентиляторів або обох. Регулятори швидкості для цих вентиляторів намагаються підтримувати рух повітря з комфортною швидкістю, мінімізуючи прохолодні протяги та максимізуючи економію електроенергії. Це також мінімізує шум від повітродувки, що працює на повній швидкості.

Деякі високоефективні теплові насоси оснащені пароохолоджувачем, який відновлює відпрацьоване тепло в режимі охолодження теплового насоса та використовує його для нагрівання води. Тепловий насос, обладнаний пароохолоджувачем, може нагрівати воду в 2-3 рази ефективніше, ніж звичайний електричний водонагрівач.

Ще одним досягненням у технології теплових насосів є спіральний компресор, який складається з двох спіралей. Один залишається нерухомим, тоді як інший обертається навколо нього, стискаючи холодоагент, пригнічуючи його до все менших ділянок. Порівняно зі звичайними поршневими компресорами, спіральні компресори мають довший термін служби та тихіші. Згідно з деякими даними, теплові насоси зі спіральними компресорами забезпечують нагрівання повітря на 10°–15°F (5,6°–8,3°C) у режимі опалення порівняно з існуючими тепловими насосами з поршневими компресорами.

Хоча більшість теплових насосів використовують електричні нагрівачі опору як резервний варіант для холодної погоди, теплові насоси також можуть бути обладнані в поєднанні з газовою піччю, яку іноді називають двопаливною або гібридною системою, щоб доповнити тепловий насос. Це допомагає вирішити проблему менш ефективної роботи теплового насоса за низьких температур і зменшує споживання електроенергії. Є небагато виробників теплових насосів, які об’єднують обидва типи тепла в одній коробці, тому ці конфігурації часто являють собою дві менші стандартні системи, розташовані пліч-о-пліч, що використовують один і той самий повітропровід.

У порівнянні з паливною піччю або стандартним тепловим насосом цей тип системи також може бути більш економічним. Фактична економія енергії залежить від відносної вартості палива для спалювання порівняно з електроенергією.

Незважаючи на вражаючу продуктивність теплових насосів, Міністерство енергетики США (DOE) все ще досліджує способи зробити теплові насоси доступнішими та ефективнішими. З цією метою у 2021 році Міністерство енергетики запустило конкурс технологій теплового насоса для холодного клімату в житлових приміщеннях, щоб прискорити впровадження технологій теплового насоса для холодного клімату.