Системы тепловых насосов

Тепловые насосы предлагают энергоэффективную альтернативу печам и кондиционерам для любого климата. Как и ваш холодильник, тепловые насосы используют электроэнергию для передачи тепла из прохладного помещения в теплое, делая прохладное помещение прохладнее, а теплое – более теплым. Во время отопительного сезона тепловые насосы передают тепло из прохлады на улицы в ваш теплый дом. Во время сезона охлаждения тепловые насосы перемещают тепло из вашего дома наружу. Поскольку они передают тепло, а не производят тепло, тепловые насосы могут эффективно обеспечивать комфортную температуру в вашем доме.

Канальные воздушные тепловые насосы

Существует три основных типа тепловых насосов, соединенных по воздуховодам: воздух-воздух, водяной и геотермальный. Они собирают тепло из воздуха, воды или земли вне дома и концентрируют его для использования внутри. Самым распространенным типом теплового насоса есть воздушный тепловой насос, который передает тепло между вашим домом и внешним воздухом. Современный тепловой насос может уменьшить потребление электроэнергии для отопления примерно на 65% по сравнению с электрическим резистивным нагревом, таким как печи и плитные обогреватели. Высокоэффективные тепловые насосы также осушают лучше стандартных центральных кондиционеров, что приводит к меньшему потреблению энергии и большему комфорту охлаждения в летние месяцы. Воздушные тепловые насосы использовались на протяжении многих лет почти во всех частях Соединенных Штатов, но до недавнего времени они не использовались в регионах, где длительные периоды были ниже нуля. Однако за последние годы технология воздушного теплового насоса продвинулась настолько, что теперь предлагает законную альтернативу отоплению помещений в более холодных регионах.

Бесканальные воздушные тепловые насосы

Для домов без каналов воздушные тепловые насосы также доступны в бесканальной версии, называемой мини-сплит тепловым насосом. Кроме того, особый тип воздушного теплового насоса под названием охладитель с обратным циклом генерирует горячую и холодную воду, а не воздух, что позволяет использовать его в системах радиационного теплого пола в режиме отопления.

Геотермальные тепловые насосы

Геотермальные (земля или вода) тепловые насосы достигают более высокой эффективности за счет передачи тепла между вашим домом и землей или источником воды поблизости. Хотя их установка стоит дороже, геотермальные тепловые насосы обладают низкими эксплуатационными расходами, поскольку они используют относительно постоянную температуру земли или воды. Геотермальные (или наземные) тепловые насосы имеют несколько важных преимуществ. Они могут уменьшить потребление энергии на 70%-80%, контролировать влажность, прочны и надежны и подходят для различных домов. Подойдет ли вам геотермальный тепловой насос, будет зависеть от размера вашего участка, недр и ландшафта. Наземные или водяные тепловые насосы можно использовать в более экстремальных климатических условиях, чем воздушные тепловые насосы и клиенты очень довольны системами.

Абсорбционный тепловой насос

Относительно новый тип теплового насоса для жилых систем представляет собой абсорбционный тепловой насос (AHP), который также называют газовым тепловым насосом. Абсорбционные тепловые насосы используют тепло или тепловую энергию как источник энергии, и могут работать с различными источниками тепла, такими как сжигание природного газа, пара, нагретый солнечной водой, воздух или геотермальная вода, и поэтому они отличаются от компрессионных. тепловые насосы работающие с помощью механической энергии. AHP более сложны и требуют больших агрегатов по сравнению с компрессионными тепловыми насосами. Меньшая потребность в электроэнергии таких тепловых насосов связана только с перекачкой жидкости.

Расширенные функции теплового насоса

Ряд инноваций улучшает производительность тепловых насосов.

В отличие от стандартных компрессоров, которые могут работать только на полную мощность, двухскоростные компрессоры позволяют тепловым насосам работать близко к мощности отопления или охлаждения, необходимой при любой конкретной наружной температуры, экономя энергию за счет уменьшения режима включения/выключения и износа компрессора. Двухскоростные тепловые насосы также хорошо работают с системами зональной регулировки. Системы зонального контроля, которые часто встречаются в больших домах, используют автоматические заслонки, чтобы позволить тепловому насосу поддерживать разные температуры в разных комнатах. ), наружных вентиляторов или обоих. Регуляторы скорости этих вентиляторов пытаются поддерживать движение воздуха с комфортной скоростью, минимизируя прохладные сквозняки и максимизируя экономию электроэнергии. Это также минимизирует шум от воздуходувки, работающей на полной скорости.

Некоторые высокоэффективные тепловые насосы оснащены пароохладителем, который восстанавливает отработанное тепло в режиме охлаждения теплового насоса и использует его для нагрева воды. Тепловой насос, оборудованный пароохладителем, может нагревать воду в 2-3 раза эффективнее, чем обычный электрический водонагреватель.

Еще одним достижением в технологии тепловых насосов является спиральный компрессор, состоящий из двух спиралей. Один остается неподвижным, в то время как другой вращается вокруг него, сжимая хладагент, подавляя его до все меньших участков. По сравнению с обычными поршневыми компрессорами спиральные компрессоры имеют более длительный срок службы и более тихие. Согласно некоторым данным, тепловые насосы со спиральными компрессорами обеспечивают нагрев воздуха на 10°F (5,6°8,3°C) в режиме отопления по сравнению с существующими тепловыми насосами с поршневыми компрессорами.

Хотя большинство тепловых насосов используют электрические нагреватели сопротивления в качестве резервного варианта для холодной погоды, тепловые насосы также могут быть оборудованы в сочетании с газовой печью, которую иногда называют двухтопливной или гибридной системой, чтобы дополнить тепловой насос. Это помогает решить проблему менее эффективной работы теплового насоса при низких температурах и уменьшает потребление электроэнергии. Есть немного производителей тепловых насосов, которые объединяют оба типа тепла в одной коробке, поэтому эти конфигурации часто представляют собой две меньшие стандартные системы, расположенные бок о бок, использующие один и тот же воздуховод.


Несмотря на поразительную производительность тепловых насосов, Министерство энергетики США (DOE) все еще исследует способы сделать тепловые насосы более доступными и эффективными. С этой целью в 2021 году Министерство энергетики запустило конкурс технологий теплового насоса для холодного климата в жилых помещениях, чтобы ускорить внедрение технологий теплового насоса для холодного климата.