Что такое система теплового насоса? Что нужно знать

Если вы не знакомы с тепловые насосы, нет времени, как настоящее, чтобы изменить это. В 2023 году вступят в силу федеральные льготы, чтобы облегчить бюджету покупку и установку. А в 2030 году Калифорния начнет поэтапный отказ от газовые печи.

Поскольку тепловые насосы потребляют на 50 процентов меньше энергии, чем электрические печи сопротивления, согласно Агентство по охране окружающей среды (EPA)), они готовы стать самым экономичным вариантом отопления для калифорнийцев, а также жителей любых других штатов, которые последуют примеру Калифорнии.

Так что же это за бытовой прибор, который «качает тепло»? Идея не экзотична. Переверните ваш оконный кондиционер, и он может работать как рудиментарный тепловой насос. Но, как и следовало ожидать, настоящие тепловые насосы более сложны.

Что такое система теплового насоса?

Тепловой насос — это электроприбор, который переносит тепло с улицы в помещение и наоборот.

Большинство тепловых насосов имеют реверсивные клапаны, которые позволяют им также работать в качестве кондиционеров. Основными рабочими частями являются компрессор, обеспечивающий циркуляцию хладагента через систему медных змеевиков, и вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха в жилое помещение.

Системы тепловых насосов обычно состоят из двух агрегатов, одного наружного и одного внутреннего, соединенных медной трубкой, проходящей через стену здания. Компрессор обычно снаружи.

Как работает тепловой насос?

Система охлаждения состоит из двух змеевиков (конденсатора и испарителя), разделенных расширительным клапаном, через который непрерывно циркулирует хладагент. В змеевике конденсатора компрессор сжимает хладагент, превращая его в жидкость. Поскольку при этом процессе выделяется тепло, змеевик конденсатора всегда горячий.

Жидкость под давлением давит на расширительный клапан на конце змеевика. Когда давление достаточно велико, клапан открывается и распыляет хладагент в змеевики испарителя, где резкое снижение давления превращает хладагент в пар.

Испарение черпает энергию из окружающей среды (воздуха, почвы или воды). Это возвращается в змеевик конденсатора, чтобы выделяться в виде тепла, когда хладагент снова нагнетается.

Типы систем тепловых насосов

Можно классифицировать тепловые насосы в зависимости от среды, в которой они обмениваются теплом.

Ан источник воздуха насос получает тепло от окружающего воздуха. А наземный источник (или геотермальный) насос получает его из-под земли, а источник воды насос из близлежащего водоема. Геотермальные и водяные тепловые насосы используют стабильные температурные условия под землей или в водоеме. Они лучше работают в холодном климате, чем модели с воздушным источником.

Еще один способ классификации тепловых насосов — по размеру. Единицы для всего дома с мощными компрессорами может заменить печь и кондиционер в системе центрального отопления/охлаждения. Змеевик конденсатора установлен в системе обработки воздуха, в которой также находится вентилятор.

Меньшие тепловые насосы, известные как мини-сплиты без воздуховодов, иметь один или несколько настенных внутренних блоков, каждый со своим вентилятором. Мини-сплиты производят достаточно тепла для одной комнаты. Существуют также мини-сплит-системы с одним компрессором, который питает до восьми или девяти настенных блоков.

Где наиболее распространены тепловые насосы?

Вы найдете их в основном в регионах с умеренными зимними температурами.

Согласно данным из Национальная ассоциация домостроителей, от 75% до 77% домов в восточно-южно-центральных и южно-атлантических штатах они есть, а в 20% домов в западно-южно-центральных штатах они есть. Они не так распространены в северных штатах, потому что температура воздуха слишком низкая, а модели с наземным или водным источником дороги в установке.

Однако ситуация не статична. Производители работают над созданием более эффективных моделей, которые работают в холодном климате. Кроме того, агрегаты могут быть оснащены дополнительными резистивными нагревателями для обеспечения дополнительного тепла в холодные дни.

Покупка теплового насоса

Наиболее важными характеристиками, которые следует учитывать, являются тепловая мощность, измеряемая в британских тепловых единицах (БТЕ), и сезонный рейтинг энергоэффективности (SEER). Тепловая мощность также часто измеряется в тоннах, где одна тонна = 12 000 БТЕ.

Существует два эмпирических правила выбора теплового насоса. Один из них - обеспечить 30 БТЕ тепла на квадратный фут площади. Другой способ — разделить общую площадь пола на 500, чтобы определить необходимое количество тонн. Для подрядчика HVAC важно провести испытания, чтобы точно определить размер блока для конкретного дома, чтобы он производил нужное количество тепла.

Числа SEER начинаются с 13 (низкая эффективность) и поднимаются до 21 или 22 (высокая эффективность). Блок с высоким числом SEER потребляет меньше электроэнергии, но имеет больше движущихся частей и требует больших затрат на покупку и обслуживание.

На практике система с 16 SEER должна быть адекватной в умеренном климате. Чтобы максимизировать производительность в более холодном климате или минимизировать энергопотребление, используйте более высокий SEER. Вы можете рассчитать энергию, которую использует конкретный блок, и ее ежемесячную стоимость, разделив тепловую мощность в британских тепловых единицах на SEER. Вы получите результат в ваттах в час. Затем умножьте это на местный тариф на электроэнергию.

Установка теплового насоса

Некоторые мини-сплит-системы, такие как Мистер Крутой своими руками, могут быть установлены домовладельцами. Если вас это не устраивает, наймите лицензированного специалиста по HVAC.

Наружный блок устанавливается на бетонную подушку или нижние опоры, чтобы он оставался высоким и сухим. Один или несколько внутренних блоков устанавливаются на стенах или внутри вентиляционной установки, соединенной с воздуховодом здания. Два блока затем соединяются холодильной трубкой и электрическими проводами, которые проходят через стену.

Поскольку большинство тепловых насосов также работают как кондиционеры, в комплект входит дренажная трубка для конденсата, который капает из внутреннего змеевика, когда холодно.

Техническое обслуживание теплового насоса

Как внутренний, так и наружный блоки нуждаются в регулярном обслуживании, включая замену воздушных фильтров и очистку змеевиков от пыли. Наружный блок должен быть очищен от снега, листьев и другого мусора, чтобы воздух мог циркулировать.

Возможно, вам придется время от времени удалять лед со змеевика испарителя наружного блока зимой и внутреннего блока летом. Просто отключите питание и дайте льду растаять, вместо того чтобы пытаться его соскоблить и повредить катушку.

Крис Дезиэль работает в сфере строительства более 30 лет. Он помог построить небольшой город в пустыне Орегона с нуля и помог основать две компании по ландшафтному дизайну. Работал плотником, сантехником, мебельщиком. Дезиэль пишет статьи о «сделай сам» с 2010 года и работал онлайн-консультантом, в последнее время — в службе Pro Referral компании Home Depot. Его работы были опубликованы на Landlordology, Apartments.com и Hunker. Дезиэль также публикует научные материалы и является заядлым музыкантом.