Тепловой насос — принцип работы, виды, советы по выбору

Тепловой насос — это агрегат, который отапливает или охлаждает помещения. Также он может подогревать воду. Устройство работает по принципу переноса тепла, с разными источниками энергии (воздух, вода и др.). Поговорим о нем более подробно в рамках этой статьи. Расскажем, каким он бывает, зачем нужен и др.

О чем идет речь

Тепловой насос нагревает или остужает воздух в помещении, а также подходит для изменения температуры воды. Он переносит тепло, используя внешние источники энергии. Если сравнивать его с обычными обогревателями, которые генерируют тепло, тепловой насос работает по принципу переноса уже существующего тепла из внешней среды в нужное место.

О работе

Тепловой насос по своему алгоритму работы напоминает холодильные агрегаты. Он так же использует цикл сжатия и расширения хладагента. Этот процесс состоит из четырех основных этапов:

• Извлечение. Тепло забирается из любой внешней среды через испаритель. При этом хладагент в испарителе начинает испаряться, поглощая тепло.
• Сжатие хладагента. Хладагент в виде газа поступает в компрессор, где сжимается. При сжатии его температура и давление значительно повышаются.
• Отдача тепла. Нагретый и сжатый хладагент поступает в конденсатор, откуда тепло направляется в систему отопления или в воду. Хладагент при этом конденсируется в жидкость.
• Расширение хладагента. Поступая через клапан расширения, хладагент сбрасывает давление и охлаждается, после чего цикл повторяется.

Представленные агрегаты широко применяются в качестве эффективных и экологичных решений для отопления и снижения температур в различных климатических зонах. Установка теплового насоса востребована в различных сферах для обогрева, охлаждения, а также для подогрева воды.

Разновидности

Тепловые насосы используют разные источники энергии. Методы, которыми тепло поступает в систему отопления или помещение, тоже различаются. Рассмотрим основные виды таких насосов.

Воздушные установки получают энергию из пространства, эффективно извлекая тепло даже при низких температурах и направляя его в систему отопления. Эти насосы подразделяются на два типа: «воздух-воздух» и «воздух-вода». В моделях «воздух-воздух» тепло переносится из наружного воздуха непосредственно в помещение, обеспечивая повышение или снижение температуры. Они часто используются в жилых домах, офисах и коммерческих зданиях. В свою очередь, устройства «воздух-вода» захватывают тепло из воздуха и передают его в водяные отопительные системы, такие как радиаторы или теплые полы, а также могут служить для нагрева воды в доме.

Воздушные тепловые насосы можно легко приобрести и не менее легко монтировать. Они способны работать на повышение или понижение температуры. Для стабильного функционирования требуется температура не ниже -15 °C.

Геотермальные установки задействуют природное тепло, которое хранится в недрах земли. Для этого применяется система труб, размещенных под землей, через которые тепло переносится в дом. Существуют два основных типа таких насосов: «земля-воздух» и «земля-вода». Устройства «земля-воздух» забирают тепло из земли и передают его в воздушную систему отопления, но такие модели встречаются реже. В свою очередь, «земля-вода» передают тепло в водяные системы отопления или используют его для нагрева воды.

Эти насосы отличаются высокой энергоэффективностью, особенно в холодных климатах, и могут функционировать круглогодично, поддерживая стабильную температуру в помещении. Они не подвержены резким колебаниям температуры, у них небольшой расход на обслуживание. Однако установка геотермальных систем требует больших инвестиций и достаточно много места для размещения оборудования.

Гидротермальные установки извлекают тепло из-под земли, а точнее, из водоемов. Эти насосы могут передавать тепло в систему отопления или водоснабжения. Они бывают двух типов: «вода-воздух», которые передают тепло в воздух внутри помещения, и «вода-вода», использующие энергию воды для отопления через водяные системы.

Гидротермальные насосы отличаются высокой производительностью, так как температура воды остается стабильной в течение всего года, что идеально подходит для регионов с крупными водоемами. Однако установка таких систем требует крупных вложений и может быть сложной.

Тепловые насосы, в свою очередь, используют тепло, выделяющееся при работе различных систем, таких как вентиляция или кондиционирование воздуха. Эти устройства могут забирать избыточное тепло из горячего воздуха, воды или других отходящих материалов и направлять его на обогрев помещений. Главное преимущество этих насосов — это эффективное использование «отходящего» тепла, что снижает потребление энергии. Также такие устройства являются экологически безопасными и помогают значительно экономить на отоплении. Тем не менее для их работы необходимо установить дополнительные системы для сбора и перераспределения тепла.

Комбинированные тепловые. Эти системы используют несколько источников тепла одновременно (например, воздух и землю или воздух и воду). Это позволяет повысить эффективность работы системы, обеспечить стабильную работу в разных климатических условиях. Среди плюсов таких решений отмечают повышенную гибкость, эффективность эксплуатации. Однако эти модели довольно сложные в проектировании и установке.

Как выбрать

Выбор теплового насоса зависит от размера объекта, климата, в котором он расположен, а также от типа отопления, доступных источников энергии, бюджета и личных предпочтений. Перечислим основные моменты, которые заслуживают внимания:

Источник тепла. Напрямую зависит от условий местности и наличия необходимых ресурсов. Воздушные тепловые насосы сопоставимы с умеренными климатическими условиями. Они достают тепло из наружного воздуха, что делает их наиболее универсальными и дешевыми в установке. Такие модели подходят для коттеджей, частных строений, а также для небольших коммерческих объектов. Однако при температуре ниже -15 °C их эффективность может снижаться, о чем свидетельствуют отзывы. Геотермальные «достают» тепло из земли через систему подземных труб. Это решение идеально для холодных климатов, так как температура земли стабильно остается высокой в любое время года. Гидротермальные модели, функционирующие на воде, используют водоемы. Их можно использовать на участках, расположенных рядом с водоемами.

Размер и мощность. Здесь нужно учитывать площадь и тип помещения. Агрегат должен иметь достаточно мощности, чтобы обеспечить отопление. При этом, если вам нужно не только обогревать помещение, но и снижать его температуру летом, выбирайте хороший насос, который поддерживает обе функции (обогрев и охлаждение). В регионах с суровыми зимами и температурами ниже нуля будет необходим более мощный тепловой насос или система с резервным источником тепла.

Вид отопительной системы. Насосы «воздух-воздух» лучше всего работают в системах, где тепло передается через вентиляцию. Такие насосы идеально подходят для компактных пространств. Модели «воздух-вода» и «вода-вода» устанавливают для радиаторов или теплого пола, что делает их подходящим выбором для коммерческих территорий, а также для больших жилых пространств.

Энергетическая эффективность. Здесь нужно учитывать коэффициент производительности. Вы спросите зачем? Это важный показатель, который показывает, сколько тепла вы получаете на единицу потребляемой энергии, как идет работа теплового насоса.

Вложения. Геотермальные и гидротермальные системы требуют значительных начальных вложений из-за необходимости монтажа труб в землю или водоём. Воздушные тепловые насосы более доступные в плане стоимости установки. При расчете бюджета на эксплуатацию учитывайте возможные расходы на энергию, техническое обслуживание и ремонт. Тепловые насосы требуют минимального обслуживания, но могут требовать замены фильтров или проверки системы через несколько лет.

Экология. Тепловые агрегаты функционируют на восполняемых источниках энергии. Ввиду этого они экологически чистые. С ними можно постепенно отказаться от привычных источников, например, угля или газа.

Климатические условия. Для теплых регионов лучшим вариантом будут воздушные тепловые насосы (воздух-воздух), поскольку они имеют более низкую цену установки и хорошо функционируют при умеренных зимних температурах. В холодных регионах более эффективными станут геотермальные (земля-воздух) или гидротермальные (вода-вода) насосы, так как они способны работать при низких температурах, поддерживая стабильную работу даже в условиях суровой зимы.

Выбирайте насосы от производителей с хорошей репутацией на рынке. Надежные бренды предлагают длительные гарантии (от 5 до 10 лет), что свидетельствует о качестве их оборудования. Перед покупкой модели изучите рейтинги, например, «лучшие тепловые насосы», отзывы других пользователей, чтобы узнать о реальной эффективности и проблемах, с которыми они столкнулись при эксплуатации. Это поможет составить верное представление об агрегате, не допустить ошибок.

Источник фото: goldholod.com