вміст

Чи варто купувати тепловий насос?

Тепловий насос – це енергоефективний пристрій для опалення, охолодження та нагрівання води, який використовує тепло з навколишнього середовища (повітря, води або ґрунту) та перетворює його для використання у вашому домі чи офісі. Основні переваги теплових насосів:

Економія енергії використовувати до 75% енергії з відновлюваних джерел.
непостійний працює як на обігрів, так і на охолодження.
Екологічний мінімальні викиди вуглекислого газу.
Комфорт стабільна температура протягом року.

Але все це красиво на словах, але насправді є свої особливості. Щоб зробити правильний вибір і визначитися з тим, що потрібно для реального об'єкта, потрібно трохи в ньому розібратися. Продавці та спекулянти продадуть і зникнуть з життя назавжди, а користувач повинен розібратися, чому ця залізяка не виправдала намірів і казок продавця…

Спробуємо зрозуміти суть проблеми без складних формул термодинаміки, елементарної фізики та математики. У цій статті ми розглянемо тип теплового насоса ПОВІТРЯ-ВОДА . Тож... трохи терпіння! Це дуже важливо!

Реальність теплових насосів: що потрібно знати про коефіцієнт перетворення енергії (COP)

Майже Усі чули захоплені відгуки про теплові насоси: які вони «геніальні», як вони економлять і що… "Вражаючий поліцейський" у них є. Такі дискусії можна почути особливо будь-де, навіть на автобусних зупинках. Але давайте будемо відвертими: все є маркетинг Це не завжди відображає реальність. Давайте розберемося, що таке COP (коефіцієнт корисної дії) і чому це не так просто, як здається.

На папері це звучить чудово. У лабораторіях, де інженери працюють за ідеальних умов (наприклад, +7℃ на вулиці та +35℃ в системі опалення), тепловий насос може показувати такі значення. Деякі моделі навіть досягають COP 7 або вище. Але реальне життя — це не лабораторія.

ПОЛІЦЕЙСЬКИЙ: Що це, власне, таке?

COP Коефіцієнт перетворення, або коефіцієнт перетворення, показує, скільки тепла виробляє тепловий насос порівняно зі споживаною ним електроенергією. Наприклад, COP = 5 означає, що на кожен 1 кВт електроенергії отримується 5 кВт тепла.

Чому справжній поліцейський відрізняється?

1. Сприйнята температура

Температура повітря, зазначена в прогнозі погоди, не завжди збігається з нашими відчуттями. Наприклад:

При температурі +8 ℃ з високою вологістю та вітром людині буде холодно.
При тій самій температурі +8 ℃ V. суха та безвітряна погода може бути комфортною.

Ці умови безпосередньо впливають на ефективність теплового насоса. Вологість повітря особливо важлива за низьких температур (від +5℃ до -5℃). Вологе повітря значно збільшує навантаження на систему, знижуючи її продуктивність.

2. Умови випробування

Стандартні випробування теплових насосів проводяться за адресою:

+7 ℃ зовнішній повітря
+35 ℃ температура вода В. система опалення

В таких умовах КС виглядає чудово, наприклад 4.65. Але в реальному житті:

Температура може бути +2 ℃, вологість — 98%, а вітер покращує теплообмін.
За таких умов коефіцієнт перетворення (COP) може значно впасти нижче заявлених значень.

Чому я обираю +7℃ та +35℃ для тестування? Тому що це зручні, передбачувані умови, які дають хороші результати в маркетингових матеріалах. Але вони не відображають експлуатацію в суворих кліматичних умовах.

Приклад з практики

Припустимо, що встановлено тепловий насос потужністю 10 кВт:

Один з них знаходиться на півночі Німеччини.
Інший знаходиться на півдні Італії.

Яким буде коефіцієнт перетворення (COP) цих двох систем? Відповідь проста: він буде різним. У північній Німеччині вологість вища, а температура часто опускається нижче 0℃. За цих умов фактичний COP буде нижчим, ніж в Італії, де повітря сухіше, а зими тепліші.

Як правильно оцінити тепловий насос?

Врахуйте фактичний клімат. Порівняйте умови випробування з кліматичними особливостями вашого регіону.
Зверніть увагу на вологість. Особливо, якщо ви живете в місцевості з частими дощами або високою вологістю взимку.
Не покладайтеся виключно на COP. Зверніть увагу на сезонний коефіцієнт перетворення (SCOP), який враховує зміни температури протягом року. Хоча це також не зовсім так. Одного року COP буде відмінним, а наступного (теплішого, але вологішого) – дуже поганим.

Теплові насоси – це справді ефективне рішення для опалення, але лише за умови розумного вибору. Майте на увазі, що заявлений коефіцієнт перетворення (COP) – це лише частина результату, а фактична продуктивність залежить від багатьох факторів, включаючи клімат та умови експлуатації.

Для ознайомлення надається офіційний звіт незалежних експертів щодо SOR. Він допоможе вам зрозуміти, що таке SOR та як зробити правильний вибір.

Також наведено всі необхідні посилання для повторної перевірки даних. Як видно з таблиці, ситуація не така гарна для систем повітря-вода (особливо повітря-вода), для систем SPLIT та MONOBLOCK. Ефективності практично немає!

Продуктивність теплового насоса в режимі охолодження характеризується або коефіцієнтом енергоефективності (EER), або сезонним коефіцієнтом енергоефективності (SEER), обидва з яких вимірюються в BTU/(год Вт) (зауважте, що 1 BTU/(год Вт) = 0,293 Вт/Вт), причому вищі значення вказують на кращу продуктивність.
Зміна COP залежно від температури на виході
Тип насоса та джерело	Типове використання	35 °C	45 °C	55 °C	65 °C	75 °C	85 °C
Тип насоса та джерело	Типове використання	(наприклад, стяжка для теплої підлоги)	(наприклад, стяжка для теплої підлоги)	(наприклад, дерев'яна підлога з підігрівом)	(наприклад, радіатор або система опалення/гарячого водопостачання)	(наприклад, радіатор та система опалення/гріння)	(наприклад, радіатор та система опалення/гріння)
Pompă de căldură cu sursă de aer (ASHP) de înaltă eficiență, temperatura aerului -20 °C[56]		2.2	2	–	–	–	–
ASHP în două etape, temperatura aerului -20 °C[57]	Низька температура джерела	2.4	2.2	1.9	–	–	–
ASHP de înaltă eficiență, aer la 0°C[56]	Низька температура на виході	3.8	2.8	2.2	2	–	–
Prototip de pompă de căldură transcritică cu CO2 (R744) cu răcitor de gaz cu trei căi, sursă la 0 °C[58]	Висока температура на виході	3.3	–	–	4.2	–	3
Pompă de căldură geotermală (GHP), apă la 0 °C[56]		5	3.7	2.9	2.4	–	–
Măcinare GSHP la 10°C[56]	Низька температура на виході	7.2	5	3.7	2.9	2.4	–
Теоретична межа циклу Карно, джерело -20 °C		5.6	4.9	4.4	4	3.7	3.4
Теоретична межа циклу Карно, джерело 0 °C		8.8	7.1	6	5.2	4.6	4.2
Limita teoretică a ciclului Lorenzen (pompă de CO2), retur lichid 25 °C, sursă 0 °C[58]		10.1	8.8	7.9	7.1	6,5	6.1
Теоретична межа циклу Карно, джерело 10 °C		12.3	9.1	7.3	6.1	5.4	4.8

ВИСНОВОК: Не вірте в дива! Тепловий насос – це хороший продукт, який дійсно виконує свою роботу, але він не є панацеєю від усіх проблем. Не дайте себе обдурити рекламою та маркетинговими шахрайствами!

Які типи теплових насосів існують?

«Тепловий насос» – це суб’єктивне поняття, яке не має певної термінології, технології чи продукту. Тепловим насосом можна назвати все, що нас оточує. Наприклад, Всесвіт, чайник, що нагріває воду на кухні, наше тіло, погода, кондиціонер. Тому, якщо вам запропонували кондиціонер і сказали, що це «тепловий насос», насправді продавець не збрехав. Інша справа, чи виправдає цей «тепловий насос» наші очікування!

MONOBLOC

Продукт у конфігурації MONOBLOC Він в основному призначений для обігріву (або охолодження, якщо має функцію реверсу) басейнів, приміщень, для яких система опалення не є життєво важливою. Або для регіонів з помірними температурами, де температура не опускається до нуля. Щоб зрозуміти, як працює тепловий насос, дуже важливо знати, як він влаштований, особливо як він працює. КОМПРЕСОР теплового насоса та його характеристики теплообмінники .

MONOBLOC – це конструкція, в якій усі компоненти теплового насоса об’єднані в одному модулі, розташованому зовні. Це означає, що компресор, теплообмінники (конденсатор і випарник), холодоагент і охолоджувальна рідина (наприклад, антифриз) знаходяться під прямим впливом навколишнього середовища, включаючи дощ, мороз і вітер. Така конструкція вимагає підвищеної уваги до захисту системи від несприятливих умов і додаткових заходів для підтримки її функціональності в холодну пору року.

Для забезпечення правильної та тривалої роботи теплового насоса важливо, щоб олива в системі циркулювала ефективно, забезпечуючи постійне змащування та охолодження компресора. Однак, зі зниженням температури навколишнього середовища, в'язкість оливи збільшується, що може призвести до труднощів в роботі та навіть до блокування компресора.

У системах, де компресор піддається впливу навколишнього середовища, необхідно використовувати електричний нагрівач для масляної ванни компресора. Цей пристрій запобігає загущенню оливи та забезпечує її нормальну циркуляцію. Однак наявність електричного нагрівача пов'язана з додатковими витратами енергії та може спричинити затримки запуску теплового насоса, особливо в той час, коли його робота найбільше потрібна для обігріву.

Теплообмінники в моноблоці.

Оскільки МОНОБЛОКИ не призначені для роботи в регіонах з низькими температурами, вимоги до теплообмінника мінімальні, оскільки початкове призначення МОНОБЛОКУ полягає в нагріванні води в басейнах, де теплообмінники не обов'язково повинні працювати за низьких температур навколишнього середовища.

По суті, поняття ВЕЛИКОГО ТЕПЛООБМІННИКА не існує, тому що найкращий теплообмінник – це ВЕЛИЧЕЗНИЙ теплообмінник. Що, власне, не застосовується в системах типу МОНОБЛОК. Щоб система ефективно працювала за будь-якої температури навколишнього середовища, теплообмінник повинен бути дуже великим. За цим зовнішнім критерієм можна зрозуміти, бреше продавець чи ні, коли каже «Я обіцяю роботу до -25». °C ».

Якщо повітряно-фреоновий теплообмінник (випарник) знижується, система працюватиме, але не за низьких температур, оскільки існує таке поняття, як ПЕРЕГРІВ, який неможливо забезпечити за низьких температур, якщо теплообмінник малий. Щоб система працювала при -25 °C » теплообмінник має бути величезним (іноді в кілька разів більшим, ніж у кондиціонера).

Фреоново-водяний теплообмінник (конденсатор) є важливим для ефективності системи. Наприклад, ви можете встановити фреоново-водяний теплообмінник з площею поверхні втричі або більше разів меншою, і він працюватиме (що(Деякі люди так роблять.) Секрет полягає у швидкості потоку охолоджувальної рідини та необхідній дельті температур (для підтримки рівня конденсації) в межах норми.

Отже, зі зменшенням площі поверхні теплообмінника необхідно збільшувати швидкість потоку (витрату) теплоносія через нього. Це призводить до збільшення потужності циркуляційного насоса і, як наслідок, до збільшення витрат.

Можна сказати, що такий насос споживає небагато. Це неправда! Час роботи циркуляційного насоса набагато довший, ніж у самого компресора. І реальність! Усе це «хороше» знаходиться зовні. Уявімо, що температура навколишнього середовища становить -10°C. Система починає працювати.

Спочатку вмикається електричний опір компресора. Необхідно довести цю температуру від +12 до +20 10°C. Потім компресор починає працювати. Спочатку повинен прогрітися сам компресор, потім нагрівається холодоагент. Тільки після цього – нагрівається теплоносій, що циркулює через теплообмінник.

Скільки на це потрібно грошей, жоден продавець не скаже. І… у цей чудовий момент прийшла неприємна новина: розморожування, яке «забере» більшу частину тепла, «відкачаного» в попередньому процесі. І так по колу. Гарно?

Вище 46-ї паралелі не рекомендується використовувати прилади типу МОНОБЛОК для опалення приміщень, для яких опалення життєво важливе! SPLIT: Що це таке і як вибрати правильний варіант? На ринку опалювального обладнання часто представлені прилади, які фактично є переобладнаними кондиціонерами.

Так, кондиціонер – це також тепловий насос, але з іншими функціональними можливостями та призначенням. Однак технології, ідеальні для кондиціонерів, не завжди є оптимальними для теплових насосів у кліматичних умовах нашого регіону.

Тепловий насос чи кондиціонер?

Будь-який кондиціонер можна «перетворити» на тепловий насос. Наприклад:

Ви купуєте кондиціонер за 600 євро (вам потрібен лише зовнішній блок).
Замість внутрішнього блоку (випарника) встановлено пластинчастий теплообмінник фреон-вода.
Вентилятор замінено циркуляційним насосом.

Після таких модифікацій цей пристрій можна продати за 3000 євро – і повірте, покупців знайдеться багато. Чи працюватиме він? Так, але лише коли на вулиці тепло. Тож, вибираючи тепловий насос, переконайтеся, що ви не купуєте систему з низькими ресурсами, наприклад, 48 000 BTU, яка більше підходить для кондиціонування, ніж для опалення.

Яка різниця між кондиціонером та тепловим насосом?

1. Конструкція та теплообмінник

Тепловий насос має набагато більший теплообмінник, ніж кондиціонер такої ж потужності.
Якщо пристрій заявлено як такий, що працює за температур до -25℃, цей теплообмінник буде ще вищим.

Якщо прилад не вказує низькі температурні параметри, то, найімовірніше, це адаптований кондиціонер, а не повноцінний тепловий насос.

2. Енергоефективність

Кондиціонери та деякі модифіковані агрегати можуть «справлятися» з опаленням, але при температурі нижче нуля градусів їхня ефективність різко падає.
Деяка енергія витрачається на підтримку системи в холодних умовах, особливо якщо компресор розташований зовні.

Коли SPLIT є гарним вибором?

СПЛІТ-системи, спеціально розроблені для опалення, застосовні в наших регіонах. Але вони будуть ефективними лише за однієї умови: Тепловий насос — не єдине джерело тепла в будинку. Основні проблеми SPLIT-систем у холодному кліматі:

Компресор і теплообмінник, розташовані на вулиці, працюють у складних умовах.
Часто доводиться витрачати енергію на «самообслуговування» системи, особливо в холодну погоду.

Короткий зміст

Якщо ви обираєте тепловий насос, уважно перевірте його параметри та призначення.

Для основних систем опалення вибирайте пристрої з великою площею поверхні теплообмінника та можливістю роботи за низьких температур (до -25℃).
Якщо тепловий насос є допоміжним джерелом тепла, SPLIT-система може бути гарним варіантом.

Нехай маркетинг вас не обманює. Купівля «кондиціонера на замовлення» може призвести до великих витрат без очікуваного результату. Вибір температури -25℃ не означає, що «в нашому регіоні таких температур немає». Вони точно будуть! А ще – показник можливості роботи пристрою за низьких температур є прямим показником його ефективності.

ПОВНИЙ СПЛІТ-ТЕПЛОВИЙ НАСОС

Тепловий насос FULL SPLIT складається з двох модулів:

Внутрішній модуль, що містить усі компоненти, включаючи компресор, фреоново-водяний пластинчастий теплообмінник (конденсатор), електроніку тощо.
Зовнішній модуль, який складається з повітряно-фреонового теплообмінника (випарника) та вентилятора (вентиляторів).
Оскільки система не обмежена розмірами форм-фактора, це дозволяє розміщувати теплообмінники на більшій площі та використовувати технологію впорскування пари без обмежень.
Паразитна (надлишкова) теплова енергія, що виробляється фреоновим трубопроводом, компресором (а це близько 12-20% від загальної генеруючої потужності), залишається всередині приміщення, перетворюючи цю енергію з паразитної на корисну. Температура нагріву самого компресора часто знаходиться в діапазоні +70ºС… +85ºС, іноді до 100ºС і більше (залежно від використовуваного холодоагенту).
Легкість експлуатації та обслуговування системи, незалежно від погоди.

Що означає -25°C для теплового насоса?

Приклад: Як температура впливає на продуктивність теплового насоса

Варіант 1: Стандартні умови (+7°C / +35°C)

Потужність теплового насоса: 12,91 кВт теплової енергії.
Споживання вдома: 60 Вт/м² за температури +7°C та комфортної вологості.
Стабільна робота: Теплова потужність насоса покриває потреби будинку.
ПИВО становить 4,49

Варіант 2: За температури навколишнього середовища (0°C)

Висока вологість: Це типово для нашого регіону за таких температур.
Споживання вдома: Він починає перевищувати 60 Вт/м².
Втрата продуктивності: Тепловий насос втрачає ефективність (11,93 кВт), а енергія витрачається на обслуговування системи (COP = 3,86).

Варіант 3: За температури навколишнього середовища (-12°C)

Споживання вдома: Це значно перевищує 60 Вт/м².
Втрата продуктивності: Тепловий насос втрачає ще більше ефективності (8,89 кВт), а енергія витрачається на обслуговування системи (COP = 3,02).

Розглянуті режими роботи наведено для теплового насоса типу «повітря-вода», ПОВНОГО СПЛІТ-системи (всі важливі компоненти всередині приміщення) на прикладі графіків роботи, знятих у реальних умовах, інверторного варіанту з функцією впорскування пари (EVI ON). Тепер уявіть собі режими роботи теплового насоса SPLIT без впорскування та

(навіть не замислюючись) у ситуації з використанням теплового насоса МОНОБЛОК. Температура -25°C в контексті роботи теплового насоса часто використовується як маркетинговий хід. На практиці далеко не завжди можна гарантувати, що пристрій буде ефективно працювати в таких умовах. Особливо важливо враховувати цей параметр, якщо тепловий насос є єдиним джерелом тепла у вашому будинку.

Технічні характеристики роботи за низьких температур

Для забезпечення надійної роботи системи за температури -15°C і нижче необхідно враховувати ряд факторів:

1. Збільшена площа поверхні теплообмінника Чим нижча температура, за якої заявлена робота системи, тим більшим має бути теплообмінник. Це компенсує зниження ефективності теплообміну.
2. Випарне впорскування пари (EVI) Ця технологія дозволяє системі ефективно працювати за низьких температур, зменшуючи навантаження на компресор та покращуючи продуктивність.
3. Додаткові витрати на енергію За низьких температур система споживає більше енергії на власне обслуговування (наприклад, на нагрівання компресора), що збільшує експлуатаційні витрати.

Для будинків, де тепловий насос є єдиним джерелом тепла, системи FULL SPLIT будуть найнадійнішим вибором. Вони мінімізують втрати тепла та забезпечують стабільну роботу навіть у складних кліматичних умовах.

Розміщення компонентів Оптимально розташовувати всі компоненти системи, включаючи компресор і пластинчастий теплообмінник, в приміщенні. Це зменшує втрати тепла та підвищує ефективність роботи.
Тип пристрою
- Моноблоки вони не підходять для використання за надзвичайно низьких температур, оскільки всі їхні компоненти розташовані на вулиці.
- СПЛІТ-системи з функцією EVI можуть працювати за температур до -15°C і навіть -25°C, але їхня продуктивність знижується зі зниженням температури.
- ПОВНІ СПЛІТ-СИСТЕМИ Вони найкраще справляються з низькими температурами. Всі основні компоненти розміщені в теплі, що дозволяє використовувати тепло, що випромінюється пристроєм, для обігріву будинку.

Висновок

Якщо ви обираєте тепловий насос для регіонів з низькими зимовими температурами, враховуйте:

Система може працювати при температурі -15°C або -25°C.
Доступність таких технологій, як EVI.
Розміщення компонентів системи в кімнаті.

Що таке технологія впорскування пари (EVI)?

Покращене впорскування пари (EVI) – це метод збільшення різниці температур/тиску насичення між випарником і конденсатором, що досягається за допомогою економайзера та додаткового розширювального клапана. Це дозволяє підвищити температуру гарячої вихідної рідини в режимі нагрівання (повітря або вода).

Як працює ЕВІ:

Зниження температури насичення у випарнику (зовнішній блок у режимі обігріву) дозволяє блоці отримувати більше тепла з навколишнього повітря в умовах холодного клімату.
Перегрів холодоагенту Перед упорскуванням у компресор тиск і температура на виході з компресора підвищуються, що сприяє підвищенню температури рідини, що виходить з конденсатора.

Теплові насоси ALTAL з технологією EVI

Він би був ALTAL AWHP EVI оснащений інверторними компресорами постійного струму або компресорами з фіксованою швидкістю з технологією (EVI). технологія (EVI). а інверторні компресори дозволяють тепловим насосам ефективно працювати за низьких температур навколишнього середовища, забезпечуючи надійне опалення, охолодження та гаряче водопостачання. Схема та графік, що показують принцип впливу впорскування пари на роботу системи теплового насоса повітря-вода.

Як працює технологія покращеного впорскування пари (EVI)

На зображеній діаграмі рідина в конденсаторі 8 (А на графіку) поділяється на дві частини:

Незначна частина рідини (i) :
- Проходить через додатковий розширювальний клапан 4 .
- з 6 пластини (економайзери) (HX), які працюють за принципом протитечії (перегрів Б на економайзері).
Основний потік рідини (м) :
- Це охолоджується в економайзері 6 (точка А на графіку) через випаровування та перегрів масового потоку, що вводиться в економайзер.
- заставка 6 працює як переохолоджувач для основного масового потоку ( м² ) та як випарник для введеної маси.

Перегріта пара потім впорскується в проміжний отвір для впорскування пари (EVI). спірального компресора.

Ефективність технології EVI

Додаткове охолодження :
- Збільшує продуктивність випарника 3 шляхом зниження температури рідини від TLI до TLO, що зменшує її ентальпію.
- Теплопродуктивність збільшується завдяки додатковій масовій витраті конденсату EVI (i).
Підвищена ефективність циклу :
- Цикл компресора з впорскуванням пари є ефективнішим, ніж традиційний одноступеневий компресор, що забезпечує таку ж потужність.
- Додаткова потужність досягається з меншим споживанням енергії, оскільки впорскувана маса стискається від проміжного тиску, а не від низького тиску впуску.

Переваги теплових насосів EVI

Додатковий ефект переохолодження в конфігурації EVI дозволяє тепловому насосу витягувати тепло із зовнішнього повітря за нижчих температур. Тільки ця технологія може забезпечити безперебійну роботу системи опалення в холодний період.

Діапазон робочих температур:
- Тепловий насос з інверторним компресором постійного струму або з компресором з фіксованою швидкістю без інверторного вимикача повітря працює в діапазоні від -10°C .. 20°C до +45°C (температура зовнішнього повітря).
- Теплові насоси з інверторним компресором постійного струму або компресором з фіксованою швидкістю та технологією EVI працюють у розширеному діапазоні: від -25°C до +45°C для холодоагентів R32, R410 та від -30°C до +45°C для R290, R513, R1234ze.
- Функція впорскування пари активується програмно за температури зовнішнього повітря +7°C або нижче.

Таким чином, технології (EVI). робить теплові насоси ефективнішими в суворих кліматичних умовах, забезпечуючи стабільне опалення за низьких температур навколишнього середовища.