5 / 5
Цена по запросу
Что такое тепловой насос: принцип работы, преимущества и недостатки
Автор записи
Опубликовано 04 июл 2022
Обновлено 31 мар 2025
18 мин чтения
4 комментария
13833
Содержание
- Что такое тепловой насос и принцип его работы
- Классическая конструкция теплонасоса
- Типы тепловых насосов
- Требования к источникам энергии
- Кондиционирование тепловым насосом
- Как рассчитывается эффективность теплового насоса для отопления
- Плюсы и минусы теплонасосов
- Когда использовать тепловой насос в Украине
- FAQ
Что такое тепловой насос и принцип его работы
Что такое тепловой насос? Это оборудование, которое позволяет эффективно преобразовывать электрическую энергию в тепловую или холодильную. Главная особенность теплового насоса в том, что он имеет большой срок эксплуатации и способен вырабатывать высоко потенциальную энергию взамен минимально затраченных ресурсов.
При этом он может выполнять три функции:
Подробнее о том, какие существуют типы тепловых насосов и как они работает, рассмотрим ниже.
Классическая конструкция теплонасоса
Конструкция теплонасоса состоит из двух блоков – наружного и внутреннего. В геотермальном теплонасосе, насосе вода-вода или воздух-вода функцию наружного блока выполняют грунт, вода и воздух, соответственно.
Тепловые насосы работают по циклу Карно:
- Внешний блок → компрессор
- Тепловые насосы осуществляют отбор тепловой энергии из окружающей среды. В геотермальных тепловых насосах рабочая среда из которой происходит поглощение – это земля, ее энергия поступает из вертикальных или горизонтальных скважин, в теплонасосах типа вода-вода используется энергия воды, а для воздушных тепловых насосов – внешний уличный воздух. Насос начинает поглощать тепло и затем передает его в систему согласно второму закону термодинамики (при котором тепло от более нагретого тела переходит к менее нагретому). Для передачи поглощенного тепла в систему используется хладагент. У теплового насоса хладагент - это фреон. Компрессор (испаритель) сжимает хладагент до закипания, после чего происходит его испарение и переход в газообразное состояние. В процессе испарения вырабатывается дополнительно тепло. Затем хладагент в газообразном состоянии переносит полученное тепло в конденсатор.
- Компрессор → конденсатор
Через теплообменник конденсатора выработанное тепло передается в контур отопления. - Конденсатор → внутренний блок
После передачи тепла фреон расширяется. Расширение теплоносителя приводит к его остыванию, в таком виде он возвращается в теплообменник внешнего воздушного блока или в землю в геотермальном насосе или в воду теплонасоса вода-вода. Затем повторяя каждый этап заново.
Благодаря такому принципу теплообмена, коэффициент выработанной энергии (СОР) намного выше, чем затраченной (в среднем, на 1 кВт электроэнергии насос генерирует 4 кВт тепла). Экономия при этом очевидная – средний коэффициент преобразования энергии воздушного теплового 3,5, а для геотермального – 5. При этом, при длительном сроке использования насос все же окупается.
Типы тепловых насосов
Что такое теплонасос разобрали. Рассмотрим их типы, которые отличаются источником энергии.
Тепловой насос воздух-воздух
Любой кондиционер, по сути, и есть воздушным тепловым насосом. В чём разница? Обычный кондиционер справляется с теплообменом, если внешняя температура воздуха до – 15°C. А тепловой насос воздух-воздух работает при низких температурах, до – 25°C.
В этих теплонасосах нужно учитывать:
- Шумовые характеристики
В отличие от радиаторов, где происходит естественная конвекция, тут функционирует двигатель, который в процессе работы механически пропускает воздух. Поэтому шум будет ощутим. - Нулевая инерция сохранения тепла
Нет вспомогательных элементов, удерживающих тепло. Если система останавливается, помещение моментально охлаждается. - Холодные конструкции здания
Зона окон считается самой холодной. Если нет дополнительного обдуваемого элемента вдоль стеклопакета, температура тут всегда будет ниже. - Климат региона
В Украине этот тип теплонасоса не пользуется популярностью, в сравнении с более тёплыми странами Европы – Испания, Италия, Португалия. Там нет морозов, поэтому такую систему используют как удобное и быстрое решение.
| Тип насоса | Преимущества: | Недостатки: |
|---|---|---|
| Тепловой насос воздух-воздух | ✓ работает при температуре – 25°C, ✓ не требует проектирования системы отопления, ✓ простая установка, ✓ низкая стоимость. | ✓ не работает на ГВС, только на обогрев и охлаждение воздуха, ✓ шум от работы двигателя будет передаваться внутрь помещения, ✓ не аккумулирует теплый воздух. |
Тип насоса
- Тепловой насос воздух-воздухТепловой насос воздух-воздух
Преимущества:
- Тепловой насос воздух-воздух✓ работает при температуре – 25°C,
✓ не требует проектирования системы отопления,
✓ простая установка,
✓ низкая стоимость.
Недостатки:
- Тепловой насос воздух-воздух✓ не работает на ГВС, только на обогрев и охлаждение воздуха,
✓ шум от работы двигателя будет передаваться внутрь помещения,
✓ не аккумулирует теплый воздух.
Товары из статьи
Снят с производства
Акция
В наличии
Акция
Япония
Цена
74 345 грн
87 464 грн
В наличии
Акция
Япония
Цена
87 250 грн
102 646 грн
В наличии
Акция
Таиланд
Цена
94 223 грн
110 850 грн
Снят с производства
Акция
В наличии
Акция
Япония
Цена
144 641 грн
170 165 грн
В наличии
Акция
Япония
Цена
92 460 грн
108 776 грн
Загрузить еще
Тепловой насос воздух-вода
Распространён в Европе, где частные дома строят компактные и высокотехнологичные. Такой тепловой насос использует тепло внешнего воздуха, нагревает его сжатием фреона в компрессоре и передаёт его воде через конденсатор. Может охлаждать (согласно обратному термодинамическому циклу), нагревать воздух, а также подогревать воду.
При устройстве теплового насоса воздух-вода нужно обеспечить низкотемпературную систему отопления, которая предполагает максимальную площадь покрытия водяным теплым полом и наличие вспомогательных элементов – внутрипольных конвекторов, фанкойлов, радиаторов.
Для высокой эффективности такой системы важно учесть такие факторы:
- Качественный конструктив здания
Эффективность зависит от того, насколько энергоэффективным является сам дом. Утеплённые стены, кровля, фундамент, энергосберегающие стеклопакеты – всё это обеспечивает минимальные потери тепла. - Система вентиляции
Как в квартире, так и в доме обязательно должна быть установлена система вентиляции с рекуперацией тепла. - Низкотемпературный режим
Тепловой насос обеспечивает более низкую температуру теплоносителя, чем, например, газовый котел, который поддерживает в основном высокую температуру. - Использование фанкойлов для режима холода
В зимний период фанкойлы используются в качестве вспомогательных элементов, в летний – как основное решение для режима охлаждения.
| Тип насоса | Преимущества: | Недостатки: |
|---|---|---|
| Тепловой насос воздух-вода | ✓ обеспечивает охлаждение и обогрев воздуха, а также нагрев воды, ✓ энергоэффективность – СОР 3,5, ✓ доступная цена. | ✓ нужно использовать с резервным источником тепла, если площадь помещения больше 190 м2 |
Тип насоса
- Тепловой насос воздух-водаТепловой насос воздух-вода
Преимущества:
- Тепловой насос воздух-вода✓ обеспечивает охлаждение и обогрев воздуха, а также нагрев воды,
✓ энергоэффективность – СОР 3,5,
✓ доступная цена.
Недостатки:
- Тепловой насос воздух-вода✓ нужно использовать с резервным источником тепла, если площадь помещения больше 190 м2
Товары из статьи
В наличии
В наличии
Акция
В наличии
Акция
Южная Корея
Цена
359 520 грн
449 400 грн
В наличии
Нет в наличии
Южная Корея
Цена
Цена по запросу
В наличии
Акция
В наличии
Акция
Южная Корея
Цена
360 800 грн
451 000 грн
Загрузить еще
Тепловой насос грунт-вода (геотермальный)
Источник тепла для геотермального теплового насоса – земля. Температура грунта независимо от поры года +14-15°C на глубине 70 м, поэтому и СОР тут равен 5 (СОР воздушного насоса – 3,5). Это самодостаточное и высокоэффективное оборудование, которое способствует стабильному и постоянному теплообмену. Зимой дом отапливается, забирая холод в землю, а летом аккумулированный холод используется для охлаждения.
- При горизонтальной установке теплонасоса коллектор размещается вдоль поверхности земли, на глубине около 2 м, где почва не промерзает. Чем больше площадь покрытия, тем больше производительность насоса.
- При вертикальной установке коллектор помещается в скважины 70-80 м глубиной. Тут мощность увеличивается за счёт количества теплообменых зондов.
| Тип насоса | Преимущества: | Недостатки: |
|---|---|---|
| Грунт-вода | ✓ обеспечивает охлаждающую и отопительную функцию, а также нагревает воду, ✓ высокие и стабильные показатели СОР | ✓ высокая стоимость ✓ необходима большая площадь участка. |
Тип насоса
- Грунт-водаГрунт-вода
Преимущества:
- Грунт-вода✓ обеспечивает охлаждающую и отопительную функцию, а также нагревает воду,
✓ высокие и стабильные показатели СОР
Недостатки:
- Грунт-вода✓ высокая стоимость
✓ необходима большая площадь участка.
В бытовом использовании разница между насосом воздух-вода и геотермальным в двух факторах: показатель СОР и площадь применения, поскольку воздушный насос используют до 250 м², а геотермальный – 250 м² и выше. Но в любом типе насоса всегда учитывается фактор погодозависимости, когда теплонасос оптимизируется под определённые климатические условия конкретной местности.
Что такое тепловой насос вода-вода
Используется в промышленном секторе, поскольку нужен доступ к большим водоёмам. Эти теплонасосы преобразовывают энергию за счёт перекачивания воды (реки, озера), где температура на дне водоёма стабильная круглогодично. Устройство теплонасоса укладывается на дно водоёма и чем его длина больше, тем мощнее насос. Как пример, такой насос может работать в системе с гидроэлектростанциями. Когда ГЭС сбрасывает выработанное тепло в воду, его можно использовать, разводя по близлежащим городам.
| Тип насоса | Преимущества: | Недостатки: |
|---|---|---|
| Тепловой насос вода-вода | ✓ обеспечивает охлаждение и обогрев воздуха, а также нагрев воды, ✓ высокий СОР целый год. | ✓ затратная установка, ✓ сложность в обслуживании. |
Тип насоса
- Тепловой насос вода-водаТепловой насос вода-вода
Преимущества:
- Тепловой насос вода-вода✓ обеспечивает охлаждение и обогрев воздуха, а также нагрев воды,
✓ высокий СОР целый год.
Недостатки:
- Тепловой насос вода-вода✓ затратная установка,
✓ сложность в обслуживании.
Спиральный коллектор
Также получает энергию от воды, подходит тем, у кого есть собственный водоём. Теплообменник погружается в воду и удерживается на специальных поплавках. Важно, чтобы коллектор не заиливался, а площади водоёма было достаточно, чтоб он не замерзал зимой.
| Тип насоса | Преимущества: | Недостатки: |
|---|---|---|
| Спиральный коллектор | ✓ обеспечивает обогрев и охлаждения воздуха, а также нагрев воды, ✓ высокий показатель СОР. | ✓ сложность монтажа и обслуживания. |
Тип насоса
- Спиральный коллекторСпиральный коллектор
Преимущества:
- Спиральный коллектор✓ обеспечивает обогрев и охлаждения воздуха, а также нагрев воды,
✓ высокий показатель СОР.
Недостатки:
- Спиральный коллектор✓ сложность монтажа и обслуживания.
Требования к источникам энергии
У каждого альтернативного источника энергии есть свои особенности.
- Воздух. Учитывается климат региона, поскольку энергия воздуха уязвима к перепадам температуры. Воздушный насос работает при –20-25°C, но есть потребность в резервных источниках тепла.
- Грунт. При вертикальном устройстве в земле бурятся скважины для прокладки труб, а при горизонтальном – их укладывают вдоль поверхности земли. Специальная подготовка грунта не нужна.
- Вода. Для частного сектора нужен выход к водоёму через трубопровод, а для промышленного – доступ к большим объемам воды и много ресурсов для его обслуживания.
Кондиционирование тепловым насосом
Воздушные тепловые насосы всегда работают в активном режиме, тогда как геотермальные теплонасосы могут охлаждать воздух в пассивном режиме.
Что такое тепловой насос с активным охлаждением
Под активным охлаждением любого теплового насоса подразумевается его фактическая работа – когда запускается компрессор и потребляет электроэнергию для охлаждения жидкости внутри системы до температуры + 7°C. Затем, в зависимости от типа насоса, охлаждённый хладоноситель подаётся в помещения через фанкойлы или полы, стены.
Пассивное охлаждение
Пассивное охлаждение может реализовывать геотермальный тепловой насос. Это происходит за счёт холода, который зимой поступает под дом в землю. Весной холодная вода поднимается наверх, и напрямую через фанкойлы охлаждает помещения. Когда температура земли начнёт увеличиваться и достигнет выше +10°C, тогда наступит активное охлаждение с помощью компрессора.
Как рассчитывается эффективность теплового насоса для отопления
При расчёте эффективности нужно учесть несколько факторов.
- Мощность теплонасоса
Мощность воздушного и геотермального насоса стоит подбирать согласно теплотехническому расчёту здания на зимний период и холодильному расчёту на летний. Важно, чтобы мощности было достаточно для генерации энергии и восполния возможных теплопотерь. - Местный климат
Температура внешней среды – это фактор, напрямую влияющий на эффективность воздушного теплонасоса. От этого зависит выбор температурных показателей, при которых тепловой насос перейдёт на резервный источник энергии. На работу геотермального теплонасоса температура не влияет, поскольку земля имеет стабильную температуру и всегда вырабатывает нужное количество энергии. - Площадь помещений
Воздушный теплонасос способен эффективно работать в помещении до 190 м² и при условии качественного конструктива здания, то есть минимальных теплопотерь. Но если площадь больше – нужны вспомогательные элементы. Геотермальный тепловой насос будет без проблем работать как на охлаждение и обогрев воздуха, так и на нагрев воды при больших площадях – от 190 м² .
Также рассчитывают два главных коэффициента:
- Коэффициент термического сопротивления всех конструкций (R) в зимнее время,
- G-фактора в летний период, когда учитывается пропускная способность стеклопакета.
Согласно ДБН, по Киеву и Киевской области отопление нужно рассчитывать на температуру до – 22°C. Воздушный тепловой насос для отопления дома способен работать самостоятельно при температуре до – 7-10°C, но важно учесть квадратуру и качество утепления здания. Если температура ниже, используют вспомогательные устройства. Геотермальные тепловые насосы способны самодостаточно работать под заданную температуру и не требуют дополнительных источников энергии.
Закажите подбор теплового насоса
Плюсы и минусы теплонасосов
У тепловых насосов нет существенных недостатков. Эффективность использования зависит от типа насоса, который подбирается для конкретного помещения.
Главные преимущества тепловых насосов:
- Эффективность
СОР теплового насоса может достигать показателя 1:6. - Практичность
Тепловой насос может работать в течении всего года для обогрева, охлаждения и ГВС. - Экологичность и долговечность
Теплонасос не вредит атмосфере отработанными выбросами и не требует ремонта много лет. - Безопасность
Для работы теплового насоса не требуется открытый огонь или твердое топливо, а в случае поломки или его остановки, срабатывает защитная автоматика. - Эргономичность
Внутренние блоки компактные, а самая большая его часть – внешний блок, остаётся вне помещения.
Особенности эксплуатации тепловых насосов воздух-воздух и воздух-вода:
- Низкотемпературный режим
Режим отопления будет работать при температуре до – 25°C, но требует вспомогательного оборудования. Самостоятельная работа возможна при температуре до – 7°C и площади помещения до 190 м². - Основные функции – обогрев и охлаждение воздуха
Нагрев воды возможен при установке теплового насоса типа воздух-вода, у воздушного теплового насоса такой возможности нет. - Непостоянный СОР
Эффективность воздушного теплообмена зависит от внешней температуры воздуха. Значение СОР снижается при низких температурах.
Особенности эксплуатации тепловых насосов грунт-вода:
- Самостоятельное оборудование
Геотермальный насос работает при низких температурах и не требует вспомогательных элементов для работы на обогрев, охлаждение и ГВС. - Для больших помещений
Подходит для помещений квадратурой 190-250 м² - Сложный монтаж
Установка геотермального насоса дорогая и сложная, но его эффективность высокая и стабильная.
Особенности эксплуатации тепловых насосов вода-вода:
- Промышленный сектор
Подходит для работы в промышленном секторе, поскольку требует больших объемов воды для выработки энергии и много ресурсов для обслуживания.
Когда использовать тепловой насос в Украине
Последние два года Украина догоняет Европу в технологичном плане. Европейцы уже десятки лет работают над тем, чтобы отказаться от дорогого газа и перейти на новое высокоэффективное оборудование. Кроме того, европейцы получают 40 % дотаций при отказе от конвекционного котла в пользу теплового насоса.
Украинцы долгое время пользовались дешевым газом из россии, как основным источником тепла. На данный момент дотационной системы нет, хотя до 2020 года на дом выделялось 3000 киловатт-часов со скидкой 50 % и ещё 50 % скидки на ночной тариф. Возможно такая система снова появиться в будущем.
Поэтому тепловые насосы важно и нужно использовать в Украине всегда. В 2014 году произошёл толчок, способствующий переходу на альтернативные источники энергии. В отношении энергоресурсов Украина самодостаточная страна, которая сейчас пребывает в фазе отказа от зависимости от природных ископаемых и перехода на более эффективные способы получения энергии – электрокотлы или тепловые насосы.
FAQ
Зачем использовать тепловой насос?
Что такое тепловой насос? Это современное решение для преобразования энергии, которое покрывает базовые потребности потребления – охлаждение, обогрев и ГВС.
Благодаря такому теплообмену расходуется минимальное количество энергии, а эффективность приумножается в несколько раз. Это позволяет значительно экономить финансово, а также даёт ряд дополнительных преимуществ: комфорт в быту, безопасность и экологичность использования, универсальность для любых типов построек, климата и конкретных энергозадач.
Как работает тепловой насос на отопление?
В статье мы рассказали о том, что это такое. Тепловой насос - это устройство, которое преобразовывает электричество в тепловую энергию. Тепловые насосы отличаются источниками энергии. Общий принцип работы у них одинаковый, но у каждого есть свои функциональные особенности.
- Например, воздушный тепловой насос использует энергию воздуха и производит теплообмен между наружным воздухом и внутренним, но при низких температурах требует вспомогательных источников энергии. Теплонасос типа воздух-вода может также обеспечивать ГВС.
- Если конструкция системы теплового насоса типа грунт-вода, источником тепла является земля, которая имеет стабильную температуру в течение года. Это самостоятельное оборудование, работа которого не зависит от внешних температур. Он вырабатывает тепло и обеспечивает ГВС без дополнительного оборудования для больших помещений.
- Теплонасос вода-вода для выработки энергии использует большие объемы воды и применяется в промышленном секторе.
Сколько стоит тепловой насос в среднем?
Цена отопления тепловым насосом зависит, прежде всего, от типа выбранного оборудования. Средняя стоимость воздушного и геотермального теплового насоса от 6000 до 10000 € для домов до 300 м2. Но для геотермального насоса нужно просчитывать дополнительные расходы – земляные работы, зонды, фанкойлы. Такой просчёт инженеры компании Альтер Эйр делают индивидуально.
Какая эффективность тепловых насосов?
Эффективность определяется тем количеством тепловой энергии, которая генерируется из электрической. Коэффициент преобразования энергии (СОР) зависит от разницы температур между внешней средой и внутренней. В зависимости от типа теплового насоса, СОР может быть от 1 до 6, что значительно снижает затраты и повышает уровень комфорта.
Хотите стать нашим партнером?
Оставьте свои контакты и наш сотрудник свяжется с Вами в ближайшее время
-
Михаил Петрович
Спасибо за информацию. Долго сомневались, но вы нас "добили", особенно понравился видео - обзор. Все четко и по существу. Ничего лишнего, все по теме.
-
Ольга
Статья соответствует названию - все описано четко и доступным языком. Понятно будет даже для новичков в этой области.
-
Серега
Недавно я приобрел тепловой насос в компании Alterair, и должен сказать, что весь процесс прошел гладко и без проблем. Сотрудники компании смогли ответить на все мои вопросы и проблемы, учитывая это подобрали тепловой насос воздух-вода Sherpa S2 E 10, Италия. С установкой проблем не возникло, мастера прибыли вовремя и работали профессионально, по ходу они рассказали, как работает нанос и какие его меры предосторожности. Но как я понял, у меня все просто, потому что везде теплый пол и низкотемпературная система. Как только тепловой насос был установлен, я сразу же заметил разницу насколько быстро и эффективно, он справляется со своей задачей. Само оборудование легкое в использовании и имеет простое управление, по крайней мере у меня с этим сложностей не возникло.
-
Команда Alter Air
Дуже дякуємо за відгук! Ми раді, що вам сподобався наш сервіс, та сподіваємося, що ви і надалі будете задоволені своєю покупкою!
5 / 5
Похожие статьи
-
Опубликовано 13 фев 2023
Обновлено 18 ноя 2023 -
Опубликовано 11 апр 2022 -
Опубликовано 11 дек 2023
Обновлено 12 дек 2023 -
Опубликовано 06 ноя 2020 -
Опубликовано 02 ноя 2023
Обновлено 15 дек 2023 -
Опубликовано 29 янв 2023
Обновлено 19 фев 2023
Оставить отзыв
