5 / 5
Ціна за запитом
Що таке тепловий насос: принцип роботи, переваги та недоліки
Автор запису
Опубліковано 04 лип 2022
Оновлено 31 бер 2025
18 хв читання
4 коментарі
13623
Зміст
Що таке тепловий насос та принцип його роботи
Що таке тепловий насос? Це обладнання, яке дає змогу ефективно перетворювати електричну енергію в теплову або холодильну. Головна особливість теплового насоса в тому, що він має великий термін експлуатації і здатний виробляти високопотенційну енергію замість мінімально витрачених ресурсів.
При цьому він може виконувати три функції:
Детальніше про те, які існують типи теплових насосів і як вони працюють, розглянемо нижче.
Класична конструкція теплонасосу
Конструкція теплонасоса складається з двох блоків - зовнішнього і внутрішнього. У геотермальному теплонасосі, насосі вода-вода або повітря-вода функцію зовнішнього блоку виконують ґрунт, вода і повітря, відповідно.
Теплові насоси працюють за циклом Карно:
- Зовнішній блок → компресор
Теплові насоси здійснюють відбір теплової енергії з навколишнього середовища. У геотермальних теплових насосах робоче середовище, з якого відбувається поглинання, - це земля, її енергія надходить із вертикальних або горизонтальних свердловин, у теплонасосах типу вода-вода використовується енергія води, а для повітряних теплових насосів - зовнішнє вуличне повітря. Насос починає поглинати тепло і потім передає його в систему згідно з другим законом термодинаміки (за якого тепло від більш нагрітого тіла переходить до менш нагрітого). Для передачі поглинутого тепла в систему використовується холодоагент. У теплового насоса холодоагент - це фреон. Компресор (випарник) стискає холодоагент до закипання, після чого відбувається його випаровування і перехід у газоподібний стан. У процесі випаровування виробляється додатково тепло. Потім холодоагент у газоподібному стані переносить отримане тепло в конденсатор. - Компресор → конденсатор
Через теплообмінник конденсатора вироблене тепло передається в контур опалення. - Конденсатор → внутрішній блок
Після передачі тепла фреон розширюється. Розширення теплоносія призводить до його охолодження, у такому вигляді він повертається в теплообмінник зовнішнього повітряного блоку або в землю в геотермальному насосі чи у воду теплонасоса вода-вода. Потім повторюючи кожен етап заново.
Завдяки такому принципу теплообміну, коефіцієнт виробленої енергії (СОР) набагато вищий за витрачену (в середньому, на 1 кВт електроенергії насос генерує 4 кВт тепла). Економія при цьому очевидна - середній коефіцієнт перетворення енергії повітряного теплового 3,5, а для геотермального - 5. При цьому, за тривалого терміну використання насос все ж окупається.
Завдяки такому принципу теплообміну, коефіцієнт виробленої енергії (СОР) набагато вищий за витрачену (в середньому, на 1 кВт електроенергії насос генерує 4 кВт тепла). Економія при цьому очевидна - середній коефіцієнт перетворення енергії повітряного теплового 3,5, а для геотермального - 5. При цьому, за тривалого терміну використання насос все ж окупається.
Типи теплових насосів
Що таке теплонасос розібрали. Розглянемо їхні типи, які відрізняються джерелом енергії.
Тепловий насос повітря-повітря
Будь-який кондиціонер, по суті, і є повітряним тепловим насосом. У чому різниця? Звичайний кондиціонер справляється з теплообміном, якщо зовнішня температура повітря до - 15°C. А тепловий насос повітря-повітря працює за низьких температур, до - 25°C.
У цих теплонасосах потрібно враховувати:
- Шумові характеристики
На відміну від радіаторів, де відбувається природна конвекція, тут функціонує двигун, який у процесі роботи механічно пропускає повітря. Тому шум буде відчутним. - Нульова інерція збереження тепла
Немає допоміжних елементів, що утримують тепло. Якщо система зупиняється, приміщення моментально охолоджується. - Холодні конструкції будівлі
Зона вікон вважається найхолоднішою. Якщо немає додаткового елемента, що обдувається вздовж склопакета, температура тут завжди буде нижчою. - Клімат регіону
В Україні цей тип теплонасоса не користується популярністю, порівняно з більш теплими країнами Європи - Іспанія, Італія, Португалія. Там немає морозів, тому таку систему використовують як зручне і швидке рішення.
| Тип насоса | Переваги: | Недоліки: |
|---|---|---|
| Тепловий насос повітря-повітря | ✓ працює при температурі – 25°C, ✓ не вимагає проєктування системи опалення, ✓ проста установка, ✓ низька вартість. | ✓ не працює на ГВП, тільки на обігрів та охолодження повітря, ✓ шум від роботи двигуна передаватиметься всередину приміщення, ✓ не акумулює тепле повітря. |
Тип насоса
- Тепловий насос повітря-повітряТепловий насос повітря-повітря
Переваги:
- Тепловий насос повітря-повітря✓ працює при температурі – 25°C,
✓ не вимагає проєктування системи опалення,
✓ проста установка,
✓ низька вартість.
Недоліки:
- Тепловий насос повітря-повітря✓ не працює на ГВП, тільки на обігрів та охолодження повітря,
✓ шум від роботи двигуна передаватиметься всередину приміщення,
✓ не акумулює тепле повітря.
Товари зі статті
Знятий з виробництва
Акція
В наявності
Акція
Японія
Ціна
71 822 грн
84 496 грн
В наявності
Акція
Японія
Ціна
84 289 грн
99 163 грн
В наявності
Акція
Таїланд
Ціна
91 026 грн
107 089 грн
Знятий з виробництва
Акція
В наявності
Акція
Японія
Ціна
139 732 грн
164 390 грн
В наявності
Акція
Японія
Ціна
89 322 грн
105 084 грн
Завантажити ще
Тепловий насос повітря-вода
В Україні цей тип теплонасоса не користується популярністю, порівняно з більш теплими країнами Європи - Іспанія, Італія, Португалія. Там немає морозів, тому таку систему використовують як зручне і швидке рішення.
Поширений у Європі, де приватні будинки будують компактні та високотехнологічні. Такий тепловий насос використовує тепло зовнішнього повітря, нагріває його стисненням фреону в компресорі та передає його воді через конденсатор. Може охолоджувати (згідно зі зворотним термодинамічним циклом), нагрівати повітря, а також підігрівати воду.
Під час влаштування теплового насоса повітря-вода потрібно забезпечити низькотемпературну систему опалення, яка передбачає максимальну площу покриття водяною теплою підлогою і наявність допоміжних елементів - внутрішньопідлогових конвекторів, фанкойлів, радіаторів.
Для високої ефективності такої системи важливо врахувати такі чинники:
- Якісний конструктив будівлі
Ефективність залежить від того, наскільки енергоефективним є сам будинок. Утеплені стіни, покрівля, фундамент, енергозберігаючі склопакети - все це забезпечує мінімальні втрати тепла. - Система вентиляції
Як у квартирі, так і в будинку обов'язково має бути встановлена система вентиляції з рекуперацією тепла. - Низькотемпературний режим
Тепловий насос забезпечує нижчу температуру теплоносія, ніж, наприклад, газовий котел, який підтримує переважно високу температуру. - Використання фанкойлів для режиму холоду
У зимовий період фанкойли використовуються як допоміжні елементи, у літній - як основне рішення для режиму охолодження.
| Тип насоса | Переваги: | Недоліки: |
|---|---|---|
| Тепловий насос повітря-вода | ✓ забезпечує охолодження та обігрів повітря, а також нагрівання води, ✓ енергоефективність – СОР 3,5, ✓ доступна ціна. | ✓ потрібно використовувати з резервним джерелом тепла, якщо площа приміщення більша за 190 м2 |
Тип насоса
- Тепловий насос повітря-водаТепловий насос повітря-вода
Переваги:
- Тепловий насос повітря-вода✓ забезпечує охолодження та обігрів повітря, а також нагрівання води,
✓ енергоефективність – СОР 3,5,
✓ доступна ціна.
Недоліки:
- Тепловий насос повітря-вода✓ потрібно використовувати з резервним джерелом тепла, якщо площа приміщення більша за 190 м2
Товари зі статті
В наявності
В наявності
Акція
Німеччина
Ціна
445 626 грн
495 140 грн
В наявності
Акція
Південна Корея
Ціна
359 520 грн
449 400 грн
В наявності
Немає в наявності
Південна Корея
Ціна
Ціна за запитом
В наявності
Акція
Німеччина
Ціна
467 847 грн
519 829 грн
В наявності
Акція
Південна Корея
Ціна
360 800 грн
451 000 грн
Завантажити ще
Тепловий насос ґрунт-вода (геотермальний)
Джерело тепла для геотермального теплового насоса - земля. Температура ґрунту незалежно від пори року +14-15°C на глибині 70 м, тому і СОР тут дорівнює 5 (СОР повітряного насоса - 3,5). Це самодостатнє і високоефективне обладнання, яке сприяє стабільному і постійному теплообміну. Взимку будинок опалюється, забираючи холод у землю, а влітку акумульований холод використовується для охолодження.
- При горизонтальному встановленні теплонасоса колектор розміщується вздовж поверхні землі, на глибині близько 2 м, де ґрунт не промерзає. Чим більша площа покриття, тим більша продуктивність насоса.
- При вертикальному встановленні колектор поміщається в свердловини 70-80 м глибиною. Тут потужність збільшується за рахунок кількості теплообмінних зондів.
| Тип насоса | Переваги: | Недоліки: |
|---|---|---|
| Тепловий насос ґрунт-вода | ✓ забезпечує охолоджувальну та опалювальну функцію, а також нагріває воду, ✓ високі та стабільні показники СОР | ✓ висока вартість, ✓ необхідна велика площа ділянки. |
Тип насоса
- Тепловий насос ґрунт-водаТепловий насос ґрунт-вода
Переваги:
- Тепловий насос ґрунт-вода✓ забезпечує охолоджувальну та опалювальну функцію, а також нагріває воду,
✓ високі та стабільні показники СОР
Недоліки:
- Тепловий насос ґрунт-вода✓ висока вартість,
✓ необхідна велика площа ділянки.
У побутовому використанні різниця між насосом повітря-вода і геотермальним у двох факторах: показник СОР і площа застосування, оскільки повітряний насос використовують до 250 м², а геотермальний - 250 м² і вище. Але в будь-якому типі насоса завжди враховується фактор погодозалежності, коли теплонасос оптимізується під певні кліматичні умови конкретної місцевості.
Що таке тепловий насос вода-вода
Використовується в промисловому секторі, оскільки потрібен доступ до великих водойм. Ці теплонасоси перетворюють енергію за рахунок перекачування води (річки, озера), де температура на дні водойми стабільна цілий рік. Пристрій теплонасоса укладається на дно водойми, і чим його довжина більша, тим потужніший насос. Як приклад, такий насос може працювати в системі з гідроелектростанціями. Коли ГЕС скидає вироблене тепло у воду, його можна використовувати, розводячи по довколишніх містах.
| Тип насоса | Переваги: | Недоліки: |
|---|---|---|
| Тепловий насос вода-вода | ✓ забезпечує охолодження та обігрів повітря, а також нагрівання води, ✓ високий СОР цілий рік.. | ✓ витратна установка, ✓ складність в обслуговуванні. |
Тип насоса
- Тепловий насос вода-водаТепловий насос вода-вода
Переваги:
- Тепловий насос вода-вода✓ забезпечує охолодження та обігрів повітря, а також нагрівання води,
✓ високий СОР цілий рік..
Недоліки:
- Тепловий насос вода-вода✓ витратна установка,
✓ складність в обслуговуванні.
Спіральний колектор
Також отримує енергію від води, підходить тим, у кого є власна водойма. Теплообмінник занурюється у воду й утримується на спеціальних поплавцях. Важливо, щоб колектор не замулювався, а площі водойми було достатньо, щоб вона не замерзала взимку.
| Тип насоса | Переваги: | Недоліки: |
|---|---|---|
| Спіральний колектор | ✓ забезпечує обігрів та охолодження повітря, а також нагрівання води, ✓ високий показник СОР. | ✓ складність монтажу та обслуговування. |
Тип насоса
- Спіральний колекторСпіральний колектор
Переваги:
- Спіральний колектор✓ забезпечує обігрів та охолодження повітря, а також нагрівання води,
✓ високий показник СОР.
Недоліки:
- Спіральний колектор✓ складність монтажу та обслуговування.
Вимоги до джерел енергії
Кожне альтернативне джерело енергії має свої особливості.
- Повітря. Враховується клімат регіону, оскільки енергія повітря вразлива до перепадів температури. Повітряний насос працює при –20-25 ° C, але є потреба в резервних джерелах тепла.
- Ґрунт. При вертикальному встановленні в землі буряться свердловини для прокладання труб, а при горизонтальному їх укладають уздовж поверхні землі. Спеціальна підготовка ґрунту не потрібна.
- Вода. Для приватного сектора потрібен вихід до водоймища через трубопровід, а для промислового – доступ до великих обсягів води та багато ресурсів для його обслуговування.
Кондиціювання тепловим насосом
Повітряні теплові насоси завжди працюють в активному режимі, тоді як геотермальні теплонасоси здатні охолоджувати повітря в пасивному режимі.
Що таке тепловий насос з активним охолодженням
Під активним охолодженням будь-якого теплового насоса мається на увазі його фактична робота - коли запускається компресор і споживає електроенергію для охолодження рідини всередині системи до температури +7°C. Потім, залежно від типу насоса, охолоджений холодоносій подається в приміщення через фанкойли або підлоги, стіни.
Пасивне охолодження
Пасивне охолодження може реалізовувати геотермальний тепловий насос. Це відбувається за рахунок холоду, який взимку надходить під будинок у землю. Навесні холодна вода піднімається нагору, і безпосередньо через фанкойли охолоджує приміщення. Коли температура землі почне збільшуватися і досягне вище +10°C, тоді настане активне охолодження за допомогою компресора.
Як розраховується ефективність теплового насоса для опалення
Під час розрахунку ефективності потрібно врахувати кілька чинників.
- Потужність теплонасоса
Потужність повітряного і геотермального насоса варто підбирати згідно з теплотехнічним розрахунком будівлі на зимовий період і холодильним розрахунком на літній. Важливо, щоб потужності було достатньо для генерації енергії та заповнення можливих тепловтрат. - Місцевий клімат
Температура зовнішнього середовища - це фактор, що безпосередньо впливає на ефективність повітряного теплонасоса. Від цього залежить вибір температурних показників, за яких тепловий насос перейде на резервне джерело енергії. На роботу геотермального теплонасоса температура не впливає, оскільки земля має стабільну температуру і завжди виробляє потрібну кількість енергії. - Площа приміщень
Повітряний теплонасос здатен ефективно працювати в приміщенні до 190 м² і за умови якісного конструктиву будівлі, тобто мінімальних тепловтрат. Але якщо площа більша - потрібні допоміжні елементи. Геотермальний тепловий насос без проблем працюватиме як на охолодження та обігрів повітря, так і на нагрівання води за великих площ - від 190 м².
Також розраховують два головні коефіцієнти:
- Коефіцієнт термічного опору всіх конструкцій (R) у зимовий час,
- G-фактора в літній період, коли враховується пропускна здатність склопакета.
Згідно з ДБН, по Києву та Київській області опалення потрібно розраховувати на температуру до - 22°C. Повітряний тепловий насос для опалення будинку здатний працювати самостійно за температури до - 7-10°C, але важливо врахувати квадратуру і якість утеплення будівлі. Якщо температура нижча, використовують допоміжні пристрої. Геотермальні теплові насоси здатні самодостатньо працювати під задану температуру і не потребують додаткових джерел енергії.
Замовляйте підбір теплового насоса
Плюси та мінуси теплонасосів
У теплових насосів немає суттєвих недоліків. Ефективність використання залежить від типу насоса, який підбирається для конкретного приміщення.
Головні переваги теплових насосів:
- Ефективність
СОР теплового насоса може досягати показника 1:6. - Практичність
Тепловий насос може працювати протягом усього року для обігріву, охолодження і ГВП. - Екологічність і довговічність
Теплонасос не шкодить атмосфері відпрацьованими викидами і не потребує ремонту багато років. - Безпека
Для роботи теплового насоса не потрібен відкритий вогонь або тверде паливо, а в разі поломки або його зупинки, спрацьовує захисна автоматика. - Ергономічність
Внутрішні блоки компактні, а найбільша його частина - зовнішній блок, залишається поза приміщенням.
Особливості експлуатації теплових насосів повітря-повітря і повітря-вода:
- Низькотемпературний режим
Режим опалення працюватиме за температури до - 25°C, але потребує допоміжного обладнання. Самостійна робота можлива за температури до - 7°C і площі приміщення до 190 м2. - Основні функції - обігрів та охолодження повітря
Нагрівання води можливе у разі встановлення теплового насоса типу повітря-вода, у повітряного теплового насоса такої можливості немає. - Непостійний СОР
Ефективність повітряного теплообміну залежить від зовнішньої температури повітря. Значення СОР знижується за низьких температур.
Особливості експлуатації теплових насосів ґрунт-вода:
- Самостійне обладнання
Геотермальний насос працює за низьких температур і не потребує допоміжних елементів для роботи на обігрів, охолодження та ГВП. - Для великих приміщень
Підходить для приміщень квадратурою 190-250 м2 - Складний монтаж
Встановлення геотермального насоса дороге і складне, але його ефективність висока і стабільна.
Особливості експлуатації теплових насосів вода-вода:
- Промисловий сектор
Підходить для роботи в промисловому секторі, оскільки потребує великих обсягів води для вироблення енергії та багато ресурсів для обслуговування.
Коли використовувати тепловий насос в Україні
Останні два роки Україна наздоганяє Європу в технологічному плані. Європейці вже десятки років працюють над тим, щоб відмовитися від дорогого газу і перейти на нове високоефективне обладнання. Крім того, європейці отримують 40 % дотацій при відмові від конвекційного котла на користь теплового насоса.
Українці довгий час користувалися дешевим газом з Росії, як основним джерелом тепла. Наразі дотаційної системи немає, хоча до 2020 року на будинок виділялося 3000 кіловат-годин зі знижкою 50 % і ще 50 % знижки на нічний тариф. Можливо, така система знову з'явиться в майбутньому.
Тому теплові насоси важливо і потрібно використовувати в Україні завжди. У 2014 році стався поштовх, що сприяє переходу на альтернативні джерела енергії. Щодо енергоресурсів Україна самодостатня країна, яка зараз перебуває у фазі відмови від залежності від природних копалин і переходу на більш ефективні способи отримання енергії - електрокотли або теплові насоси.
FAQ
Навіщо використовувати тепловий насос?
Що таке тепловий насос? Це сучасне рішення для перетворення енергії, яке покриває базові потреби споживання – охолодження, обігрів та ГВП.
Завдяки такому теплообміну витрачається мінімальна кількість енергії, а ефективність примножується у кілька разів. Це дозволяє значно економити фінансово, а також дає низку додаткових переваг: комфорт у побуті, безпеку та екологічність використання, універсальність для будь-яких типів будівель, клімату та конкретних енергозадач.
Як працює тепловий насос для опалення?
В статті ми розглянули, що це таке. Тепловий насос – це пристрій, який перетворює електрику на теплову енергію. Теплові насоси відрізняються джерелами енергії. Загальний принцип роботи у них однаковий, але кожен має свої функціональні особливості.
- Наприклад, повітряний тепловий насос використовує енергію повітря і здійснює теплообмін між зовнішнім і внутрішнім повітрям, але при низьких температурах вимагає допоміжних джерел енергії. Теплонасос типу повітря-вода може забезпечувати ГВП.
- Якщо конструкція системи теплового насоса типу ґрунт-вода, джерелом тепла є земля, яка має стабільну температуру протягом року. Це самостійне обладнання, робота якого залежить від зовнішніх температур. Він виробляє тепло та забезпечує ГВП без додаткового обладнання для великих приміщень.
- Теплонасос вода-вода для вироблення енергії використовує великі обсяги води та застосовується у промисловому секторі.
Скільки коштує тепловий насос у середньому?
Ціна опалення тепловим насосом залежить, насамперед, від типу обраного обладнання. Середня вартість повітряного та геотермального теплового насоса від 6000 до 10000 € для будинків до 300 м2. Але для геотермального насоса необхідно прораховувати додаткові витрати – земляні роботи, зонди, фанкойли. Такий прорахунок інженери компанії Альтер Ейр роблять індивідуально.
Яка ефективність теплових насосів?
Ефективність визначається тією кількістю теплової енергії, що генерується з електричної. Коефіцієнт перетворення енергії (СОР) залежить від різниці температур між зовнішнім середовищем та внутрішнім. Залежно від типу теплового насоса, СОР може бути від 1 до 6, що значно знижує витрати та підвищує рівень комфорту.
Хочете стати нашим партнером?
Залиште свої контакти і наш співробітник зв'яжеться з Вами найближчим часом
-
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
Схожі статті
-
Опубліковано 03 кві 2024
Оновлено 04 кві 2024 -
Опубліковано 06 бер 2023
Оновлено 18 лис 2023 -
Опубліковано 14 чер 2023
Оновлено 13 лис 2023 -
Опубліковано 26 лют 2024
Оновлено 27 лют 2024 -
Опубліковано 20 сер 2023
Оновлено 01 вер 2023 -
Опубліковано 11 кві 2023
Залишити відгук
