Что такое тепловой насос или просто и понятно о тепловых насосах

Почему тепловым насосом выгоднее обогреваться, чем электрообогревателем и другим электроотоплением?
Что такое тепловой насос? Как работает тепловой насос?
Откуда для теплового насоса возьмется тепло когда на улице холодно?
Тепловые насосы воздух-вода
- принцип и устройство теплового насоса воздух-вода для контура водяного отопления;
- преимущества тепловых насосов воздух-вода перед другими видами отопления.

Почему тепловым насосом выгоднее обогреваться, чем электрообогревателем и другим электроотоплением?

         Чтобы ответить на этот вопрос надо разобрать некоторые моменты. Давайте начнем с того, по каким критериям мы будем это выяснять. Допустим, если б мы выбирали экономичный автомобиль, к примеру, рассматривали между двух легковых автомобилей одинаковой грузоподъемности,  габаритов и комфортабельности – один потребляет на 100 км. 8 литров бензина, а другой - 6 литров бензина на эти же 100 км. То в этом случае всё предельно ясно – мы выберем автомобиль, который потребляет 6 литров на 100 км. Или другой пример – электролампа. Выбирая наиболее экономичную электролампу, мы будем отталкиваться от следующих критериев: 1) излучаемое количество света (в Люменах), 2) потребление электроэнергии (в ваттах). К примеру, есть две рассматриваемые электролампы – первая потребляет 15 Вт, излучает света 3000 Лм, вторая потребляет 80 Вт, излучает света 3000 Лм. Здесь тоже несложно сделать выбор, понятно, что та, которая больше «кушает» электроэнергии, понравится Вам меньше.

        А от чего питаются наши рассматриваемые виды отопления – тепловой насос и электроотопление? – От электросети и потребляют электроэнергию, измеряемую в киловаттах (далее кВт). А что выделяют? – тепло, количество которого также измеряется в кВт. Давайте сравним, сколько потребляют наши приборы и сколько киловатт тепла  выделяют  на один кВт потребленной электроэнергии из электросети 220в. 

         Что можно отнести к электроотоплению:

Электроотопление:

 ↓

                                           ↓

• масляные  радиаторы,
• электрообогреватели конвективного типа,
• инфракрасные обогреватели,
• тепловентиляторы (дуйчики),
• керамические,
• микатермические,
• карбоновые,
• электрические панели.

         И все вышеперечисленные виды электроотопления имеют следующие определение и принцип работы: устройство или система для отопления за счет энергии, получаемой из электросети, и непосредственно использующие эту энергию для отопления. Поэтому, потребив один кВт электрической энергии из электросети, получаем не более 1-го кВт тепла. А большему количеству тепла неоткуда взяться, т.к. закон физики о сохранении энергии гласит:  

                                                                                                                                                           ↓

И повторюсь, все вышеперечисленные виды электроотопления на 1 кВт потребленной электроэнергии выделяют 1 кВт тепла:                        

                                                 →   1 кВт  =  1 кВт теплопроизводительность

   Что такое тепловой насос? Как работает тепловой насос?

           Рассмотрим принцип и устройство теплового насоса воздух – воздух. Данный тепловой насос состоит из двух блоков – наружный (уличный) блок и внутренний блок, соединенные между собой трубками фреоновода и кабелем. Воздушное сообщения между блоками отсутствует.

          Внешний блок теплового насоса пропускает уличный воздух через теплообменник, тем самым  производя отбор низкопотенциального тепла. Затем в тепловом насосе происходит преобразование низкопотенциального тепла в тепло высокого потенциала. Далее тепло высокого потенциала снимается с теплообменника внутреннего блока теплового насоса следующим путем. → Воздух находящийся в помещении прогоняется через разогретый теплообменник, в следствии чего нагревается и разогретым потоком поступает в помещение для отопления . На тепловой насос надо подавать напряжение  от сети 220 Вольт.

для данного теплового насоса топливом является не электроэнергия, а низкопотенциальное тепло воздуха, то есть тепловой насос потребляет электроэнергию не для того, чтобы выделить тепло, а для того, чтобы его извлечь из уличного воздуха и преобразовать в тепло высокого потенциала. Вот почему тепловой насос на 1 кВт потребленной электроэнергии выделяет до 4 кВт тепла. Примерное выражение в цифрах: 1кВт выделенного тепла  работой  компрессора +  3 кВт тепла, взятые из уличного воздуха, = 4кВт тепловой энергии. 75% тепла получаем из воздуха и только 25% тепла поступает из сети 220в. Поэтому энергоэффэктивность теплового насоса  выше чем, например, газового котла, твердотопливного котла, электрокотла, системы электрического тёплого пола.         

        Откуда для теплового насоса возьмется тепло когда на улице холодно?

         Интересный вопрос можно задать: откуда же возьмется тепло на улице для теплового насоса, когда там холодно, например, будет 0 градусов? - как мы  знаем по закону физики, более нагретые тела передают тепло менее нагретым. Так вот, чтоб произвести отбор тепла из воздуха при его температуре 0 градусов ℃ тепловой насос охладит свой теплообменник внешнего блока примерно до минус 5℃. Таким образом, уличный воздух окажется теплее, чем теплообменник теплового насоса и, проходя через него, отдаст ему свое тепло.

         Тепловой насос воздух-воздух - это ближайший родственник инверторному кондиционеру, только тепловой насос воздух-воздух разработан специально как отопительный прибор, но может использоваться как для отопления вашего дома, так и для его охлаждения, то есть он же является и кондиционером. И вот еще несколько важных деталей. Летом, когда на улице температура 35-40 градусов ℃ тепла, мало кто задается  вопросом, где кондиционер берет холод. В этом случае тепловой насос (кондиционер) утилизирует тепло из помещения на улицу. То есть, улицу мы еще больше греем, а помещение – охлаждаем. Зимой же наоборот – с улицы мы отбираем низкопотенциальное тепло, как бы еще больше её охлаждая, а помещение – обогреваем. Если в жаркую погоду подойти близко к наружному блоку работающего кондиционера, то мы ощутим горячий поток воздуха температурой +65…+75℃. Это то самое излишнее тепло, которое мы утилизируем из помещения, когда нам жарко, то есть это переизбыток тепла. И наоборот, если в холодную погоду подойти близко к наружному блоку работающего в режиме отопления кондиционера или  теплового насоса, то мы ощутим ледяной поток воздуха. Температура этого воздуха будет ощутимо ниже, чем температура уличного воздуха, так как наш агрегат отобрал часть тепла из воздуха, который через себя пропустил, за счет этого произведя обогрев помещения.

         Холод – понятие условное, обозначающее относительно малое содержание тепла в чем-либо. Например, что можно сказать о температуре  за окном -2℃? –  Если вчера температура на улице была +12℃, то Вы скажите: «Ух, похолодало…». Но если она вчера была -12℃, то можно сказать: «О-о-о, как потеплело». Из этого следует, что тепло на улице все-таки есть даже, когда нам кажется, что там очень холодно.

         Тепловой насос воздух-воздух при использовании для отопления не сушит воздух в помещении и в нём не образуются вредные бактерии, как в кондиционере при работе на охлаждение.

          В странах Скандинавии, Прибалтики, Польше, Франции и др. тепловыми насосами воздух-воздух пользуются более 20-ти лет. В нашем регионе тепловые насосы успешно используют как в быту, так и на производстве более 10-лет. Наша компания продала и произвела монтаж ряда тепловых насосов более 10-ти лет назад. Данные тепловые насосы эксплуатировались как на тепло, так и на холод. За этот период практического применения тепловых насосов можно дать высокую  оценку его энергоэффективности.

          Например, отопление  квартиры площадью 52 кв.м. тепловым насосом воздух-воздух, по тарифу 1,75 грн. за 1кВт электроэнергии обойдется примерно 550 грн. за 1 месяц отопительного сезона. Но кто-то может сказать, что плата за отопление при использовании теплового насоса привлекательная, но стоимость теплового насоса, даже самого недорогого, типа воздух-воздух, намного дороже, чем, стоимость прибора для электроотопления, например, масляного  радиатора, электрической панели… Так зачем покупать такое дорогое устройство как тепловой насос? Чтобы получить ответ на это вопрос, надо посчитать какие будут затраты на отопление при использовании  электроотопления. И так, произведем расчет для той же самой квартиры площадью 52 кв.м., по тарифу 1,75 грн. за 1кВт электроэнергии. За один месяц отопительного сезона плата за электроэнергию составит примерно 1650 грн. За два отопительных сезона, допустим каждый сезон по 7 месяцев, вы уплатите сумму примерно 23100 грн. Это на 15400 грн. больше, чем, если б вы отапливали это же помещение тепловым насосом воздух-воздух, а не электроотоплением. Стоимость теплового насоса воздух-воздух для вышеупомянутой квартиры как раз и составляет примерно эту сумму, то есть окупаемость теплового насоса в данном случае составляет два отопительных сезона.

       Тепловые насосы водух-воздух:

• при использовании для отопления не сушит воздух в помещении и в нём не образуются вредные бактерии, как в кондиционере при работе на охлаждение;
• экологически чистый вид отопления, и кондиционирования;
• безопасны, нет продуктов горения, соответственно не требуют вентиляции для отвода отработанных газов;
• пожаро и взрывобезопасны;
• отсутствие необходимости в сборе разрешительной документации при их установке, в отличие от газовых котлов.
• Не требует прокладки труб, установки радиаторов как в водяной системе отопления, соответственно на одну статью меньше расходов.

 Тепловые насосы воздух-вода

для тех, кого не отталкивают долгосрочные перспективы, потому как речь пойдет об оборудовании, срок окупаемости которого составляет около 4…5 лет, а именно о тепловых насосах для водяного отопления. Они применяются для подключения и работы с контуром водяного отопления,  для  горячего водоснабжения,  и если требуется, то для подогрева воды в бассейне.

       Рассмотрим принцип и устройство теплового насоса воздух – вода. Данный тепловой насос состоит из двух блоков – наружный (уличный) блок, внутренний блок - гидромодуль, соединенные между собой трубками фреоновода и кабелем.

      Внешний блок теплового насоса пропускает уличный воздух через теплообменник, тем самым  производя отбор низкопотенциального тепла, затем в тепловом насосе происходит преобразование низкопотенциального тепла в тепло высокого потенциала. Тепло высокого потенциала  передается воде в теплообменнике фреон-вода,  нагретая вода потоком поступает, например, в контур водяного отопления, бак для горячего водоснабжения. На тепловой насос нужно подавать напряжение от сети 220 или 380 Вольт. Обратите внимание на важный ключевой момент!!! Для данного теплового насоса топливом является не электроэнергия, а низкопотенциальное тепло воздуха, то есть тепловой насос потребляет электроэнергию не для того, чтобы выделить тепло, а для того, чтобы его извлечь из уличного воздуха и преобразовать в тепло высокого потенциала. Вот почему тепловой насос на 1 кВт потребленной электроэнергии выделяет до 4 кВт тепла. Примерное выражение в цифрах: 1кВт выделенного тепла работой электродвигателя  компрессора + 3 кВт тепла взятые из уличного воздуха = 4кВт  тепловой энергии. 75% тепла получаем из воздуха и только 25% тепла поступает из сети 220 вольт. Поэтому энергоэффективность теплового насоса выше чем, например, газового котла, твердотопливного котла, электрокотла, угольного и дровяного котла.

+

=

            Коэффициент  энергоэффективности теплового насоса:

COP  = 4 кВт/1 кВт  =   4       

        В странах, где цены на энергоносители такие, как газ, электроэнергия, достаточно высоки, давно широко применяют тепловые насосы воздух-вода для отопления домов, дач, коттеджей, квартир. У нас в регионе тепловые насосы воздуз-вода  используют не так давно. Наша компании продала и произвела монтаж ряда тепловых насосов воздух-вода. Данные тепловые насосы эксплуатировались как для отопления, так и для горячего водоснабжения. За этот период практического применения тепловых насосов можно дать высокую  оценку его энергоэффективности. Например, отопление дома площадью 120 кв.м. тепловым насосом воздух-вода, по тарифу 1,75 грн. за 1кВт электроэнергии обойдется примерно 757 грн. за 1 месяц отопительного сезона. Горячее водоснабжение от теплового насоса через бак косвенного нагрева емкостью 300 литров семьи из четырех человек  - примерно  175…250 грн. в месяц.

       Тепловые насосы воздух-вода:

• экологически чистый вид отопления, и кондиционирования;
• безопасны, нет продуктов горения, соответственно не требуют вентиляции для отвода отработанных газов;
• пожаро и взрывобезопасны;
• отсутствие необходимости в сборе разрешительной документации при их установке, в отличие от газовых котлов.