Греење и ладење со топлинска пумпа-Дел 1

Вовед

Ако истражувате опции за загревање и ладење на вашиот дом или намалување на сметките за енергија, можеби ќе сакате да размислите за систем за топлинска пумпа. Топлинските пумпи се докажана и сигурна технологија во Канада, способна да обезбеди контрола на удобноста за вашиот дом во текот на целата година преку снабдување со топлина во зима, ладење во лето, а во некои случаи и загревање топла вода за вашиот дом.

Топлинските пумпи можат да бидат одличен избор во различни апликации, и за нови домови и за доградба на постоечките системи за греење и ладење. Тие се исто така опција при замена на постоечките системи за климатизација, бидејќи зголемениот трошок за премин од систем само за ладење на топлинска пумпа е често прилично низок. Со оглед на богатството на различни типови на системи и опции, често може да биде тешко да се одреди дали топлинската пумпа е вистинската опција за вашиот дом.

Ако размислувате за топлинска пумпа, веројатно имате голем број прашања, вклучувајќи:

• Какви видови топлински пумпи се достапни?
• Колку од моите годишни потреби за греење и ладење може да обезбеди топлинска пумпа?
• Која големина на топлинска пумпа ми е потребна за мојот дом и апликација?
• Колку чинат топлинските пумпи во споредба со другите системи и колку би можел да заштедам на мојата сметка за енергија?
• Дали ќе треба да направам дополнителни измени во мојот дом?
• Колку сервисирање ќе бара системот?

Оваа брошура дава важни факти за топлинските пумпи за да ви помогне да бидете поинформирани, поддржувајќи ве да го направите вистинскиот избор за вашиот дом. Користејќи ги овие прашања како водич, оваа брошура ги опишува најчестите типови топлински пумпи и ги разгледува факторите вклучени во изборот, инсталирањето, работењето и одржувањето на топлинска пумпа.

Целна публика

Оваа брошура е наменета за сопствениците на куќи кои бараат основни информации за технологиите на топлинските пумпи со цел да се поддржи информираното донесување одлуки во врска со изборот и интеграцијата на системот, работењето и одржувањето. Информациите дадени овде се општи, а конкретните детали може да се разликуваат во зависност од вашата инсталација и типот на системот. Оваа брошура не треба да ја замени работата со изведувач или советник за енергија, кој ќе се погрижи вашата инсталација да ги задоволува вашите потреби и посакуваните цели.

Белешка за управување со енергијата во домот

Топлинските пумпи се многу ефикасни системи за греење и ладење и можат значително да ги намалат трошоците за енергија. Кога размислувате за домот како систем, се препорачува загубите на топлина од вашиот дом да се минимизираат од области како што се истекување на воздух (преку пукнатини, дупки), слабо изолирани ѕидови, тавани, прозорци и врати.

Првото справување со овие проблеми може да ви овозможи да користите помала големина на топлинска пумпа, а со тоа да ги намалите трошоците за опремата за топлинска пумпа и да дозволите вашиот систем да работи поефикасно.

Голем број публикации кои објаснуваат како да го направите ова се достапни од Natural Resources Canada.

Што е топлинска пумпа и како работи?

Топлинските пумпи се докажана технологија која се користи со децении, како во Канада, така и на глобално ниво, за ефикасно обезбедување на греење, ладење, а во некои случаи и топла вода на зградите. Всушност, веројатно е дека секојдневно комуницирате со технологијата на топлинска пумпа: фрижидерите и клима уредите работат користејќи ги истите принципи и технологија. Овој дел ги прикажува основите за тоа како работи топлинската пумпа и воведува различни типови системи.

Основни концепти на топлинска пумпа

Топлинската пумпа е уред со електричен погон кој ја извлекува топлината од место со ниска температура (извор) и ја доставува до место со повисока температура (мијалник).

За да го разберете овој процес, размислете за возење велосипед преку рид: Не е потребен напор да се оди од врвот на ридот до дното, бидејќи велосипедот и возачот природно ќе се движат од високо до пониско место. Сепак, искачувањето по ридот бара многу повеќе работа, бидејќи велосипедот се движи спротивно на природната насока на движење.

На сличен начин, топлината природно тече од места со повисока температура до локации со пониски температури (на пример, во зима, топлината од внатрешноста на зградата се губи кон надвор). Топлинската пумпа користи дополнителна електрична енергија за да се спротивстави на природниот проток на топлина и ја испумпува енергијата достапна на поладно место на потопло.

Па, како топлинската пумпа го загрева или лади вашиот дом? Како што енергијата се извлекува од изворот, температурата на изворот се намалува. Ако домот се користи како извор, топлинската енергија ќе се отстрани, ладејќи го овој простор. Така работи топлинската пумпа во режим на ладење и е истиот принцип што го користат клима уредите и фрижидерите. Слично на тоа, како што се додава енергија во мијалникот, неговата температура се зголемува. Доколку домот се користи како мијалник, ќе се додаде топлинска енергија со што ќе се загрее просторот. Топлинската пумпа е целосно реверзибилна, што значи дека може и да го загрее и лади вашиот дом, обезбедувајќи удобност во текот на целата година.

Извори и мијалници за топлински пумпи

Изборот на изворот и мијалникот за вашиот систем на топлинска пумпа придонесува многу за одредување на перформансите, капиталните трошоци и оперативните трошоци на вашиот систем. Овој дел дава краток преглед на вообичаените извори и мијалници за станбени апликации во Канада.

Извори: Два извори на топлинска енергија најчесто се користат за загревање на домови со топлински пумпи во Канада:

• Извор на воздух: Топлинската пумпа ја црпи топлината од надворешниот воздух за време на грејната сезона и ја отфрла топлината надвор за време на летната сезона на ладење.
• Можеби е изненадувачки да се знае дека дури и кога надворешните температури се ниски, сè уште е достапен добар дел од енергијата што може да се извлече и да се достави до зградата. На пример, содржината на топлина на воздухот на -18°C е еднаква на 85% од топлината содржана на 21°C. Ова и овозможува на топлинската пумпа да обезбеди добро загревање, дури и за време на постудено време.
• Системите со воздушни извори се најчести на канадскиот пазар, со над 700.000 инсталирани единици низ Канада.
• Овој тип на систем е подетално дискутиран во делот Топлински пумпи со извор на воздух.
• Приземен извор: Топлинската пумпа од земја ја користи земјата, подземната вода или и двете како извор на топлина во зима и како резервоар за отфрлање на топлината што се отстранува од домот во лето.
• Овие топлински пумпи се поретки од единиците со извор на воздух, но стануваат се пошироко користени во сите провинции на Канада. Нивната примарна предност е тоа што тие не се предмет на екстремни температурни флуктуации, користејќи ја земјата како постојан извор на температура, што резултира со енергетски најефикасен тип на систем за топлинска пумпа.
• Овој тип на систем е подетално дискутиран во делот Топлински пумпи од земја.

Мијалници: Два мијалници за топлинска енергија најчесто се користат за греење на домови со топлински пумпи во Канада:

• Внатрешниот воздух се загрева со топлинска пумпа. Ова може да се направи преку: Водата во зградата се загрева. Оваа вода потоа може да се користи за опслужување на терминалните системи како што се радијатори, подот со зрачење или единици за вентилатор преку хидрониски систем.
  • Систем со централно канал или
  • Внатрешна единица без канал, како што е единица монтирана на ѕид.

Вовед во ефикасноста на топлинската пумпа

Печките и котлите обезбедуваат загревање на просторот со додавање топлина на воздухот преку согорување на гориво како што е природен гас или масло за греење. Иако ефикасноста постојано се подобрува, тие сè уште остануваат под 100%, што значи дека не се користи целата достапна енергија од согорувањето за загревање на воздухот.

Топлинските пумпи работат на различен принцип. Влезот на електрична енергија во топлинската пумпа се користи за пренос на топлинска енергија помеѓу две локации. Ова и овозможува на топлинската пумпа да работи поефикасно, со вообичаена ефикасност

100%, односно се произведува повеќе топлинска енергија од количината на електрична енергија што се користи за нејзино испумпување.

Важно е да се напомене дека ефикасноста на топлинската пумпа во голема мера зависи од температурите на изворот и мијалникот. Исто како што поостриот рид бара повеќе напор за да се искачи на велосипед, така и поголемите температурни разлики помеѓу изворот и лавабото на топлинската пумпа бараат таа да работи понапорно и може да ја намали ефикасноста. Одредувањето на вистинската големина на топлинската пумпа за максимизирање на сезонската ефикасност е критично. Овие аспекти се подетално разгледани во деловите Топлински пумпи од воздух и топлински пумпи од земја со извор.

Терминологија за ефикасност

Различни индикатори за ефикасност се користат во каталозите на производителите, што може да го направи разбирањето на перформансите на системот донекаде збунувачки за купувачот за прв пат. Подолу е преглед на некои најчесто користени термини за ефикасност:

Метрика на стабилна состојба: овие мерки ја опишуваат ефикасноста на топлинската пумпа во „стабилна состојба“, т.е. без реални флуктуации во сезоната и температурата. Како таква, нивната вредност може значително да се промени како што се менуваат температурите на изворот и мијалникот и другите оперативни параметри. Метриката за стабилна состојба вклучува:

Коефициент на перформанси (COP): COP е сооднос помеѓу брзината со која топлинската пумпа пренесува топлинска енергија (во kW) и количината на електрична енергија потребна за да се изврши пумпањето (во kW). На пример, ако топлинската пумпа користи 1 kW електрична енергија за пренос на 3 kW топлина, COP би бил 3.

Сооднос на енергетска ефикасност (EER): EER е сличен на COP и ја опишува ефикасноста на ладење во стабилна состојба на топлинската пумпа. Се одредува со делење на капацитетот за ладење на топлинската пумпа во Btu/h со влезната електрична енергија во вати (W) на одредена температура. EER е строго поврзан со опишување на ефикасноста на ладењето во стабилна состојба, за разлика од COP што може да се користи за изразување на ефикасноста на топлинската пумпа при греење и ладење.

Метрика на сезонски перформанси: овие мерки се дизајнирани да дадат подобра проценка на перформансите во сезоната на греење или ладење, со инкорпорирање на „реалниот живот“ варијации на температурите во текот на сезоната.

Сезонските метрики вклучуваат:

• Фактор на сезонски перформанси на греење (HSPF): HSPF е сооднос на тоа колку енергија топлинската пумпа испорачува на зградата во текот на целата грејна сезона (во Btu), до вкупната енергија (во Wattours) што ја користи во истиот период.

Карактеристиките на временските податоци за долгорочните климатски услови се користат за претставување на грејната сезона при пресметувањето на HSPF. Сепак, оваа пресметка обично е ограничена на еден регион и може да не ги претставува целосно перформансите низ Канада. Некои производители можат да обезбедат HSPF за друг климатски регион на барање; сепак, вообичаено HSPF се пријавени за Регионот 4, што претставува клима слична на Среден Запад на САД. Регионот 5 би го опфатил најголемиот дел од јужната половина на провинциите во Канада, од внатрешноста на п.н.е. до Њу Бранзвик Фуснота1.

• Сооднос на сезонска енергетска ефикасност (SEER): SEER ја мери ефикасноста на ладење на топлинската пумпа во текот на целата сезона на ладење. Се одредува со делење на вкупното ладење обезбедено во текот на сезоната на ладење (во Btu) со вкупната енергија што ја користи топлинската пумпа за тоа време (во ват-часови). SEER се заснова на клима со просечна летна температура од 28°C.

Важна терминологија за системи со топлинска пумпа

Еве неколку вообичаени термини што може да ги сретнете додека ги истражувате топлинските пумпи.

Компоненти на системот за топлинска пумпа

Ладилното средство е течност што циркулира низ топлинската пумпа, наизменично апсорбирајќи, транспортирајќи и ослободувајќи топлина. Во зависност од нејзината локација, течноста може да биде течна, гасовита или мешавина од гас/пареа

Вентилот за рикверц ја контролира насоката на проток на разладното средство во топлинската пумпа и ја менува топлинската пумпа од режим на греење во ладење или обратно.

Намотка е јамка, или јамки, од цевки каде што се одвива пренос на топлина помеѓу изворот/мијалникот и средството за ладење. Цевката може да има перки за зголемување на површината достапна за размена на топлина.

Испарувачот е калем во кој ладилното средство ја апсорбира топлината од околината и врие за да стане пареа со ниска температура. Како што ладилното средство поминува од вентилот за рикверц до компресорот, акумулаторот ја собира вишокот течност што не испарувала во гас. Меѓутоа, сите топлински пумпи немаат акумулатор.

Компресорот ги стиска молекулите на гасот за ладење заедно, зголемувајќи ја температурата на течноста за ладење. Овој уред помага за пренос на топлинска енергија помеѓу изворот и мијалникот.

Кондензаторот е калем во кој ладилното средство испушта топлина на околината и станува течност.

Уредот за проширување го намалува притисокот создаден од компресорот. Ова предизвикува опаѓање на температурата, а разладното средство станува мешавина на пареа/течност со ниска температура.

Надворешната единица е местото каде што топлината се пренесува на/од надворешниот воздух во топлинска пумпа со извор на воздух. Оваа единица генерално содржи калем за разменувач на топлина, компресорот и експанзиониот вентил. Изгледа и работи на ист начин како и надворешниот дел од климатизерот.

Внатрешната намотка е местото каде што топлината се пренесува на/од внатрешниот воздух во одредени типови топлински пумпи со извор на воздух. Општо земено, внатрешната единица содржи калем за разменувач на топлина, а може да вклучува и дополнителен вентилатор за циркулирање на загреан или ладен воздух во окупираниот простор.

Пленумот, виден само во каналните инсталации, е дел од воздушната дистрибутивна мрежа. Пленумот е воздушен дел кој е дел од системот за дистрибуција на загреан или ладен воздух низ куќата. Тоа е генерално голема преграда веднаш над или околу разменувачот на топлина.

Други услови

Мерни единици за капацитет, или искористена моќност:

• Btu/h, или британска топлинска единица на час, е единица која се користи за мерење на излезната топлина на системот за греење. Еден Btu е количината на топлинска енергија што ја испушта типична роденденска свеќа. Ако оваа топлинска енергија се ослободи во текот на еден час, тоа би било еквивалент на еден Btu/h.
• KW, или киловат, е еднаков на 1000 вати. Ова е количината на енергија што ја бараат десет светилки од 100 вати.
• Еден тон е мерка за капацитетот на топлинската пумпа. Тоа е еквивалентно на 3,5 kW или 12 000 Btu/h.

Топлински пумпи со извор на воздух

Топлинските пумпи со извор на воздух го користат надворешниот воздух како извор на топлинска енергија во режимот на греење и како мијалник за отфрлање енергија кога се во режим на ладење. Овие типови системи генерално може да се класифицираат во две категории:

Топлински пумпи воздух-воздух. Овие единици го загреваат или ладат воздухот во вашиот дом и го претставуваат огромното мнозинство на интеграции на топлинска пумпа со извор на воздух во Канада. Тие можат дополнително да се класифицираат според видот на инсталацијата:

• Канал: Внатрешната намотка на топлинската пумпа се наоѓа во канал. Воздухот се загрева или лади со поминување преку серпентина, пред да се дистрибуира преку каналот до различни локации во домот.
• Без канал: Внатрешната намотка на топлинската пумпа се наоѓа во внатрешна единица. Овие внатрешни единици обично се наоѓаат на подот или ѕидот на окупиран простор и директно го загреваат или ладат воздухот во тој простор. Меѓу овие единици, може да ги видите поимите мини- и мулти-сплит:
  • Мини-сплит: единечна внатрешна единица се наоѓа во внатрешноста на домот, опслужувана од една надворешна единица.
  • Multi-Split: Повеќе внатрешни единици се наоѓаат во домот и се опслужуваат од една надворешна единица.

Системите за воздух-воздух се поефикасни кога температурната разлика помеѓу внатре и надвор е помала. Поради ова, топлинските пумпи воздух-воздух генерално се обидуваат да ја оптимизираат нивната ефикасност со обезбедување поголем волумен на топол воздух и загревање на тој воздух на пониска температура (нормално помеѓу 25 и 45°C). Ова е во контраст со системите на печки, кои испорачуваат помал волумен на воздух, но го загреваат тој воздух на повисоки температури (помеѓу 55°C и 60°C). Ако се префрлите на топлинска пумпа од печка, може да го забележите ова кога ќе започнете да ја користите вашата нова топлинска пумпа.

Топлински пумпи за воздух-вода: Поретки во Канада, топлинските пумпи воздух-вода загреваат или ладат вода и се користат во домови со хидронични (вода) дистрибутивни системи како што се радијатори со ниска температура, подови со зрачење или единици за вентилатор. Во режим на греење, топлинската пумпа обезбедува топлинска енергија на хидроничниот систем. Овој процес е обратен во режим на ладење, а топлинската енергија се извлекува од хидроничниот систем и се отфрла на надворешниот воздух.

Работните температури во хидроничниот систем се критични кога се оценуваат топлинските пумпи воздух-вода. Топлинските пумпи воздух-вода работат поефикасно кога ја загреваат водата на пониски температури, т.е. под 45 до 50°C, и како такви подобро се совпаѓаат со радијаторни подови или системи со вентилаторски калем. Треба да се внимава ако се размислува за нивна употреба со радијатори со висока температура за кои е потребна температура на водата над 60°C, бидејќи овие температури генерално ги надминуваат границите на повеќето станбени топлински пумпи.

Главните предности на топлинските пумпи со извор на воздух

Инсталирањето на топлинска пумпа со извор на воздух може да ви понуди голем број на придобивки. Овој дел истражува како топлинските пумпи со извор на воздух може да имаат корист од енергетскиот отпечаток на вашето домаќинство.

Ефикасност

Главната придобивка од користењето топлинска пумпа со извор на воздух е високата ефикасност што може да ја обезбеди при загревањето во споредба со типичните системи како печки, котли и електрични плинтуси. На 8°C, коефициентот на перформанси (COP) на топлинските пумпи со извор на воздух обично се движи помеѓу 2,0 и 5,4. Тоа значи дека, за единици со COP од 5, 5 киловат часови (kWh) топлина се пренесуваат за секој kWh електрична енергија што се испорачува на топлинската пумпа. Како што се намалува температурата на надворешниот воздух, COPs се пониски, бидејќи топлинската пумпа мора да работи на поголема температурна разлика помеѓу внатрешниот и надворешниот простор. На -8°C, COPs може да се движат од 1,1 до 3,7.

На сезонска основа, факторот за сезонски перформанси за греење (HSPF) на пазарните достапни единици може да варира од 7,1 до 13,2 (регион V). Важно е да се напомене дека овие проценки на HSPF се за област со клима слична на Отава. Вистинските заштеди многу зависат од локацијата на инсталацијата на вашата топлинска пумпа.

Заштеда на енергија

Поголемата ефикасност на топлинската пумпа може да се претвори во значително намалување на потрошувачката на енергија. Вистинските заштеди во вашата куќа ќе зависат од голем број фактори, вклучувајќи ја вашата локална клима, ефикасноста на вашиот сегашен систем, големината и видот на топлинската пумпа и стратегијата за контрола. Достапни се многу онлајн калкулатори за да обезбедат брза проценка за тоа колку заштеда на енергија можете да очекувате за вашата конкретна апликација. Алатката ASHP-Eval на NRCan е слободно достапна и може да ја користат инсталатери и механички дизајнери за да помогнат во советувањето за вашата ситуација.

Како работи топлинската пумпа со извор на воздух?

Препис

Топлинската пумпа со извор на воздух има три циклуси:

• Циклус на греење: Обезбедување топлинска енергија на зградата
• Циклус на ладење: Отстранување на топлинската енергија од зградата
• Циклус на одмрзнување: Отстранување на мраз
• акумулација на калеми на отворено

Циклусот на греење

Забелешка:

Некои од написите се преземени од Интернет. Доколку има некакво прекршување, ве молиме контактирајте не за да го избришете. Ако сте интересни за производите на топлинска пумпа, слободно контактирајте со компанијата за топлинска пумпа OSB, ние сме вашиот најдобар избор.