устройство системы, плюсы и минусы

Отопление дома без насоса: устройство системы, плюсы и минусы

Отопительная система с предусмотренной естественной циркуляцией горячей воды устанавливается в многих частных домах сегодня. Существует несколько основных способов выполнения такой схемы. Механизм гравитационной циркуляции будет работать нормально, только если система спроектирована и оборудована без каких-либо ошибок. Принцип функционирования, достоинства и недостатки таких систем описываются в данной статье.

Содержание

Принцип работы отопительной системы без насоса
Варианты систем отопления
Подключение радиаторов
Преимущества и недостатки реализации данной системы

Принцип работы отопительной системы без насоса

Принцип действия такой системы базируется на элементарных законах физики. В процессе нагревания снижается плотность и масса жидкости. Когда вода в контуре остывает, становится тяжелее и более плотной. Какое-либо давление в контуре полностью отсутствует при этом. В разрабатываемых теплотехнических формулах присутствует соотношение 1 атм на 10 м напора.

При определении безнасосной системы в двухэтажном доме гидравлические показатели не будут выше 1 атм. Одноэтажные конструкции оборудуются системами с давлением 0,5-0,7 атм.

Поскольку в процессе нагревания объем жидкости увеличивается, для нормальной циркуляции придется оборудовать расширительный бак. Жидкость, проходящая через установленный водяной контур, будет нагреваться, это значительно увеличит объем. Расширительный бачок нужно размещать на подаче теплоносителя в самой верхней части отопительного контура. Основным функциональным назначением такой буферной емкости считается компенсация повышения объема жидкости.

Устройство отопления в частном домостроении без насоса может устанавливаться, если такие виды подключения подходят к установке:

1. Присоединение к системе теплого пола всегда будет требовать монтажа насосного устройства. Распределение теплоносителя по радиаторам не будет требовать никаких насосов. Когда электричество будет отключено, жилое помещение будет обогреваться оборудованными радиаторами.
2. Взаимодействие с бойлером косвенного нагрева воды. Взаимодействие с системой естественной циркуляции всегда может быть организовано без насоса. Чтобы это было возможно, бойлер монтируется в самой верхней точке оборудованной системы. Если осуществить подобное затруднительно, насосом можно оборудовать накопительную емкость при дополнительной установке обратного клапана для устранения рециркуляции горячей воды.

В механизмах с гидравлической циркуляцией течение теплоносителя организовывается самотеком. Благодаря процессу естественного расширения воды, разогретая жидкость будет стремиться вверх по так называемому разгонному участку, а затем будет стекать через радиаторы и двигаться в направлении котла для последующего нагрева.

Варианты систем отопления

Система отопления ЕЦ может оборудоваться в однотрубных или двутрубных механизмах. В обоих вариантах принцип работы остается один и тот же. На максимальную возможную высоту от котла вверх направляется труба. Только после этого теплоноситель распределяется по всему контуру. Отличие от однотрубной системы заключается в том, что в двухтрубном механизме холодная вода аккумулируется в другой магистрали, а потом заводится на вход обратной части котла. В однотрубном механизме на этот вход направляется труба от выхода последнего радиатора.

Все однотрубные системы с вертикальными стояками требуют больше материалов при оборудовании, однако отличаются удобством и возможностью присоединения отопительных устройств отдельно к каждому стояку на всех этажах. В двухэтажных зданиях достаточно просто оборудовать систему водяного отопления без насосного устройства с горизонтально расположенной разводкой.

Чтобы активизировать процесс циркуляции, на втором этаже можно оборудовать специальный разгонный коллектор, после которого несколько контуров с горячей водой будут распределяться по второму этажу. Дополнительный контур должен опуститься на первый этаж, где он будет разделен на несколько основных веток. В некоторых случаях на первый этаж дополнительно распределяются стояки, от радиаторов, расположенных в самом конце контура.

Подключение радиаторов

Вариант подключения радиатора считается одним из наиболее значимых при оборудовании системы. Можно использовать несколько доступных методов подключения:

• Вертикальный;
• Диагональный;
• Боковой;
• Горизонтальный;
• Нижний.

Диагональное подключение помогает обеспечить как можно меньше тепловых потерь. Процесс циркуляции в подобных случаях осуществляется между диагонально расположенными верхним и нижним патрубками. Не таким эффективным может оказаться боковое подключение, когда трубы присоединены к радиатору только с оной стороны. Нижнее подключение подразумевает максимальный показатель теплопотери. Процесс циркуляции выполняется через нижние патрубки отопительного устройства.

Методика подключения радиаторов может оказывать максимальное воздействие на качество систем отопления. Особенно это относится к однотрубным системам ЕЦ.

Различают такие виды подключения:

1. Прямое.
2. С байпасными линиями.

Когда выполняется прямое соединение, горячая вода проходит через каждую батарею последовательно. В каждом радиаторы теплоноситель все больше остывает. На последнем установленном радиаторе температура воды существенно отличается от первого. Чтобы в дальних комнатах отопление было как можно более эффективным, домовладельцам приходится увеличивать количество секций в радиаторах.

Когда входное и выходное отверстие соединяются при помощи байпасов, подобных недостатков удается немного избежать. Таким образом часть потока может проходить мимо радиатора. Это позволит поддерживать более высокую температуру теплоносителя и доводить до последнего радиатора воду температурой повыше.

Преимущества и недостатки реализации данной системы

К недостатком систем ЕЦ можно отнести их сравнительную громоздкость и массивность. В таких механизмах всегда должен быть падающий и обратный трубопровод, которые дополняются расширительными бачками. При установке таких систем отопления определяется самое нижнее место в здании. В таком месте устанавливается котел. Это может быть подвал или углубленная ниша на первом этаже.

Расширенный бачок напротив следует оборудовать в мансарде или даже на чердаке. Если в помещении, где монтируется накопительная емкость, нет отопления, его нужно обязательно утеплить. Чтобы в интерьере помещения было как можно меньше видимых трубных конструкций, подающий стояк размещается на чердаке и как следует утепляется.

Эффективная работа отопительной системы может быть обеспечена только при присутствии уклона труб в направлении теплоносителя. Такое требование реализовать сравнительно непросто, поэтому оборудование и монтаж считается одним из наиболее сложных этапов по сравнению с принудительной циркуляцией устройства теплоносителя.

Энергонезависимость таких систем считается наиболее явным их преимуществом.

Это качество позволяет монтировать систему естественной циркуляции в тех местах, где сравнительно непросто обеспечить подходящее подключение к электросети. Никакими другими достоинствами по мнению экспертов система отопления без насоса не обладает.

Однако к недостаткам можно отнести другие ее особенности:

• Для оборудования такой системы потребуется большое количество материалов. В результате это существенно влияет на стоимость отопительного контура;
• В обустроенном открытом бачке теплоноситель систематически испаряется, его объемы снижаются. В результате нормальная циркуляция может быть нарушена. Поэтому уровень теплоносителя в отопительном контуре постоянно должен контролироваться;
• Такой механизм затруднительно будет гармонично вписать в интерьер. Количество труб слишком большое, поэтому далеко не все устройства удастся скрыть;
• Монтаж открытой системы подразумевает определенные трудности. Потребуются немалые физические усилия и как можно более точный расчет;
• В такой системе не очень большое гравитационное давление, поэтому площадь отапливаемых помещений может быть небольшая.

Все эти факторы существенно снижают возможности установки систем отопления без насоса.  Поэтому подобные системы характерны зачастую для старых конструкций зданий, размещенных в сельской местности без каких-либо коммуникаций, находящихся на расстоянии от ЛЭП и т.п.

Водяное отопление в частном доме — виды и принцип устройства — Водяной

Водяное отопление частного дома – это, пожалуй, самый лучший вариант системы обогрева жилища, из всех возможных. Ведь при нашем климате дом можно обогреть либо водяными радиаторами (или системой теплый пол, работающей на том же теплоносителе), либо русской печью.

Альтернативные варианты, такие как воздушное отопление, инфракрасные панели или камины, можно рассматривать лишь в роли вспомогательной или резервной системы. Ведь когда за окном -30 по Цельсию воздухом дом не обогреешь.

Поэтому  в данной статье мы «разберем» водяное отопление в частном доме до последней контргайки, проникая в секреты обустройства этой разновидности систем эффективного обогрева. Наш обзор пригодится всем владельцам водяных систем, желающим увеличить КПД своего варианта конструкции «обогревателя». Кроме того, изложенная информация поможет и будущим владельцам строящихся домов, которые уже начали присматриваться к вариантам систем обогрева.

Схемы водяного отопления частного дома: обзор вариантов разводки

Любая система водяного отопления состоит из трех элементов: котла – он генерирует тепло, радиатора – он отдает тепло потребителю, труб – по ним циркулирует теплоноситель (в данном случае — вода), переносящий тепло от котла к радиатору.

Причем эффективность работы системы, большей частью, зависит не от КПД котла или радиатора, а от эффективности разводки – так называется схема прокладки труб между радиатором и котлом.  Ведь практически все тепловые потери системы водяного отопления частного дома происходят именно при транспортировке тепла от котла к радиатору. И единственный способ борьбы с ними – это повышение эффективности разводки.

Именно поэтому во всех современных системах водяного отопления используют три типа разводки:

• Однотрубный вариант – когда котел и радиаторы соединяются последовательно (друг за другом), одной «ниткой».
• Двухтрубный вариант  – когда в системе есть два контура: подающий горячую воду к радиаторам и собирающий остывший теплоноситель, для последующей транспортировки в котел.
• Вариант с коллектором – когда котел отдает теплоноситель не радиаторам, а промежуточному узлу, с помощью которого можно транслировать тепло по любым контурам. Ну а сбор «отработанного» теплоносителя осуществляется в обратный контур со своим коллектором.

Выбор конкретного варианта зависит от множества «вводных» данных, поэтому далее по тексту мы рассмотрим подробные схемы отопления, использующие однотрубную, двухтрубную или коллекторную разводку.

Однотрубный контур: водяное отопление на даче

Однотрубная схема собирается следующим образом:

• В доме монтируют котел, к верхнему патрубку которого подключают первый участок трубопровода. Причем врезку для подключения расширительного бака делают именно в этом участке.
• Первый участок трубопровода подводят (вдоль стены) к верхнему патрубку первого радиатора, нижний патрубок при этом заглушен.
• От нижнего патрубка на противоположной стороне первого радиатора отводят второй участок трубы, а верхний патрубок – оборудуют ниппелем для сброса воздуха.
• Второй участок трубы вводят в нижний патрубок второго радиатора (заглушив верхний)
• На противоположной стороне второго радиатора заглушают нижний патрубок, а к верхнему — подключают третий участок трубопровода. Далее указанная схема повторяется, вплоть до последнего радиатора в системе.
• Смонтировав и подключив последний радиатор можно переходить к отводу отработанного теплоносителя в котел. Для этого из крайнего нижнего патрубка отводят трубу, соединяемую с нижним патрубком котла, принимающим остывшую воду. Причем  циркуляционный насос, врезают в систему именно на этом участке.

Подобная схема разводки не предполагает сколь-нибудь эффективное управление процессом отопления. Ведь самым горячим окажется первый (по ходу движения теплоносителя) радиатор, а самым холодным – последний. Кроме того, всю систему можно разместить только вдоль периметра несущих стен строения. Поэтому системы с однотрубной разводкой практикуют только в дачных домиках или одноэтажных строениях с небольшой площадью.

Двухтрубный контур: домашнее водяное отопление

Двухтрубная схема собирается следующим образом:

• К верхнему патрубку котла подключают «горячую» ветку, которая поднимается до уровня полотка и тянется на этой отметке вдоль периметра стен строения. Причем «подъем» — вертикальный участок, связывающий «верхнюю» горизонталь с котлом заканчивается тройником, к боковому торцу которого и монтируют всю ветку. Ну а верхний торец тройника продлевает «подъем» на следующий этаж строения или используется для монтажа расширительного бака.
• К нижнему патрубку котла подключают «холодную» ветку (обратку), которую тянут вдоль периметра стен строения на уровне пола. Причем в размещенную на уровне цокольного перекрытия обратку можно врезать (с помощью вертикальных «спусков») все «холодные» ветки, монтируемые на уровне межэтажных перекрытий. Циркуляционный насос и сливной патрубок, разумеется, размещаются у нижнего патрубка котла, на «цокольной» обратке.
• Радиаторы развешивают под окнами на каждом этаже. Причем в левый верхний патрубок радиатора монтируют ниппель для спуска воздуха, а в правый верхний патрубок монтируют вентиль, регулирующий пропускную способность. Соответственно к левому нижнему патрубку подключают отвод (уголок, «загнутый» к низу), а правый нижний патрубок оборудуют заглушкой.
• Дальнейшая сборка системы осуществляется следующим образом – в «верхней» трубе обустраивается  врезка, от которой отходит вертикальный участок, связывающий «горячую» линию с регулирующим вентилем радиатора. В нижней трубе обустраивается такая же врезка, связывающая «обратку» с отводом радиатора.

В итоге, получается достаточно функциональная система, с помощью которой можно отапливать даже малоэтажные строения. Причем двухконтурная разводка дает возможность регулировать степень «разогрева» буквально каждого радиатора, что особенно ценится в бытовых системах отопления.

Коллектор: водяной пол и отопление частного дома

Коллекторная схема собирается следующим образом:

• От верхнего патрубка котла пробрасывают трубу большого диаметра, связывающую нагреватель с коллектором – герметичным баком, построенным по принципу гидроаккумулятора.
• Нижний патрубок котла связывают трубой с циркуляционным насосом, от которого отводят линию на второй коллектор.
• Развешенные в произвольном порядке радиаторы связывают трубами с первым и вторым коллектором. Причем, для простоты монтажа, с первым коллектором  принято соединять правый верхний патрубок радиатора, а со вторым – левый нижний патрубок. Ну а само подключение труб к коллекторам реализуется посредством особой шины, похожей на тройник с множеством боковых патрубков. Причем регулирующие вентили монтируют именно на этих боковых патрубках.

Подобная схема является, по сути, усовершенствованным вариантом двухтрубной разводки. Однако наличие в системе коллекторов дает возможность увести «горячую» линию и обратку буквально куда угодно (в двухтрубной системе они уложены только вдоль внутреннего периметра опорных стен). Поэтому коллекторную разводку практикуют при объединении нескольких вариантов конструкций радиаторов, например, классических «батарей» и системы «теплый пол».

Виды водяного отопления частного дома: достоинства и недостатки энергоносителей

Помимо типа разводки на производительность и конструкцию системы отопления влияет и тип энергоносителя. Причем классические котлы бывают газовыми, электрическими и твердотопливными.   Ну а современные энергоэффективные проекты водяного отопления частного дома предполагают использование альтернативных источников энергии, таких как тепловые насосы, гелиосистемы и прочее. И далее мы рассмотрим достоинства и недостатки каждого решения.

Газовое водяное отопление частного дома

Газовые котлы генерируют очень высокую мощность. Причем в открытой продаже имеются и установки для отопления небольших дач, и системы для обогрева многоэтажных строений.

По конструкционному решению котлы делятся на дымоходные (поддерживающий горение топлива воздух берется из комнаты, а продукты распада – выводятся наружу, по дымоходу) и парапетные (воздух засасывается с улицы и туда же уходят продукты распада).

Вот только монтаж и парапетного и дымоходного вариантов возможен лишь в тех домах, где есть централизованный газопровод. Но и в этом случае все работы ведутся согласно официальному проекту и только специализированными компаниями.

Словом, обустройство газового отопления – это очень выгодное, но чрезвычайно хлопотное предприятие. Однако все хлопоты будут вознаграждены эффективностью и дешевизной подобного решения.

Водяное печное отопление частного дома

Печные или твердотопливные котлы работаю на энергии сгоревших дров, угля или торфа. До недавнего времени к таким обогревателям относились с большим предубеждением: ведь их КПД был саамам низким, а обслуживание  – самым хлопотным (чистка поддувала и камеры горения, ручная загрузка «энергоносителей» и так далее).

Однако современные твердотопливные котлы избавились от всех «пережитков прошлого». Они «питаются» любым горючим материалом, загружаемым из бункера, и пережигают его практически без остатка. Причем по эффективности такие котлы могут поспорить с газовыми вариантами, а решение о возможной установке принимает сам владелец дома, без согласования с какими-либо контролирующими органами.

Вот только стоят такие котлы в два-три раза дороже газовых аналогов, но в эксплуатации обходятся в три-четыре раза дешевле. И с учетом все возрастающей цены газа твердотопливный котел уже не выглядит анахронизмом.

Электрическое водяное отопление частного дома

Электрические котлы монтируют в домах от безысходности, когда другие варианты невозможны в принципе. Ведь обогрев дома электричеством, особенно в сочетании с водяной схемой отопления – дорог просто до неприличия.

Поэтому такие системы можно рассматривать лишь в роли резервного варианта, на случай перебоев с газом или твердым топливом. Тем более что нагревательный элемент – ТЭН – можно вмонтировать прямо в радиатор, на место одной из заглушек.

Альтернативные системы водяного отопления частного дома

Все альтернативные системы стоят недешево. Например, цена теплового насоса доходит до 10 000 евро, а гелиосистема, аккумулирующая энергию солнца – стоит почти столько же. Однако, установив на участке тепловой насос или солнечный аккумулятор можно забыть о коммунальных счетах практически навсегда.

К тому же, по эффективности альтернативные решения не уступают традиционным вариантам. Однако для нормальной эксплуатации и тепловому насосу, и  гелиосистеме необходимо электричество. Следовательно, владельцу таких «обогревателей» нужна еще и автономная электростанция.  В итоге, стоимость подобной «автономии» окупится не ранее пары десятилетий эксплуатации.

Нет места для теплового насоса? Вот как вся ваша улица может отказаться от газового отопления

От стремительного роста цен на ископаемое топливо и нестабильных цепочек поставок до усугубляющегося климатического кризиса никогда не было лучшего времени, чтобы прекратить отопление домов природным газом. У Великобритании есть шанс заменить как можно больше газовых котлов до того, как наступит еще одна зима с большими счетами за отопление. Но если, как и я, вы хотите, чтобы ваш дом был теплым и комфортным, сохраняя при этом расходы как можно более низкими, может быть трудно понять, какое решение является лучшим.

Замена газового котла тепловым насосом – хорошее решение для многих домов. Подобно холодильнику наоборот, тепловые насосы берут энергию из воздуха или земли и запускают компрессор, использующий электричество, чтобы превратить ее в тепло и горячую воду.

Но что, если у вас нет необходимого пространства снаружи, как у жителей многих таунхаусов или квартир? Геотермальные тепловые насосы нуждаются в некотором пространстве для скважины или горизонтальной траншеи, в то время как воздушные тепловые насосы лучше всего устанавливать там, где их шум не будет беспокоить тех, кто любит держать окна открытыми ночью. Альтернативой является сеть централизованного теплоснабжения, которая направляет отработанное тепло электростанций или других промышленных источников в дома и предприятия, но они наиболее полезны в густонаселенных городских районах, где люди живут вблизи крупных источников тепла.

Общий теплообмен через землю — это еще одна система отопления, о которой вы вряд ли слышали, но в одном отчете говорится, что она может применяться в 80% домов в Великобритании. Подобно геотермальным тепловым насосам, общий грунтовый теплообмен использует электричество для превращения низкопотенциального тепла из скважин в уютный дом с большим количеством горячей воды. Улица, на которой недавно был установлен общий теплообменный аппарат, не будет иметь никаких признаков этого, но каждый дом будет подключен к набору общих скважин, которые отводят тепло из земли.

Их можно установить вдали от домов и соединить с ними через трубу, проходящую под тротуаром. Это позволяет обойти необходимость в каждом доме иметь внешнее пространство. Вместо этого каждому дому потребуется небольшой тепловой насос такого же размера, как и обычный газовый котел, который должен плотно поместиться под большинством лестниц или в сушильном шкафу.

Совместные наземные теплообменники также могут летом возвращать тепло в землю, откуда его можно извлечь позже в течение года, что сокращает размер и стоимость установки.

Установка теплового насоса может занять много личного пространства. Нимур/Шаттерсток

Если вы хотите заменить свой газовый котел тепловым насосом, обычно вы несете ответственность за проведение работ и финансирование установки. Это может помешать домохозяйствам, у которых мало времени и денег, перейти на низкоуглеродное отопление.

Доступ к общему наземному теплообмену может работать так же, как подписка на широкополосный доступ. Поставщик установит и будет эксплуатировать систему, а вы, как домохозяйство, решите, когда вы будете готовы отказаться от своего котла и подключиться. Вы платите оператору плату за подключение, а затем платите за тепло по обычному счету за электроэнергию.

Предоставление домохозяйствам возможности подключаться к сети, когда они захотят, не беря на себя никакой работы, может значительно ускорить внедрение низкоуглеродного отопления. Например, к 2050 году 8,5 млн домов смогут получать отопление за счет энергии из скважин по сравнению с 2,1 млн в текущих прогнозах.

Общий наземный теплообмен лучше всего работает на промежуточном уровне между отдельными домами и районами в центре города. Университет Лидса, предоставлен автором

Есть проблемы, которые необходимо решить, чтобы общий теплообмен в почве получил широкое распространение, но ни одна из них не является непреодолимой.

В настоящее время всего несколько компаний устанавливают общий теплообменник в Великобритании, и затраты на установку остаются высокими. Это должно измениться, как только новые поставщики начнут признавать преимущества, которые предлагает эта технология для быстрой декарбонизации многих домашних систем отопления.

Если компания собирается инвестировать в бурение скважин и установку трубопроводов, она (и, что важно, ее инвесторы) должна знать, что деньги со временем окупятся. Это может означать, что лучше всего объединить все улицы одновременно, что требует координации, возможно, со стороны местных властей.

Совместный наземный теплообмен также страдает от недостаточной осведомленности национальных и местных директивных органов. Недавняя работа университетов Лидса и Лидса Беккета направлена ​​на устранение этого пробела.

Тепловые насосы и сети централизованного теплоснабжения прекрасно работают в правильных условиях. В качестве комбинации этих двух факторов и при правильной поддержке общий теплообмен на земле может помочь большему количеству домохозяйств обезуглерожить свое отопление и горячую воду и перестать полагаться на импортный газ, который увеличивает их счета.

---

У вас нет времени читать об изменении климата столько, сколько хотелось бы?
Вместо этого получайте еженедельную сводку новостей на свой почтовый ящик. Каждую среду редактор The Conversation по окружающей среде пишет Imagine, короткое электронное письмо, в котором немного глубже рассматривается только одна климатическая проблема. Присоединяйтесь к 10 000+ читателей, которые уже подписались.

---

Подходит ли тепловой насос для вашего дома?

Этот пост является частью серии «Высокоэффективный дом» от Pearl. В каждой статье мы подробно описываем важные шаги, которые должны предпринять все домовладельцы при оценке и повышении энергоэффективности своего дома. В наших предыдущих выпусках мы рассмотрели преимущества экономии энергии и качества воздуха в помещении при проведении проверка дверцы вентилятора , герметизация дома и установка надлежащей изоляции 900 35 . Теперь мы начинаем все, что связано с обогревом и охлаждением, начиная с теплового насоса.

Только в Соединенных Штатах выполняется около 50 000 поисковых запросов по слову «тепловой насос» — около 1,5 миллиона, если считать варианты фразы. В месяц. Вам не нужно быть статистиком, чтобы знать, что многие люди ищут способы улучшить свое отопление и охлаждение. Но это также подтверждает то, что я обнаружил как эксперт в области строительных наук и педагог: тепловые насосы могут быть запутанным бизнесом. От того, как они работают, до ассортимента моделей на рынке, до того, хорошо ли они работают во всех климатических условиях — давайте раскроем тайну теплового насоса, чтобы вы могли лучше оценить, подходит ли вам переход на эту систему.

Как работают тепловые насосы

Тепловой насос представляет собой блок кондиционирования воздуха с реверсивным клапаном, который позволяет циклу охлаждения работать в обратном направлении, превращая его в цикл нагрева. Со стороны охлаждения он работает как большинство кондиционеров, всасывая горячий воздух из вашего дома, пропуская его через змеевики, содержащие очень холодный хладагент. Хладагент поглощает тепло, затем проходит через компрессор в наружной части агрегата, где превращается в высокотемпературный газ. Когда газ проходит через наружные змеевики, змеевики выделяют тепло в воздух за пределами вашего дома. Затем газ начинает снова превращаться в жидкость. Холодный хладагент возвращается в ваш дом вместе с холодным сухим воздухом, и цикл начинается снова.

Чтобы обогреть ваш дом, тепловой насос делает как раз наоборот. Хладагент в его змеевиках поглощает тепло снаружи вашего дома, сжимается и превращается в горячий газ, а тепло от этого газа передается по змеевикам внутреннего блока, который затем нагревает воздух напрямую или через воздуховоды. Например, предположим, что снаружи вашего дома 45 F, а температура хладагента в вашем тепловом насосе составляет 30 F. Тепло перемещается в сторону холода, пока не будет достигнут баланс. Таким образом, хладагент будет поглощать разницу между 45 F и 30 F, пока не достигнет 45 F. Эта разница составляет 15 F. Хладагент перенесет эту энергию (измеряемую в БТЕ) обратно в ваш дом, где он нагревает змеевики во внутренней части. блока и передает эти 15 F в ваш дом напрямую или через воздуховод.

Значит ли это, что вы повысите температуру в своем доме только на 15 F? Неа. Ваш тепловой насос работает непрерывно, а это означает, что если температура снаружи остается стабильной, он будет добавлять энергии на 15 F (опять же, в BTU) каждый цикл, пока ваш дом не достигнет температуры, которую вы установили на своем термостате.

Длительное время цикла имеет значение, когда речь идет о комфорте. В отличие от печи, которая имеет более короткие циклы, но производит гораздо больше тепла за цикл, тепловой насос нагревает дом более постепенно, производя меньше тепла за цикл. Для многих домовладельцев эта более низкая интенсивность привлекательна — они не подвержены большим колебаниям температуры в течение дня или помещения и могут поддерживать постоянную температуру по всему дому. И точно так же, как расход топлива автомобиля увеличивается на шоссе, непрерывно работающий тепловой насос потребляет меньше энергии, чем печь, которую нужно останавливать и запускать снова и снова.

Вы, наверное, заметили, что я не упомянул о выработке энергии. Это потому, что тепловой насос работает просто за счет перемещения энергии или тепла из одного места в другое. Не требуется сжигание, как в печи, а это означает отсутствие образования углекислого газа или других газов, которые могут попасть в воздух в помещении.

Энергоэффективность теплового насоса

Давайте перейдем к вопросу, который стоит в начале вашего списка: насколько эффективны тепловые насосы? По оценкам Министерства энергетики, современные тепловые насосы могут сократить потребление электроэнергии для отопления на 50 процентов по сравнению с печами и плинтусными обогревателями (по сути, любой системой, которая использует электрическое сопротивление для обогрева вашего дома). Однако, в отличие, скажем, от светодиодной лампочки, энергоэффективность любого теплового насоса зависит от ряда факторов, в первую очередь от того, как мы думаем об энергоэффективности.

Если мы подумаем об эффективности с точки зрения подводимой и вырабатываемой энергии одного агрегата, то тепловые насосы намного превосходят традиционные методы отопления. Эффективность тепловых насосов в режиме охлаждения измеряется так же, как и кондиционеров, с сезонным рейтингом энергоэффективности (SEER). Чем выше SEER, тем выше эффективность. В 2023 году минимальные требования SEER для воздушных тепловых насосов в северной части Соединенных Штатов будут составлять 14 и 15 в южных штатах, но существуют модели, которые достигают 33 (хотя, скорее всего, эти высшие оценки получены в идеальные лабораторные условия).

На стороне отопления эффективность теплового насоса измеряется сезонным коэффициентом эффективности отопления (HSPF). Минимальный показатель HSPF составит 8,8 в 2023 г., а текущие высокоэффективные модели достигают максимума около 14.

Печи работают по другой рейтинговой системе, но если мы подумаем о сравнении эффективности с точки зрения того, как каждый тип блока использует энергию, которую вы вкладываете в это, мы можем получить хорошее представление об относительной производительности. Правильно установленный воздушный тепловой насос в умеренном климате будет двигаться до в три раза больше энергии , чем требуется для питания устройства в вашем доме. С другой стороны, новая высокоэффективная печь преобразует около 95 процентов вложенной в нее энергии в полезное тепло для вашего дома. Мы рассмотрим более подробно сравнение между тепловыми насосами и печами в более позднем выпуске этой серии, а пока достаточно сказать, что на каждую единицу энергии, которую вы вкладываете в тепловой насос, вы получаете обратно больше энергии, чем получаете. было бы, если бы вы поместили тот же блок в печь.

Но дело не только в самом устройстве. Несколько переменных могут повлиять на то, сколько энергии вы сэкономите с тепловым насосом. Для начала поговорим о спросе и предложении, а точнее о мощности и загрузке.

Мощность обогрева/охлаждения в сравнении с нагрузкой обогрева/охлаждения

Каждый дом имеет требуемый уровень обогрева и охлаждения (нагрузка), и каждая система имеет уровень, который она может обеспечить (мощность). Хитрость заключается в том, чтобы найти точку баланса — точку, в которой нагрузка и емкость равны. Когда дело доходит до тепловых насосов, особенно тепловых насосов с воздушным источником, такой точкой является температура наружного воздуха, измеряемая в градусах по Фаренгейту. Это потому, что, как мы знаем, тепловой насос не генерирует тепло, а просто перемещает его из одного места в другое.

Для многих домов с умеренным климатом мощность теплового насоса может соответствовать большей или всей тепловой нагрузке дома. Но при более низких температурах, особенно ниже точки замерзания, в наружном воздухе недостаточно тепла для передачи в дом, а это означает, что мощность теплового насоса уменьшается по сравнению с нагрузкой дома. К счастью, это не означает, что тепловые насосы не нужны в более холодном климате. У вас есть варианты!

• Тепловые насосы для холодного климата. Технология тепловых насосов продвинулась до такой степени, что сверххолодный климат больше не является препятствием для их использования. Благодаря использованию компрессоров с регулируемой скоростью, инверторов и хладагентов с более низкой температурой кипения воздушные тепловые насосы с холодным климатом могут работать при гораздо более низких температурах без потери эффективности.

  Тепловые насосы для холодного климата, как правило, дороже, чем традиционные тепловые насосы с воздушным источником, поэтому, если вы хотите сделать меньшие инвестиции, ваш подрядчик может установить резервный источник тепла , , такой как печь или нагревательные полосы электрического сопротивления, внутри самого теплового насоса. Вы не добьетесь такой же эффективности, как при работе одного теплового насоса, но вам будет более комфортно в очень холодную погоду.

• Предотвратите утечку воздуха в вашем доме . Вы также можете понизить точку равновесия, позаботившись о воздушном уплотнении и надлежащей теплоизоляции своего дома. Ранее в этой серии статей мы обсуждали важность воздушной герметизации и изоляции, но ее нельзя переоценить. Независимо от того, насколько эффективен ваш тепловой насос, вы никогда не достигнете эффективности всего дома, если ваше тепло уходит из вашего дома через щели на чердаке и плоскости крыши, через незащищенное от атмосферных воздействий подполье или через точки утечки вокруг ваших розеток и воздуховодов. Я настоятельно рекомендую провести энергоаудит с проверкой дверцы вентилятора, прежде чем вы даже начнете думать об установке теплового насоса (или любой системы HVAC, если уж на то пошло!).

• Подходящий размер . Это подводит меня к последнему пункту, касающемуся удовлетворения ваших потребностей в отоплении и охлаждении с помощью теплового насоса: подготовка и качество установки. Есть причина, по которой домовладельцы обращаются к Pearl, чтобы связаться с проверенными подрядчиками, которые выполняют сертифицируемую работу. Неправильный расчет или установка теплового насоса может подорвать ваш прирост эффективности и стоить вам денег. Если вы такой же фанат строительства, как и я, у вас возникнет соблазн самостоятельно рассчитать нагрузку и мощность с помощью онлайн-инструмента, который выдает требуемые БТЕ на основе квадратных метров дома. Но, как мы видели, емкость и загрузка — это нечто большее, чем просто пространство. Подрядчики по кондиционированию воздуха в Америке (ACCA) разработали Руководство J, стандарт для определения тепловой нагрузки, в котором требуется ответить на 11 различных переменных, касающихся вашего дома и окружающей среды, прежде чем можно будет установить нагрузку. После того, как вы завершили энергоаудит, я рекомендую работать с проверенным подрядчиком Pearl Network, который примет во внимание все факторы, влияющие на нагрузку и мощность, прежде чем рекомендовать подходящее устройство для вашего дома.

Типы тепловых насосов

До сих пор мы фокусировались главным образом на тепловых насосах с воздушным источником, но даже среди тепловых насосов с воздушным источником существуют вариации, а также есть те тепловые насосы, которые отказываются от воздуха в пользу других способы обогрева и охлаждения дома.

Мини-сплит-системы без воздуховодов

Мини-сплит-системы без воздуховодов — это воздушный тепловой насос, который, как вы уже догадались, подает нагретый или охлажденный воздух непосредственно в дом без использования воздуховодов. В то время как традиционные тепловые насосы с воздушным источником используют воздухораспределители для распределения воздуха, мини-сплит-системы крепятся к стене и подключаются к внешнему блоку через очень маленькое отверстие. Мини-сплиты, как правило, не имеют проблем с утечкой воздуха, характерных для воздуховодов. Они также, как правило, имеют более высокие рейтинги SEER, чем традиционные модели с воздушным источником. В зависимости от размера и планировки вашего дома ваш подрядчик может порекомендовать разместить мини-сплит на каждом этаже или в разных комнатах, чтобы обеспечить охват всего дома.

Геотермальные тепловые насосы

Эти тепловые насосы со всеми их вариациями заслуживают отдельного поста (и, скорее всего, получат его в ближайшем будущем). Основная суть: вместо того, чтобы использовать воздух в качестве точки обмена для тепла, геотермальные насосы (также известные как источник земли или источник воды) используют землю. В отличие от воздуха, земля сохраняет постоянную температуру в течение всего года. Эта температура может варьироваться в зависимости от местоположения, но в этом месте она довольно постоянна. Это означает, что часть года земля холоднее воздуха, а часть года теплее. Геотермальный тепловой насос использует зарытые под землю трубы, содержащие воду или смесь воды и антифриза, чтобы поглощать энергию земли, сжимать ее и выпускать в дом в виде теплого или холодного воздуха. Из-за постоянной подземной температуры легче прогнозировать и рассчитывать экономию энергии с использованием геотермальных тепловых насосов, чем с использованием модели с воздушным источником. Тем не менее, есть соображения, которые вы должны принять во внимание, прежде чем принять решение о геотермальной установке. Вам понадобится место, чтобы закопать трубы, и правильный тип почвы с приемлемым уровнем влажности. Они, как правило, дороже, чем насосы с воздушным источником, но могут обеспечивать дополнительные функции, такие как нагрев горячей воды. Как всегда, консультация с подрядчиком — лучший способ принять решение.

Сэкономлю ли я деньги с тепловым насосом?

Итак, после всего этого тепловой насос сэкономит вам деньги на счетах за электроэнергию? Возвращаясь к оценке Министерства энергетики США о сокращении потребления электроэнергии на отопление на 50%, короткий ответ — да, потому что с тепловым насосом каждая единица электроэнергии, которую вы используете для обогрева своего дома, идет дальше, чем та же единица, используемая печью. Некоторые исследования показали, что домовладельцы могут экономить до 1000 долларов в год. Вот большое НО. Просто сколько , которую вы сэкономите, зависит от множества факторов: размера и планировки вашего дома, конкретной модели, которую вы устанавливаете, ее стоимости и рейтинга SEER/HSPF; диапазон температур в вашем регионе; и степень, в которой ваш дом должным образом загерметизирован и изолирован.