Jak działają pompy ciepła

Kiedy myślisz o chłodzeniu gorącego budynku, prawdopodobnie nie myślisz o pompach ciepła. W rzeczywistości słowa „klimatyzacja” są prawdopodobnie pierwszymi rzeczami, które przychodzą ci do głowy, chyba że jesteś ciasny ze swoimi groszami. Wtedy możesz wybrać „fanów okien”. Jak się okazuje, pompa ciepła może zarówno ogrzewać, jak i chłodzić, aw niektórych zastosowaniach preferowane jest oddzielenie systemów ogrzewania i chłodzenia.

Mówiąc najprościej, pompa ciepła to urządzenie, które wykorzystuje niewielką ilość energii do przenoszenia ciepła z jednego miejsca do drugiego. Nie za trudne, prawda? Pompy ciepła są zwykle używane do wyciągania ciepła z powietrza lub ziemi w celu ogrzania domu lub budynku biurowego, ale można je odwrócić, aby schłodzić budynek. W pewnym sensie, jeśli wiesz, jak działa klimatyzator, to wiesz już dużo o tym, jak działa pompa ciepła. Dzieje się tak, ponieważ pompy ciepła i klimatyzatory działają w bardzo podobny sposób.

Jedną z największych zalet pompy ciepła w porównaniu ze standardowym urządzeniem grzewczym, wentylacyjnym i klimatyzacyjnym (HVAC) jest to, że nie ma potrzeby instalowania oddzielnych systemów do ogrzewania i chłodzenia domu. Pompy ciepła działają również niezwykle wydajnie, ponieważ po prostu przekazują ciepło, zamiast spalać paliwo, aby je wytworzyć. To sprawia, że ​​są nieco bardziej zielone niż piec opalany gazem . I nie tylko ogrzewają i chłodzą budynki. Jeśli kiedykolwiek korzystałeś z wanny z hydromasażem lub basenu z podgrzewaną wodą, prawdopodobnie masz pompę ciepła, której możesz podziękować. Działają najlepiej w umiarkowanym klimacie, więc jeśli nie doświadczasz ekstremalnych upałów i zimna w lesie, użycie pompy ciepła zamiast pieca i klimatyzatora może pomóc Ci zaoszczędzić trochę pieniędzy każdego miesiąca.

Czytaj dalej, aby rzucić okiem na wnętrze pompy ciepła.

1. Pompy ciepła do wymiany ciepła i powietrzne źródła ciepła
2. Powietrzno-źródłowe, naziemne i absorpcyjne pompy ciepła
3. Inne rodzaje pomp ciepła
4. Plusy i minusy pomp ciepła
5. Czego szukać w pompie ciepła
6. Czy pompy ciepła pozwalają zaoszczędzić pieniądze?
7. Konserwacja pompy ciepła

Istnieje wiele różnych rodzajów pomp ciepła, ale wszystkie działają na tej samej podstawowej zasadzie – przekazywaniu ciepła . Oznacza to, że zamiast spalać paliwo w celu wytworzenia ciepła, urządzenie przenosi ciepło z jednego miejsca na drugie. Jest klucz do tego, aby to wszystko się stało – ciepło naturalnie spływa w dół. Oznacza to, że ma tendencję do przemieszczania się z miejsca o wysokiej temperaturze do miejsca o niższej temperaturze. Dość proste. To, co robi pompa ciepła, to zużywa niewielką ilość energii, aby przełączyć ten proces na odwrotny, wyciągając ciepło z obszaru o stosunkowo niskiej temperaturze i pompując je do obszaru o wyższej temperaturze. Tak więc ciepło jest przenoszone ze „źródła ciepła”, takiego jak ziemia lub powietrze, do „radiatora”, takiego jak twój dom.

Jednym z najczęstszych typów pomp ciepła jest powietrzna pompa ciepła . Ten cud nowoczesnej technologii pobiera ciepło z powietrza na zewnątrz domu i pompuje je do środka przez wężownice wypełnione czynnikiem chłodniczym, które nie różnią się zbytnio od tego, co znajduje się z tyłu lodówki. Różnorodność źródła powietrza jest dość podstawowa, a wewnątrz znajdują się dwa wentylatory, wężownice lodówki , zawór zmiany kierunku i sprężarkę, aby działała.

A skoro pytasz, oto jak działa ten rodzaj pompy ciepła:

System ten jest powszechnie znany jako pompa ciepła powietrze-powietrze, ponieważ pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego i przekazuje je do wewnętrznych kanałów powietrznych. Dzięki odpowiednim modyfikacjom systemy źródła powietrza mogą również współpracować z innymi typami systemów ogrzewania wewnętrznego.

Kluczem do chłodzenia pompy ciepła powietrze-powietrze jest zawór zmiany kierunku. Ta wszechstronna część odwraca przepływ czynnika chłodniczego, dzięki czemu system zaczyna działać w przeciwnym kierunku. Więc zamiast pompować ciepło do domu, pompa ciepła uwalnia je, tak jak robi to klimatyzator . Gdy czynnik chłodniczy jest odwrócony, pochłania ciepło po wewnętrznej stronie jednostki i przepływa na zewnątrz. To tutaj ciepło jest uwalniane, dzięki czemu czynnik chłodniczy ponownie ostygnie i wpłynie z powrotem do środka, aby zebrać więcej ciepła. Ten proces powtarza się, dopóki nie będziesz miły i fajny.

Do tej pory dowiedziałeś się, że powietrzne pompy ciepła wykorzystują zewnętrzny wentylator do przenoszenia powietrza przez wężownice wypełnione czynnikiem chłodniczym. Dwa zestawy tych cewek przenoszą to ciepło do pomieszczenia, gdzie jest ono następnie wydmuchiwane z cewek przez drugi wentylator i rozprowadzane po całym domu jako dobroć chłodu. Niektóre systemy powietrznych pomp ciepła składają się z jednego zapakowanego urządzenia zawierającego oba zestawy wężownic w jednym pudełku. Skrzynka ta jest następnie instalowana na dachu budynku z przewodem przechodzącym przez ścianę. Zobaczysz wiele większych systemów dla budynków komercyjnych zainstalowanych w ten sposób. Domowe pompy ciepła są zwykle systemami dzielonymi z komponentem zewnętrznym i wewnętrznym zainstalowanym przez ścianę. W zależności od typu systemu, może być jeden lub więcej elementów wewnętrznych do dystrybucji ciepła.

Gruntowe pompy ciepła są nieco inne. Pochłaniają ciepło z gruntu lub podziemnego zbiornika wodnego i przenoszą je do pomieszczeń lub odwrotnie. Najpopularniejszy typ gruntowych pomp ciepła przenosi ciepło bezpośrednio z gruntu, pochłaniając je przez zakopane rury wypełnione wodą lub czynnikiem chłodniczym. Te rury do pompowania cieczy mogą mieć pętlę zamkniętą lub otwartąsystemy i działają one dokładnie tak, jak brzmią. W systemie z obiegiem zamkniętym ten sam czynnik chłodniczy lub woda wielokrotnie krąży w rurach. W systemie otwartej pętli woda jest wypompowywana z podziemnego źródła wody, jak studnia lub sztuczne jezioro. Stamtąd ciepło jest pobierane z wody, a woda wraca do studni lub jeziora powierzchniowego. Następnie ze studni pompuje się więcej wody, aby uzyskać więcej ciepła w ciągłej, otwartej pętli.

Jeśli to za mało, rozważ absorpcyjną pompę ciepła – pompy powietrza, które są zasilane gazem ziemnym, energią słoneczną , propanem lub wodą geotermalną, a nie energią elektryczną . Pompy absorpcyjne mogą być używane do zastosowań na dużą skalę, ale są teraz dostępne w większych domach. Główna różnica między standardową powietrzną pompą ciepła a pompą absorpcyjną polega na tym, że zamiast sprężania czynnika chłodniczego, pompa absorpcyjna absorbuje amoniak do wody, a następnie pompuje go pod ciśnieniem. Następnie źródło ciepła wyparowuje amoniak z wody i cały proces zaczyna się od nowa.

When you go to check out an absorption heat pump, it helps to know how they're rated. Manufacturers rate them using a measurement called a coefficient of performance (COP), which sounds pretty complicated. All you need to know is to look for a COP above 1.2 for heating and above 0.7 for cooling. And don't worry, we'll discuss ratings for standard heat pumps a little later.

Air-source, ground-source and absorption heat pumps are the most common kinds of heat pumps, but they won't work in every situation. Read on to learn about special kinds of heat pumps.

If your home doesn't have air ducts to distribute heat, don't fear. You could potentially use a special kind of heat pump called a mini-split heat pump. The cutest of all heat pumps, it connects an outdoor air-source unit to multiple indoor units. These indoor units connect to water heat or space heaters. These ductless mini-split systems are useful for retrofitting a home with a heat pump system because their locations outside and inside the home are flexible. Another plus is that the installation only requires a 3-inch (7.6 centimeter) conduit to come through the wall, which is pretty unobtrusive. They're also versatile. The indoor air handlers can be installed in walls, ceilings or on the floor, and they're small to boot.

A kto może zapomnieć o pompie ciepła z odwróconym cyklem chłodzenia (RCC)? Zamiast ogrzewać i chłodzić powietrze, ten niegrzeczny chłopiec ogrzewa i chłodzi wodę i może działać wydajnie w temperaturach poniżej zera. W systemie RCC pompa ciepła łączy się z izolowanym zbiornikiem wody , który albo ogrzewa, albo chłodzi. Następnie system wentylatorów i wężownic pompuje powietrze ogrzane lub schłodzone z dala od zbiornika i kanałami do jednej lub więcej stref grzewczych. System RCC może również pompować gorącą wodę przez promiennikowy system ogrzewania podłogowego, więc gdy tej zimy te bose stopy są wygodne na prażonej podłodze z płytek, możesz podziękować swojemu RCC.

W typowej powietrznej pompie ciepła istnieje potrzeba zastosowania palnika zapasowego do tymczasowego dostarczania ciepła, gdy system przełącza się na wsteczny w celu odszraniania wężownic. Ten zapasowy palnik zapobiega wdmuchiwaniu przez system zimnego powietrza przez rejestratory podczas odszraniania wężownic, co jest kluczowe, jeśli Twoim celem jest utrzymanie ciepła. Niektórzy mogą powiedzieć, że system RCC jest lepszy, ponieważ wykorzystuje gorącą wodę ze zbiornika do rozmrażania wężownic, więc nie jest potrzebny zapasowy palnik. Oznacza to również, że system nigdy nie wydmuchuje zimnego powietrza, kiedy nie powinno, a rezultat jest taki, że pozostajesz przyjemnie i ciepło.

Nowym typem pompy ciepła, obiecującym w ekstremalnych klimatach, jest pompa ciepła Cold Climate, która działa wydajnie w ekstremalnie niskich temperaturach – nawet poniżej 0 stopni Fahrenheita (-18 stopni Celsjusza). Pompa ciepła Cold Climate wykrywa minimalną ilość energii potrzebną do zapewnienia pożądanego poziomu ogrzewania lub chłodzenia i dostosowuje swoją moc w górę lub w dół, dzięki czemu nigdy nie marnuje energii. Jest to niezwykle ekologiczna alternatywa, ale wciąż znajduje się na wczesnym etapie wdrażania z powodu opóźnień w finansowaniu, co spowolniło badania. W 2011 roku Kanada zainwestowała 4 miliony dolarów w rozwój systemów grzewczych w zimnym klimacie.

Pompa ciepła All-Climate to kolejny nowy rodzaj pompy, która może pracować w temperaturach do -30 stopni Fahrenheita (-34 stopni Celsjusza) i może zwiększyć wydajność nawet o 60 procent w porównaniu ze standardową pompą ciepła [źródło: EERE ]. Pompa ciepła All-Climate jest jednak przeznaczona głównie do ogrzewania i nie będzie działać wydajnie w klimacie, w którym pompa ciepła przez większość czasu byłaby w trybie chłodzenia.

Nawet specjalne pompy ciepła mają ograniczenia. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się o zaletach i wadach pomp ciepła oraz o tym, co musisz wiedzieć przed zakupem.

Pompy ciepła mogą pomóc konsumentom zaoszczędzić na mediach, ale mają ograniczenia. Po pierwsze, wydają się być nieco nieskuteczne w każdym klimacie, w którym temperatura powietrza na zewnątrz regularnie spada poniżej lub poniżej zera, chociaż innowatorzy pracują nad poprawą tego. Dzieje się tak, ponieważ przenoszenie ciepła z bardzo zimnego obszaru do gorętszego wymaga więcej energii niż przenoszenie ciepła między dwoma obszarami o bardziej umiarkowanej różnicy temperatur. W klimacie umiarkowanym jest też więcej ciepła na zewnątrz niż w klimacie zimnym. Ważne jest, aby pamiętać, że nawet w zimnym klimacie w powietrzu zewnętrznym nadal jest ciepło, które należy wypompować do pomieszczeń, ale urządzenie musi pracować ciężej, aby wydobyć dostępne ciepło.

Ciepło wytwarzane przez pompy ciepła nie jest tak intensywne, jak ciepło wytwarzane przez piec opalany gazem lub olejem. Osoby przyzwyczajone do tradycyjnych pieców mogą czuć się niekomfortowo z powodu łagodniejszego ciepła wytwarzanego przez te systemy. Inni wolą ciepło wytwarzane przez pompy ciepła, ponieważ pompy ciepła rozprowadzają ciepło równomiernie w całym domu, co oznacza, że ​​nie ma zimnych miejsc. Pompa ciepła będzie się również włączać i wyłączać rzadziej niż piec gazowy, a większość systemów wyeliminowała wdmuchiwanie zimnego powietrza przez otwory wentylacyjne, które występowało, gdy system tymczasowo przełączał się na wsteczny w celu odszraniania wężownic.

Przed zainstalowaniem pompy ciepła należy zastanowić się, jakiego rodzaju ogrzewania dodatkowego lub zapasowego można użyć, gdy pompa ciepła nie może pracować wydajnie. Wiele pomp ciepła wykorzystuje dodatkowe ogrzewanie elektryczne, ale możesz również użyć jakiegoś rodzaju palnika olejowego lub przystosowanego pieca gazowego. Niezależnie od tego, jaki rodzaj systemu grzewczego jest powszechny w Twojej okolicy, jest to prawdopodobnie najbardziej wydajna i opłacalna metoda rezerwowa. Zawsze możesz zadzwonić do lokalnego zakładu energetycznego w celu uzyskania informacji.

Gruntowe pompy ciepła są lepszymi osuszaczami niż normalne klimatyzatory, ponieważ systemy te mają zazwyczaj większe, płaskie wężownice powrotne, które kondycjonują i osuszają więcej powietrza niż odpowiednia wężownica w systemie klimatyzacyjnym. Powietrzne pompy ciepła mają mniej więcej takie same możliwości osuszania jak systemy klimatyzacyjne. Jeśli masz jakiekolwiek potrzeby związane z nawilżaniem lub osuszaniem, weź to pod uwagę.

Teraz, gdy znasz już zalety i wady pomp ciepła, czytaj dalej, aby dowiedzieć się, na co zwrócić uwagę przy zakupie pompy ciepła.

Kiedy zaczynasz kupować pompę ciepła, musisz zwrócić uwagę na kilka rzeczy. Po pierwsze, producenci oceniają wydajność większości pomp ciepła na dwa sposoby: oceny SEER i HSFP. Wyższe oceny SEER i HSFP wskazują na bardziej wydajną jednostkę.

Pompy ciepła często posiadają opcje, które czynią je bardziej wydajnymi. Obejmują one:

Chociaż wiele z tych funkcji można znaleźć tylko w droższych pompach ciepła, rekompensują one początkowe wydatki, pomagając pompom ciepła pracować wydajniej i oszczędzać więcej energii przez cały okres eksploatacji pompy.

Więc już wiesz, jak kupić pompę ciepła, ale czy to naprawdę zaoszczędzi Ci pieniądze ?

Koszt instalacji i eksploatacji różnych rodzajów pomp ciepła jest bardzo zróżnicowany. Geotermalne pompy ciepła są droższe w instalacji niż powietrzne pompy ciepła, nawet trzy razy więcej, ponieważ pompy gruntowe wymagają dokopania się do źródła ciepła i wymagają bardziej złożonych systemów wymiany ciepła. To może być trochę drogie w zależności od terenu na twojej nieruchomości. Spodziewaj się, że za system gruntowej pompy ciepła zapłacisz od 5 000 do 7 500 USD. Powietrzne pompy ciepła można znaleźć za znacznie tańsze, średnio od 1500 do 4000 USD, ponieważ jednostki są zwykle prostsze, a instalacja łatwiejsza.

Koszt wymagany do uruchomienia i naprawy pompy ciepła różni się w zależności od typu systemu. Tańsza jest eksploatacja gruntowej pompy ciepła, ponieważ grunt i woda mają względnie stałą temperaturę, która pozwala pompie ciepła na wydajną pracę. Systemy ze źródłem gruntowym mają również tę zaletę, że nie są narażone na działanie warunków atmosferycznych , co zapobiega znacznemu zużyciu. Z drugiej strony ich naprawa może być kosztowna, jeśli potrzebujesz dostępu do podziemnej części systemu. Systemy źródła powietrza są łatwo dostępne i serwisowane, ale mogą wymagać bardziej regularnej konserwacji, ponieważ są narażone na działanie żywiołów. Ponadto powietrzne pompy ciepła mogą zużywać więcej dodatkowej energii do działania, szczególnie w chłodniejszym klimacie, a to będzie kosztować więcej na rachunku za media.

Heat pumps may save you anywhere between 30 and 40 percent or more on your utility bill, but neglect will reduce a heat pump's efficiency over time [source: EERE]. It's important to factor in the climate where you'll be using the heat pump to make sure you select a system that can run efficiently in your area. In the end, heat pumps can save you a lot of money on utilities if you're a good candidate and you install the right kind of pump for your area.

Read on to find out the cost of running and repairing your new heat pump.

If you use your heat pump on a regular basis, you should change the filter about once a month. You could probably get away with only changing the filter once every three months if you only run the unit periodically. Keep fans and coils clean and free from debris, and have your heat pump inspected by a professional once every year or two.

Common problems with heat pumps include low airflow, leaky or noisy ducts, temperature problems, using the wrong refrigerant charge, rattles, squeaks and grinding noises. If you can, try to isolate the location of the problem. Is the airflow only low coming out of one register, or do all registers have low airflow? Is the offending noise coming from the air ducts or within the heat pump unit itself?

There are a few things you can do to identify and possibly fix a heat pump problem before calling for professional help. First, if the unit isn't working, try resetting its motor. Check the pump ignition system for problems, and make sure you don't have a tripped circuit breaker or blown fuse. Check the thermostat to make sure it's working properly. Change the filter if it's dirty, and make sure there are no airflow blockages. If the air ducts are making noise when they expand and contract, you could try putting a dent in the side of the duct to make the surface more rigid. Rattles may be fixed by fastening loose parts, and if you're hearing squeaks inside the unit, you may need to replace or adjust the fan belt connecting the motor and the fan. A grinding noise may indicate that the bearings on the motor are worn out, which will require the help of a professional to fix.

Pamiętaj, że jeśli nie masz skłonności mechanicznej, prawdopodobnie nie powinieneś próbować wykonywać tego rodzaju prac naprawczych. A ponieważ pompy ciepła mogą zawierać niebezpieczne materiały, jest to kolejny dobry powód, aby uzyskać profesjonalną pomoc. Wyciek chemikaliów to zła wiadomość i możesz łatwo zranić się podczas obsługi zepsutego urządzenia.

Pompa ciepła powinna działać od 10 do 30 lat, a jednostki geotermalne są liderem pod względem długowieczności. W rzeczywistości niektóre elementy gruntowych pomp ciepła mogą działać jeszcze dłużej. Należy pamiętać, że technologia może się zmienić, zanim pompa ciepła się zużyje, więc może się okazać, że Twoja pompa ciepła będzie trwała dłużej niż technika. Nowe technologie mogą sprawić, że pompy ciepła będą bezpieczniejsze lub bardziej wydajne, więc warto mieć oko na nowe rodzaje pomp ciepła.

Aby dowiedzieć się więcej o pompach ciepła, sprawdź łącza na następnej stronie, aby uzyskać więcej informacji.

Pierwotnie opublikowany: 13 maja 2009 r.

Jak działa pompa ciepła zimą?

Czy pompa ciepła chłodzi tak samo dobrze jak klimatyzator?

Jaka temperatura jest nieefektywna pompa ciepła?

Jak zresetować pompę ciepła?

Jaka jest średnia długość życia pompy ciepła?

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków