Co to jest system HVAC z pompą ciepła?

Jeśli znasz klimatyzator okienny, a nawet klimatyzator centralny, jesteś w połowie drogi do zrozumienia, co robi pompa ciepła. Kiedy na zewnątrz jest gorąco i potrzebujesz chłodnego powietrza w pomieszczeniu, pompa ciepła działa jak standardowy klimatyzator, odprowadzając ciepło z domu i nadmuchując zimne powietrze. Kiedy na zewnątrz jest zimno i potrzebujesz ciepła, pompa ciepła odwraca działanie chłodzące i wtłacza gorące powietrze do domu i wyrzuca zimne powietrze na zewnątrz.

Jeśli chodzi o efektywność energetyczną, żaden system grzewczy nie może przewyższyć systemu pompy ciepła. W przeciwieństwie do pieców spalinowych, pompa ciepła nie spala paliw kopalnych (ale zużywa energię elektryczną, która może być wytwarzana przez spalanie paliw kopalnych) i zużywa o 50% mniej energii elektrycznej niż elektryczny rezystancyjny podgrzewacz. Pompy ciepła działają najlepiej w klimacie umiarkowanym, gdzie często są jedynym źródłem ciepła w domu, ale ludzie używają ich również w zimnym klimacie, aby zapewnić dodatkowe ciepło i obniżyć rachunki za energię.

Wskazówka

Jak działa pompa ciepła

Wykonawcy HVAC uwielbiają zadziwiać swoich klientów, wyjaśniając, że pompa ciepła odzyskuje ciepło z powietrza zewnętrznego, co wydaje się niemożliwe, jeśli powietrze zewnętrzne jest zimne. Pomysł nie jest jednak tak niedorzeczny, jak się wydaje, i możesz zrozumieć, dlaczego myślisz o lodówce lub standardowym klimatyzatorze, ponieważ pompa ciepła działa na tej samej zasadzie.

Standardowy system chłodniczy składa się z: pompa sprężarki oraz sieć szczelnych rurek wypełnionych obojętnym czynnikiem chłodniczym, który można wielokrotnie sprężać w ciecz, a następnie odparowywać i ponownie sprężać. Rurki są uformowane w dwa zestawy cewek zwanych cewkami skraplacza i cewkami parownika. Zadaniem kompresora jest sprężenie czynnika chłodniczego w wężownicach skraplacza, przekształcenie go w ciecz i wymuszenie go przez maleńki otwór do wężownic parownika, gdzie odparowuje i wraca do sprężarki, aby rozpocząć cykl jeszcze raz.

Parowanie jest procesem endotermicznym, co oznacza, że ​​do zachodzenia potrzebne jest ciepło, a ciepło to pochodzi z otaczającego powietrza, dlatego wężownice parownika są zawsze zimne. Z drugiej strony kondensacja jest procesem, który uwalnia ciepło, więc cewki skraplacza są zawsze gorące. Zamiast wypuszczać gorące powietrze otaczające wężownice skraplacza, jak to robi lodówka lub klimatyzator, pompa ciepła wtłacza je do domu. W końcu proces nie jest aż tak tajemniczy.

Rodzaje systemów pomp ciepła

Ten powietrzny system pompy ciepła jest najczęstszym rodzajem, ale nie jedynym. System źródła wody wykorzystuje wodę jako medium zamiast powietrza i może być energooszczędną opcją dla właścicieli domów, którzy mieszkają w pobliżu dużego zbiornika wodnego lub mają studnię. Wężownice parownika są zanurzone w wodzie, pobierają z niej ciepło i rozpraszają je przez szczelny system wodny w pomieszczeniu lub, w systemie woda-powietrze, przepuszczają je przez kanały HVAC. W systemie woda-woda podgrzana woda może być przechowywana w zbiorniku do użytku w łazience i kuchni lub przepuszczana przez system ogrzewania wodnego w celu ogrzania domu.

Zamiast czerpać ciepło z powietrza zewnętrznego lub akwenu, a geotermalna pompa ciepła, zwana również gruntową pompą ciepła, pobiera ją z ziemi. Ten typ pompy ciepła wykorzystuje fakt, że temperatura gruntu kilka stóp pod powierzchnią jest bardziej stała i umiarkowana niż temperatura otaczającego powietrza. Jest to w praktyce sposób pozyskiwania energii cieplnej z ziemi i wykorzystywania jej do ogrzewania domu. Jest to realna alternatywa dla powietrznej pompy ciepła dla właścicieli domów w zimnym klimacie i jest jednym z najbardziej wydajnych systemów ogrzewania domów na rynku.

Inny typ pompy ciepła jest znany jako system bezkanałowy lub mini-split. Wykorzystuje tę samą technologię ogrzewania i chłodzenia, co powietrzna pompa ciepła, ale zamiast cyrkulacji ciepło lub zimno przez kanały powietrzne, wykorzystuje wewnętrzne jednostki uzdatniania powietrza (zwykle montowane wysoko we wnętrzu) ściany). Mini-splity są najczęściej używane w mieszkaniach lub małych domach lub do dodatkowego ogrzewania i chłodzenia w dodatkowych pokojach lub odległych obszarach większego domu, gdzie przewody są stosunkowo niepraktyczne.

Ogrzewanie i chłodzenie w jednym pakiecie

Ponieważ pompa ciepła jest w zasadzie systemem klimatyzacji działającym w odwrotnym kierunku, może również zapewnić chłodzenie, jeśli uruchomić go w pozycji „do przodu”, co jest realizowane przez system zaworów sterowany przez termostat dla system. Po wybraniu trybu chłodzenia na termostacie, zawór otwiera się, zapewniając ścieżkę dla chłodnego powietrza z wężownice parownika, aby wejść do domu, podczas gdy inny zawór zamyka drogę do ciepłego powietrza ze skraplacza cewki. Po wybraniu trybu ogrzewania dzieje się odwrotnie. ZA termostat który steruje pompą ciepła musi mieć dedykowaną końcówkę (oznaczoną jako O lub B) dla zaworu zmiany kierunku.

W przypadku stosowania w wymuszonym obiegu powietrza System HVAC, wężownice pompy ciepła są umieszczone wewnątrz kanału powietrza nawiewanego, a ciepłe lub chłodne powietrze jest cyrkulowane przez dmuchawę w zależności od potrzeb, podczas gdy powietrze z drugiego zestawu wężownic jest wydmuchiwane na zewnątrz. Bezkanałowy system mini-split, który wygląda i działa jak klimatyzator ścienny, jest podłączony do jednostki zewnętrznej (w której znajduje się sprężarka) i działa tak samo jak cały dom system. Może służyć do ogrzewania i chłodzenia poszczególnych pomieszczeń.

Zalety i wady pompy ciepła

Pompa ciepła zużywa energię elektryczną, więc nie jest urządzeniem neutralnym pod względem emisji dwutlenku węgla, ale zużywa znacznie mniej energii elektrycznej niż grzejnik rezystancyjny. Możesz nawet zwiększyć wydajność, instalując jednostkę z dwoma źródłami, która czerpie ciepło zarówno z powietrza zewnętrznego, jak i gruntu. Inne zalety to:

• Wymaga mniej konserwacji niż inne rodzaje domowych systemów grzewczych. Jest prawie tak łatwy w utrzymaniu jak lodówka, chociaż wężownice parownika mogą czasami zamarzać i zakłócać działanie urządzenia, a filtry powietrza wymagają regularnego serwisowania.

• W przeciwieństwie do pieca spalinowego, pompa ciepła nie może uwalniać toksycznych gazów spalinowych do domu. Nie ma to znaczącego wpływu na jakość powietrza w pomieszczeniach, a nawet może być korzystne, ponieważ nie wysuszyć powietrze jak piec.

• Pompa ciepła może zaspokoić zarówno potrzeby związane z ogrzewaniem, jak i chłodzeniem. W chłodniejszym klimacie można go połączyć z innym rodzajem systemu grzewczego, aby zapewnić dodatkowe ciepło zimą, a latem działać jako samodzielny system chłodzenia.

Koszt zakupu pomp ciepła wynosi od 800 do 4500 USD w zależności od wielkości, a instalacja systemu HVAC pompy ciepła może kosztować od 1200 do 3500 USD w zależności od ilości potrzebnych przewodów. Pompy ciepła wodne i gruntowe są droższe w instalacji, chociaż część kosztów instalacji można zrekompensować niższymi kosztami energii, ponieważ te pompy ciepła są tak energooszczędne.

Stosunkowo wysoki koszt nowej pompy ciepła to nie jedyna wada:

• Nie wszędzie działają. Najlepiej nadają się do klimatu umiarkowanego.

• Trwają średnio około 15 lat. Nie trwa to tak długo, jak piece gazowe, które zwykle trwają 20 lat lub dłużej.

• Używają chłodziwo, i jak dotąd nie opracowano czynnika chłodniczego, który byłby w 100% bezpieczny dla środowiska. Jeśli coś pójdzie nie tak z układem chłodniczym, zgodnie z prawem musi być on serwisowany przez licencjonowanego technika.

• Powietrze z systemu HVAC pompy ciepła wieje trochę chłodniej niż z pieca, co dla niektórych jest niewygodne.