5 врста топлотних пумпи за кућно грејање и хлађење

Ако размишљате о а систем топлотне пумпе уместо традиционалне пећи (или котла) и клима уређаја за грејање и хлађење дома, имат ћете неколико врста топлотних пумпи између којих можете да изаберете. Топлотне пумпе се разликују од традиционалних система за грејање / хлађење јер су дизајниране да премештају топлоту споља у затворену (или обрнуто), а не да генеришу топлоту. Из тог разлога, они су знатно енергетски ефикаснији од система за сагоревање горива, али имају ограничења, јер можда неће радити добро у изузетно топлој или хладној клими.

У оквиру овог општег принципа кретања топлоте, различите врсте топлотних пумпи се разликују у дизајну, а неке се разликују користећи спољашњи ваздух као извор топлоте, а други користећи земљу или тело воде као топлоту извор.

1. Топлотне пумпе са ваздушним извором

Принцип рада топлотне пумпе са извором ваздуха прилично је сличан раду централног клима уређаја, прозорског клима уређаја или чак фрижидера. Сви ови уређаји преносе топлоту по принципу по коме се течност која се шири у гас хлади (на исти начин тај зној који испарава са ваше коже обезбеђује хлађење), док се исти гас загрева док се поново компримује у течност. Петље цеви напуњене хемијским расхладним средством и покретане механичким компресорима и експандерима контролишу како и где се течност шири у гас и компримује назад у течност.

Разлика између стандардног клима уређаја или фрижидера и ан топлотна пумпа са извором ваздуха је да је топлотна пумпа реверзибилна тако да механизам може или пренос топлоте у затвореном простору на отвореном (циклус хлађења) или пренос спољне топлоте у унутрашњост (када ради као грејач). Конвенционални клима уређај је, с друге стране, једноставна једносмерна топлотна пумпа дизајнирана да апсорбује само унутрашњу топлоту и избацује је напоље.

Топлотне пумпе са извором ваздуха су најчешћи облик топлотне пумпе за системе грејања / хлађења у становима. Првобитно су неке топлотне пумпе са извором ваздуха, посебно системи који се раздвајају, првенствено били системи за хлађење и нису били толико ефикасни за обезбеђивање топлоте у регионима са продуженим подмрзавањем температуре. Међутим, данашњи системи топлотних пумпи са извором ваздуха нуде одрживу алтернативу електричним пећима или подни грејни системи на температурама до нула степени Фахренхеита. У режиму грејања, топлотне пумпе са извором ваздуха могу бити отприлике 50 одсто јефтиније од грејања куће електричним грејањем на дасци или електричном пећи на присилни ваздух. Топлотне пумпе са извором ваздуха су такође нешто ефикасније од традиционални клима уређаји при уклањању влаге из куће.

Топлотне пумпе извора ваздуха са системом пухања са присилним ваздухом обично коштају од 4.000 до 8.000 долара за инсталирање. То је знатно више од просечног трошка замене пећи на ваздух, али уштеда енергије брзо ће надокнадити додатну инвестицију. У поређењу са електричном пећи на присилни ваздух, топлотне пумпе штеде 30 до 70 процената на оперативним трошковима, а плаћају се у року од пет до 12 година.

Дуцтлесс Минисплит топлотне пумпе

Веома популаран облик топлотне пумпе са извором ваздуха за становање обично се описује као безводна, или минисплит систем. Ови системи функционишу помоћу две механичке јединице: спољне компресорске / кондензаторске јединице и једне или више унутрашњих јединица за обраду ваздуха које садрже испаривач. Ручници за ваздух су обично правоугаоне кутије које се налазе на зиду или плафону. Пластичне цеви носе расхладно средство од компресора до вентилатора ваздуха, који може бити удаљен чак 50 стопа. Минисплит топлотне пумпе такође укључују одводну линију како би се кондензована влага могла одводити на отвореном и захтевају електрични кабловски прикључак за напајање унутрашњег (их) уређаја (а) за ваздух и спољног компресора.

У режиму хлађења, топлота се апсорбује унутар куће док се расхладно средство шири унутар завојница унутар јединице за обраду ваздуха. Затим се та топлота ослобађа како расхладно средство тече ка спољној јединици и компримује се. Ово је прилично слично начину на који стандард клима уређај за прозоре ради, осим што се компоненте компресора и испаривача могу налазити на прилично великој удаљености. Минисплит су такође много тиши од прозорских клима уређаја. Минисплит топлотна пумпа је реверзибилна тако да током хладних дана јединице могу да апсорбују топлоту из спољног ваздуха и испуштају је у затвореном простору.

Минисплит системи су одлични за накнадну уградњу у дом без постојећих канала, као што је дом са а парни или вреловодни котао и радијатори. Ово вам омогућава да додате клима уређај у кућу у којој је непрактично додавати канале за а систем присилног ваздуха, и има додатну предност пружања извора топлоте за ублажавање оптерећења котла или пећи.

Ови системи нуде велику флексибилност, јер један спољни компресор / кондензатор може служити колико год четири јединице за руковање ваздухом у затвореном, свака делује као посебна зона са својим термостатом и контролер. Цев која помера расхладно средство између спољне и унутрашње компоненте захтева само 3-инчну рупу у зиду, а с обзиром на то да не постоји канал за зрачење топлотне енергије, то су врло ефикасни системи који су и до 30 процената ефикаснији од централних клима уређаја са присилним ваздухом, који губе знатну количину енергије због проласка канала кроз зидове или поткровља.

Негативна страна је што је уградња минисплита скупља од компресора централног клима уређаја који користи присилни ваздух. канала, а потребан им је монтер који је вешт у одабиру праве величине и позиционирању унутрашњих вентилатора за ваздух тачно. Превелик систем или онај где су ваздушни уређаји за грејање лоше постављени биће скуп за рад.

Према националној статистици, мини-сплит систем је отприлике 30 процената скупљи за инсталирање од традиционалног каналског система за нову изградњу, мада може бити приступачнија за накнадне уградње, где уградња нових канала може бити веома добра компликован. Национални просек је око 3.000 до 4.000 УСД за основну миниплит јединицу од 12.000 БТУ са једним затварачем за ваздух у затвореном. Планирајте да потрошите око 1.000 УСД више за сваки додатни уређај за обраду ваздуха у затвореном. Једно национално истраживање показује у просеку 5.600 УСД за професионалну инсталацију минисплит система.

Иако се ово може чинити скупо, током века трајања система можда ћете надокнадити веће трошкове уштедом енергије.

Прозорске топлотне пумпе

Релативно нов улазак у свет топлотних пумпи је топлотна пумпа са прозорским јединицама, који изгледа и ради попут прозорског клима уређаја, са једном важном разликом: реверзибилан је, тако да може или расхладити или загрејати собу. Најмање јединице коштају 500 до 700 долара, док веће јединице са оценом БТУ до 25.000 могу коштати близу 2.000 долара. Ове јединице могу бити добра опција за становнике станова који траже јединицу за хлађење и грејање собе власници кућа који траже начин да обезбеде помоћно хлађење и грејање за нову дограђену просторију или завршену поткровље. Многи водећи произвођачи сада производе ове прозорске јединице за грејање / хлађење, укључујући Амана, ЛГ, Цомфорт Аире и Генерал Елецтриц. Често се продају као „топлотни / хладни клима уређаји“, али дизајн је класичне топлотне пумпе са извором ваздуха.

2. Топлотне пумпе са земаљским извором

Топлотне пумпе са земаљским извором обично раде циркулацијом раствора антифриза / расхладног средства који пролази кроз опсежну петљу цеви закопану у тлу испод линије мраза. Постоје разне методе за извођење ове цеви засноване на логистици градилишта. Као и код система топлотних пумпи са извором ваздуха, антифриз апсорбује и ослобађа топлоту захваљујући циклусу ширења / компресије који диктирају механички компресор, експанзиони вентил и испаривач. Систем сакупља топлоту на једном крају, а ослобађа је на другом. Током зимске грејне сезоне систем апсорбује топлоту из земље и ослобађа је у затвореном; процес је обрнут током летње сезоне хлађења.

Постоји неколико варијација у начину на који су ови системи постављени цевоводом. Системи затворене петље обично користе антифриз који тече кроз заптивени систем цеви, али постоје такође отворени системи који користе подземну воду или воду језера / баре као циркулациону течност кроз закопану цеви. Такви системи су могући само тамо где то дозвољавају локални прописи и квалитет воде.

Топлотне пумпе са земним извором коштају знатно више од осталих врста топлотних пумпи, јер укључују опсежне ископе за извођење подземних цевовода. Очекујте да ћете потрошити 15.000 до 25.000 долара за инсталирање нове топлотне пумпе са подземним цевима. Међутим, они коштају много мање да раде континуирано, што резултира дугорочном уштедом. Поред тога, неки од ових система такође могу грејати воду за блистави подни системи или за славине у кући.

3. Топлотне пумпе са извором воде

Различити облик геотермалне пумпе је онај који користи извор воде, као што је језеро или велико језерце, као извор топлоте. Затворени и запечаћени систем цевовода испуњених расхладним средством петља је најмање 8 стопа испод површине одговарајуће водене површине, а ово језеро или рибњак пружа извор топлоте који систем користи. Попут система са земаљским извором, компресор и испаривач мењају расхладно средство унутар цевовода из гаса у течност за пренос топлота - из воде у кућу за грејну сезону и из куће у воду током хлађења сезона.

Системи извора воде могу бити јефтинији за уградњу, јер није потребно опсежно ископавање да би се цевоводи закопали у земљу, али подлежу многим прописима јер је држање цевовода напуњеног расхладним средством запечаћено и изоловано од воде суштински.

4. Хибридне топлотне пумпе

Постоје стамбени системи за грејање / хлађење који укључују и топлотну пумпу и традиционалне ХВАЦ компоненте са присилним ваздухом. Поред пећи са присилним ваздухом, систем поседује и спољну јединицу топлотне пумпе (обично типа ваздуха) која обавља дужности грејања и хлађења током периода са малим захтевима. Током веома хладних или врло врућих периода активира се традиционални ХВАЦ систем.

Добра опција у екстремним климатским условима је хибридни систем у ситуацијама када систем само са топлотном пумпом можда неће моћи да се носи са дужностима у сваком тренутку. Такође су добра опција када традиционална пећ мора бити електрична, а не природни гас. Грејање само електричном пећи може бити скуп предлог.

5. Апсорпционе топлотне пумпе

Постоји још један мање уобичајен дизајн топлотне пумпе који се не уклапа у категорију извор ваздуха, два геотермална типа или хибридну категорију. Познат као апсорпциона топлотна пумпа, овај дизајн користи циклус апсорпције амонијака и воде да обезбеди грејање и хлађење. На исти начин као и стандардна топлотна пумпа, амонијачно расхладно средство се кондензује у једној завојници да би ослободило топлоту, а затим се његов притисак ослобађа кроз механизам за ширење да би упио топлоту. Када систем апсорбује топлоту из вашег дома, обезбеђује хлађење; када испушта топлоту у унутрашњост вашег дома, обезбеђује грејање.

Разлика у дизајну је у томе што у апсорпционој топлотној пумпи испарени амонијак није директно под притиском компресора, али се уместо тога апсорбује у воду пре него што га релативно стисне пумпа мале снаге. За ослобађање раствореног амонијака из воде на другом крају циклуса, систему је потребан извор топлоте, као што је плински горионик или електрични извор топлоте.

Ови системи су релативно ретки за све осим за највеће стамбене куће. Имају смисла само за домове веће од 4.000 квадратних метара.