Введение
Как видите, тепловые насосы являются одним из основных вариантов систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Они могут обеспечивать как охлаждение, так и обогрев летом и зимой соответственно.
Существуют различные варианты тепловых насосов. Не каждый тип теплового насоса может подойти вам, исходя из ваших потребностей.
Здесь мы сравним тепловой насос с воздушным источником тепла и геотермальный тепловой насос. Это два основных типа тепловых насосов, которые вы можете найти сегодня.
Вы узнаете о существенных различиях между этими двумя типами тепловых насосов. Вы также узнаете о значении, функциях, преимуществах и недостатках обоих вариантов тепловых насосов.
И наконец, мы расскажем о некоторых важных моментах, которые помогут вам сделать выбор в пользу одного из них.
Понятие о тепловых насосах
Тепловые насосы - это механические устройства, которые переносят тепло из одного места в другое. Они работают от электричества и используют холодильный цикл для транспортировки тепла.
В отличие от обычных систем отопления, сжигающих ископаемое топливо, тепловые насосы не вырабатывают тепловую энергию. Они обеспечивают охлаждение и обогрев, что делает их универсальным вариантом для домовладельцев.
Летом устройство забирает тепловую энергию из воздуха в помещении и выбрасывает ее наружу. Благодаря этому в вашем доме будет комфортно и прохладно даже в жаркие, знойные дни.
В холодную погоду тепловой насос работает в обратном направлении. Он перекачивает тепловую энергию из наружного воздуха или грунта (в зависимости от типа). Затем он переносит тепло в помещение.
Этот процесс является энергоэффективным, поскольку устройство перемещает тепловую энергию, а не создает ее. Помимо охлаждения и отопления, при правильной настройке он также нагревает воду, особенно для бытового использования.
Геотермальные системы и системы с воздушными источниками - в чем разница?
Как уже говорилось, существует два основных типа тепловых насосов. Это тепловые насосы с грунтовыми источниками (GSHPs) и тепловые насосы с воздушными источниками (ASHPs).
Оба варианта тепловых насосов являются экологически чистыми и энергосберегающими технологиями. Тем не менее, между ними есть некоторые существенные различия, которые вы должны знать.
| Вариант с тепловым насосом | Тепловой насос с грунтовым источником или геотермальный тепловой насос | Тепловой насос с воздушным источником тепла |
| Стоимость | От $10000 до $30000 | От $3500 до $20000 |
| Требования к пространству | Необходимо больше места | Требуется меньше места |
| Эффективность | Более эффективный | Как правило, менее эффективные |
| Продолжительность жизни | До 25 лет для внутренних блоков; более 50 лет для подземного контура. | От 15 до 25 лет |
| Стимулы | Доступно | Доступно |
Давайте более подробно рассмотрим различия между двумя вариантами тепловых насосов.
Стоимость
В целом, затраты на установку GSHP выше, чем на установку ASHP.
Причиной тому являются дополнительные внешние компоненты, необходимые для установки GSHPs. Для установки контура заземления подрядчикам приходится копать землю, что требует использования тяжелой техники. Установка ASHP менее трудоемка и требует меньше времени.
Таким образом, ожидаемые затраты на установку GSHP составляют от $10000 до $30000. Иногда они могут достигать $50000, в зависимости от вашего объекта.
И наоборот, стоимость ASHPs составляет от $3500 до $6000 за каждую внутреннюю головку для бесканальных систем. Для систем с центральным воздуховодом стоимость составляет от $12000 до $20000.
Требования к пространству
Требование к площади - важнейший фактор, который необходимо учитывать при выборе теплового насоса. GSHPs требуют больше места, чем ASHPs.
У ASHPs каждая часть находится над землей и прокладывается рядом с домом или зданием. Поэтому они занимают меньше места.
В отличие от GSHPs, для установки элементов контура заземления требуется выкопать землю. Кроме того, они имеют дополнительные наружные элементы. Кроме того, установка GSHPs может потребовать внесения некоторых изменений в ландшафт вашего участка.
Таким образом, тепловые насосы с воздушным источником тепла подходят для домов без больших дворов.
Эффективность
Как уже говорилось, тепловые насосы относятся к экологически чистым и эффективным технологиям. Если сравнивать GSHPs и ASHPs по эффективности, то GSHPs - победитель.
Тепловые насосы с воздушным источником тепла могут достигать эффективности отопления около 400%. Таким образом, на каждые 100 кВт (киловатт) потребляемой электроэнергии они обеспечивают 400 кВт тепловой энергии.
GSHPs могут обеспечить эффективность до 600%. По сравнению с тепловыми насосами с воздушным источником тепла они могут снизить потребление энергии на 25-50%.
Кроме того, GSHPs экономят до 70% на счетах за отопление по сравнению с системами, работающими на ископаемом топливе. Для тепловых насосов с воздушным источником эта цифра составляет до 60%. Тем не менее, эффективность ASHPs может снижаться в экстремально холодных погодных условиях.
Продолжительность жизни
Геотермальные тепловые насосы обычно имеют более длительный срок службы, чем тепловые насосы с воздушными источниками. Основные части GSHP находятся внутри вашего дома или под землей.
ASHP больше подвержены воздействию погодных и внешних условий и быстрее выходят из строя.
Обычный срок службы большинства ASHPs составляет от 15 до 25 лет. В то время как срок службы внутренних блоков GSHPs может составлять 25 лет. Обратите внимание, что контур заземления GSHP (проходящий под землей) может сохраняться более 50 лет.
Стимулы
При установке GSHPs или ASHPs вы можете получить налоговые льготы или скидки. Это поможет снизить первоначальные затраты.
Давайте рассмотрим США. Здесь вы можете получить налоговый вычет в размере 30% от стоимости вашего подходящего теплового насоса. В период с 2023 по 2033 год он может достигать $2000 в год через "Кредит на повышение энергоэффективности дома". Это стало возможным в соответствии с законом о снижении инфляции (IRA). Этот закон также распространяется на субсидии до $8000 на тепловые насосы, предоставляемые штатами.
Вы также можете получить более высокие льготы, если установите геотермальную систему. Такие домовладельцы, которые ее устанавливают, имеют право на получение ITC (инвестиционного налогового кредита). Вы можете заявить 30% расходов на установку GSHP в качестве федерального налогового кредита. Это касается установки такой системы в период с 2022 по 2032 год.
Что такое тепловой насос с воздушным источником тепла?
Как уже говорилось, ASHP - это механическое устройство. Он переносит тепловую энергию из наружного воздуха внутрь вашего дома или наоборот.
Зимой он забирает тепловую энергию из наружного воздуха и обогревает ваш дом. Обратите внимание, что холодный воздух снаружи все еще обладает тепловой энергией, которую использует устройство. Летом работа происходит в обратном направлении - устройство забирает тепло из дома. Это приводит к охлаждению дома.
ASHPs могут быть бесканальными или канальными. Помимо охлаждения и отопления, они могут генерировать горячую воду.
Существует два основных варианта ASHPs. Тепловые насосы типа "воздух-воздух" только нагревают или охлаждают ваш дом, но не обеспечивают горячей водой.
Тепловые насосы "воздух-вода" улавливают тепло из наружного воздуха и используют его для двух целей. Они обеспечивают отопление и горячую воду внутри дома.
Как работает тепловой насос с воздушным источником тепла?
Ранее мы описали два типа ASHP. Оба варианта - "воздух-воздух" и "воздух-вода" - получают тепловую энергию из наружного воздуха. Это возможно благодаря наружному блоку, который работает как холодильник, но в обратном направлении.
Оба типа ASHP имеют схожие режимы работы, за исключением нескольких отличий.
Давайте обсудим работу обоих вариантов ASHP:
Работа теплового насоса "воздух-воздух
Важнейшими компонентами таких тепловых насосов являются хладагенты и компрессоры.
В режиме обогрева холодный жидкий хладагент отбирает тепловую энергию у наружного блока. Затем хладагент превращается в холодный газ.
Затем компрессор сжимает холодный газ. Это повышает давление и температуру холодного газа.
Затем "горячий" газ проходит через змеевик конденсатора. В результате тепловая энергия высвобождается в системе отопления дома.
После этого хладагент охлаждается и снова переходит в жидкое состояние. Таким образом, он снова готов к началу цикла.
Этот процесс переносит тепло из наружного воздуха в ваш дом даже в холодные дни. В дальнейшем этот процесс может быть изменен на обратный, чтобы охладить воздух внутри помещения.
Работа теплового насоса "воздух-вода
Тепловой насос "воздух-вода" работает по аналогичному принципу. Но вместо воздуха он нагревает воду.
Это позволяет устройству обогревать помещения с помощью радиаторов или теплых полов. Он также обеспечивает горячее водоснабжение дома. Таким образом, он может полностью удовлетворить потребности вашего дома в отоплении.
Тепловой насос "воздух-вода" не имеет функции обратного охлаждения, как тепловой насос "воздух-воздух".
Преимущества и недостатки тепловых насосов с воздушным источником тепла
Давайте разберемся в некоторых положительных и отрицательных сторонах тепловых насосов с воздушным источником тепла. К ним относятся:
Преимущества
- Тепловые насосы с воздушным источником тепла можно установить практически в любом месте. Они идеальны, если у вас небольшой двор или вы живете в городе.
- ASHPs экономичнее и проще в установке, чем их геотермальные аналоги. Именно поэтому многие домовладельцы выбирают ASHPs.
- ASHP менее сложны в обслуживании, чем GSHP. Это связано с тем, что их ремонт и обслуживание более просты и менее затратны. Кроме того, у них нет подземных элементов.
- Для установки ASHPs не нужно копать землю во дворе. Кроме того, они гораздо более гибкие и настраиваемые в том месте, где вы их устанавливаете.
Недостатки
- Тепловые насосы с воздушным источником тепла действительно отличаются высокой эффективностью и надежностью. Но в этой области они уступают геотермальным аналогам.
- Тепловые насосы с воздушным источником тепла могут прослужить около 15-25 лет. Но это не так долго, как у их геотермальных аналогов.
- Зимой ASHPs полагаются на тепловую энергию наружного воздуха. Таким образом, они могут испытывать трудности в условиях чрезмерно холодной погоды.
- ASHPs могут быть не очень эффективны в домах, которые не полностью изолированы.
Что такое геотермальный тепловой насос?
Геотермальный тепловой насос обычно называют тепловым насосом, связанным с землей, или тепловым насосом с грунтовыми источниками. Он использует почти равномерную температуру земли (около 55 °F), находящуюся на глубине нескольких футов под поверхностью. Такой температуры достаточно для того, чтобы GSHP охлаждал и обогревал ваш дом. Он также может подавать горячую воду в здания.
Зимой такой тепловой насос переносит тепло из земли в здание. Летом этот процесс происходит в обратном направлении.
Вы видите, что, особенно зимой, температура грунта постоянно теплее окружающего воздуха. Это позволяет GSHP обеспечивать надежное отопление в холодные месяцы.
GSHPs - одна из самых эффективных технологий охлаждения, отопления и нагрева воды.
Как работает геотермальный тепловой насос?
Тепловой насос с грунтовым источником состоит из трех основных частей:
- Теплообменник или грунтовый контур: Горизонтальный или вертикальный контур из труб, проложенный под землей.
- Тепловой насосный агрегат: Внутренний тепловой насосный агрегат, соединенный с контуром грунта
- Распределительная система: Эта система обеспечивает комфортную температуру внутри помещений
Операция
Грунтовый контур переносит тепло между землей и поверхностью. Это возможно благодаря жидкости на основе воды, которая течет по трубам.
В теплое время года тепло поступает в теплообменник из теплого воздуха здания. Затем оно переходит в жидкость. При движении тепловой энергии по трубам она рассеивается в почве, камнях и грунтовых водах.
Зимой тепловая энергия теплого грунта повышает температуру жидкости. Затем жидкость переносит эту тепловую энергию к тепловому насосу. В результате воздух внутри здания нагревается. Это означает, что зимой работа насоса происходит в обратном направлении по сравнению с летом.
Преимущества и недостатки геотермальных тепловых насосов
Геотермальные тепловые насосы имеют множество преимуществ и недостатков. Вот некоторые из них, заслуживающие внимания:
Преимущества
- GSHPs более эффективны и стабильны в работе, чем ASHPs. Это связано с тем, что температура под землей более устойчива, чем температура воздуха. Температура воздуха может сильно отличаться, особенно зимой.
- GSHPs потенциально более долговечны, чем ASHPs. Это связано с тем, что подземные части GSHPs живут дольше.
- GSHPs не зависят от внешнего воздуха. Таким образом, это повышает их эффективность в экстремально холодную погоду.
- Поскольку они устанавливаются под землей, GSHPs производят меньше шума, чем ASHPs.
Недостатки
- Геотермальные тепловые насосы очень дороги. Их стоимость может быть в два раза выше, чем у тепловых насосов с воздушным источником тепла. Причина - дополнительные трудозатраты и материалы, необходимые для установки. Стоимость дорогостоящей геотермальной системы может достигать $45000 и более.
- Такие тепловые насосы требуют вскапывания и бурения газона. Это может повредить ландшафтный дизайн и траву.
- Для установки GSHPs требуется больше места на улице, чем для ASHPs.
- На эффективность GSHP может повлиять тип почвы на участке. Например, песчаная почва может несколько снизить эффективность.
Что выбрать?
При выборе GSHP или ASHP вы можете руководствоваться следующей таблицей:
| Вам следует выбрать тепловой насос с грунтовым источником, если: | Вам следует выбрать тепловой насос с воздушным источником тепла, если: |
| У вас есть большое открытое пространство для установки необходимых подземных компонентов. | У вас нет достаточной площади для установки GSHP. Или вы не хотите ломать свой двор. |
| Вам нужен самый энергоэффективный тепловой насос, и вы готовы сделать большие инвестиции. | Вам нужна энергоэффективность и комфорт теплового насоса, но по более низкой цене. |
| Вы живете в очень холодном климате и хотите приобрести высокоэффективный прибор. Он должен работать наилучшим образом даже при очень низких температурах (ниже -13°C). | Вы живете в местности, где не так часто бывают экстремально низкие температуры (ниже -13°C). |
| Вам нужен тепловой насос с наибольшим сроком службы, независимо от цены. | Вы хотите получить все преимущества теплового насоса без особых неудобств. |
Заключение
Вы, должно быть, уже получили достаточное представление о сравнении GSHPs и ASHPs.
Мы подробно рассмотрели функционирование, плюсы и минусы обоих вариантов тепловых насосов. Мы также рассмотрели различия между GSHPs и ASHPs и то, что вам следует выбрать.
Установив GSHP или ASHP, вы сможете сэкономить на расходах на охлаждение и отопление. Тем не менее, это в первую очередь зависит от вашего бюджета, требований и приоритетов дома или здания.