Які відмінності між тепловими насосами з джерелом повітря, водою та землею

вступ

Теплові насоси стали одним із найефективніших і екологічно чистих способів опалення та охолодження будівель, а також забезпечення гарячою водою. Серед різноманітних доступних типів,повітряні теплові насоси (ASHP), водяні теплові насоси (WSHP) і грунтові теплові насоси (GSHP)це три основні варіанти. Кожна з цих систем використовує інше теплообмінне середовище — повітря, воду або землю — для передачі тепла, що робить їх придатними для різних кліматичних умов, місць і застосувань.

У цій статті досліджується ключвідмінності, переваги та найкращі випадки використанняцих трьох типів теплових насосів.

1. Повітряні теплові насоси (ASHP): найпоширеніший і універсальний вибір

Як працюють ASHP

Повітряні теплові насоси забирають тепло з навколишнього повітря та передають його в приміщення для обігріву або зворотного процесу для охолодження. Вони використовують холодоагентний цикл, щоб поглинати тепло з зовнішнього повітря, стискати його для підвищення температури, а потім випускати у внутрішній простір або систему водопостачання.

Переваги АШП

✔Простіше і дешевше встановити– Не потребує підземних труб або доступу до джерела води.
✔Універсальне застосування– Може забезпечити опалення, охолодження та гарячу воду.
✔Підходить для більшості кліматичних умов– Ефективно працює в помірному та теплому кліматі.
✔Нижча початкова вартість– Більш доступні порівняно з тепловими насосами, що працюють на воді та землі.

Обмеження ASHP

• Менш ефективний при сильних холодах– Їх продуктивність знижується при низьких температурах-20°C (-4°F)оскільки в повітрі менше тепла для вилучення.

• Високе споживання енергії взимку– У дуже холодних регіонах може знадобитися резервне опалення.

• Експозиція зовнішнього блоку– Потрібне місце зовні для компресорної установки, яка може бути шумною.

Найкращі випадки використання

🏡 Опалення та охолодження житлових приміщеньпомірний клімат.
🏢 Комерційні будівлі, де встановлення водопровідної чи наземної системи є недоцільним.
🌍 Країни з м'якою зимою, такі якВеликобританія, США (південні штати) і Японія.

2. Водяні теплові насоси (WSHP): ефективні, але потребують водойми

Як працюють WSHP

Водяні теплові насоси працюють подібно до ASHP, але замість вилучення тепла з повітря вони використовуютьрічки, озера, колодязі чи інші водоймияк джерело теплообміну. Оскільки вода підтримує aбільш стабільна температура, ніж повітря, WSHP можуть працювати більш ефективно цілий рік.

Переваги WSHP

✔Вища ефективність, ніж ASHP– Температура води залишається більш стабільною, покращуючи продуктивність.
✔Добре працює як в холодному, так і в жаркому кліматі– Більш стабільний, ніж ASHP, навіть взимку.
✔Потрібно менше зовнішнього простору– Немає потреби у великому зовнішньому блоці, що робить його придатним для міських районів.
✔Нижчі експлуатаційні витрати– Споживає менше електроенергії порівняно з ASHP завдякистабільні температури води.

Обмеження WSHP

• Потрібен доступ до джерела води– Непрактично для нерухомості без річки, озера чи колодязя.

• Більш складний монтаж– Вимагаєдозволиіінженерні роботизабезпечити правильне використання води.

• Потенційні екологічні норми– У деяких регіонах діють обмеження на використання природних джерел води.

Найкращі випадки використання

🏡 Будинки та підприємствапоблизу озер, річок або великих колодязів.
🏭 Потрібні промислові приміщенняпослідовне нагрівання та охолодження.
🏙 Міські райони, де обмежена земля, але є джерело води.

3. Грунтові теплові насоси (GSHP): найефективніші, але дорогі в установці

Як працюють GSHP

Грунтові теплові насоси, також відомі якгеотермальні теплові насоси, відбирають тепло зземлючерез мережу труб, заповнених холодоагентом або водяною сумішшю. Земляпідтримує стабільну температуруцілий рік, зазвичай між10–16°C (50–60°F), що робить GSHP надзвичайно ефективними.

Типи систем ГШП

Єдва основних типиконфігурацій теплового насоса з ґрунтовим джерелом:

1. Системи горизонтальних петель– Труби прокладаються неглибокими траншеями(глибина 1-2 метри)на великій території. Найкраще для будинків свеликі двори.

2. Системи вертикальних петель– Труби бурять глибоко в землю(глибина 50-150 метрів). Найкраще дляменші властивостіде простір обмежений.

Переваги ГШП

✔Найбільш енергоефективний тип теплового насоса– Може досягти aРейтинг ефективності 400-500% (COP 4-5).
✔Працює в екстремальних кліматичних умовах– Забезпечує надійний обігрів навіть ухолодні зими.
✔Менші довгострокові витрати– Вища вартість монтажу, але менші рахунки за електроенергію з часом.
✔Тривалий термін служби– Підземний трубопровід триває50+ років, а теплові насоси останні20–25 років.
✔Екологічно чистий– Значно зменшує викиди вуглецю порівняно з опаленням на викопному паливі.

Обмеження GSHP

• Висока початкова вартість установки– Вимагаєбуріння або земляні роботи, що дорого.

• Потрібно більше місця для горизонтальних петель– Не підходить для власності з обмеженою землею.

• Більш тривалий термін окупності– Початкові інвестиції потребують 5-10 років, щоб окупитися за рахунок енергозбереження.

Найкращі випадки використання

🏡 Велика житлова нерухомістьз місцем для горизонтальних петель.
🏢 Потрібні комерційні будівліпослідовне нагрівання та охолодження.
❄ Де холодний кліматАШП стають менш ефективними взимку.

4. Вибір правильного теплового насоса для ваших потреб

Висновок: який тепловий насос вибрати?

• Виберіть повітряний тепловий насос (ASHP)якщо ви хочетедоступний, простий в установціваріант для помірного клімату.

• Виберіть водяний тепловий насос (WSHP)якщо у вас є доступ до aрічка, озеро чи криницяі хочутьбільш висока ефективністьніж ASHP.

• Виберіть наземний тепловий насос (GSHP)якщо хочешнайефективнішийсистему та готові інвестувати в неївищі початкові витратидля довгострокових заощаджень.

Незалежно від того, який тип ви виберете, теплові насоси є aекономічно ефективним і стійкимрішення для потреб опалення, охолодження та гарячої води, що робить їх чудовою інвестицією для енергосвідомих власників будинків і підприємств.