Основним обмеженням повітряних теплових насосів є значне зниження продуктивності, коли зовнішня температура досягає діапазону замерзання.
Теплові насоси стають ефективним рішенням для опалення приміщень і кондиціонування повітря, особливо при використанні в системах зі змінним потоком холодоагенту. Вони можуть зрівнятися з найефективнішими системами кондиціонування повітря в режимі охолодження та можуть конкурувати з низькою вартістю опалення за допомогою спалювання, використовуючи лише електроенергію. У порівнянні зі звичайним резистивним нагрівачем, тепловий насос забезпечує економію в діапазоні від 40 до 80 відсотків, залежно від конкретної моделі та умов експлуатації.
У той час як повітряно-повітряні теплові насоси обмінюються теплом безпосередньо із зовнішнім повітрям, грунтові теплові насоси використовують переваги стабільної підземної температури для досягнення вищої ефективності. Враховуючи високу ціну та складні установки наземної системи, теплові насоси повітря-джерело є найпоширенішим варіантом.
Основним обмеженням повітряних теплових насосів є значне зниження продуктивності, коли зовнішня температура досягає діапазону замерзання. Інженери-проектувальники повинні враховувати вплив місцевої погоди при визначенні теплового насоса та переконатися, що система обладнана адекватними засобами для очікуваних найнижчих температур.
Як екстремальний холод впливає на повітряні теплові насоси?
Головною проблемою під час використання повітряного теплового насоса з низькими температурами є контроль накопичення льоду на зовнішніх теплообмінниках. Оскільки пристрій відбирає тепло від зовнішнього повітря, яке вже холодне, волога може легко накопичуватися та замерзати на поверхні його змійовиків.
Незважаючи на те, що цикл розморожування теплового насоса може розтопити лід на зовнішніх теплообмінниках, пристрій не може забезпечити обігрів приміщення, поки триває цикл. Коли температура зовнішнього повітря падає, тепловий насос повинен частіше входити в цикл розморожування, щоб компенсувати утворення льоду, і це обмежує тепло, що надходить до внутрішніх приміщень.
Оскільки ґрунтові теплові насоси не обмінюються теплом із зовнішнім повітрям, на них відносно не впливає температура замерзання. Однак вони вимагають розкопок, які може бути важко виконати під існуючими будівлями, особливо в густонаселених міських районах.
Специфікація повітряних теплових насосів для холодної погоди
При використанні повітряних теплових насосів із температурою замерзання існує два основних способи компенсації втрат тепла під час циклів розморожування:
Додавання резервної системи опалення, як правило, газового пальника або електричного резистивного нагрівача.
Визначення теплового насоса з вбудованими заходами проти накопичення інею.
Резервні системи опалення для повітряних теплових насосів є простим рішенням, але вони, як правило, збільшують вартість володіння системою. Конструктивні міркування змінюються залежно від зазначеного типу резервного опалення:
Електричний резистивний нагрівач працює з тим самим джерелом енергії, що й тепловий насос. Однак він споживає більше струму для даного опалювального навантаження, що вимагає збільшеної потужності проводки. Загальна ефективність системи також падає, оскільки резистивний нагрів набагато менш ефективний, ніж робота теплового насоса.
Експлуатація газового пальника набагато нижча, ніж резистивного нагрівача. Однак для цього потрібні газопостачання та вихлопна система, що підвищує вартість установки.
Якщо система теплового насоса використовує резервне опалення, рекомендовано встановити термостат на помірну температуру. Це мінімізує частоту циклу розморожування та час роботи резервної системи опалення, знижуючи загальне споживання енергії.
Теплові насоси з вбудованими заходами проти холодної погоди
Повітряні теплові насоси від провідних виробників зазвичай розраховані на зовнішню температуру до -4°F. Однак, коли блоки посилені заходами для холодної погоди, їх робочий діапазон може бути нижче -10°F або навіть -20°F. Нижче наведено деякі загальні особливості конструкції, які використовуються виробниками теплових насосів для пом’якшення впливу циклу розморожування:
Деякі виробники включають теплоакумулятори, які можуть продовжувати подачу тепла, коли тепловий насос переходить у цикл розморожування.
Існують також конфігурації теплового насоса, де одна з ліній гарячого холодоагенту циркулює через зовнішній блок, щоб запобігти замерзанню. Цикл розморожування активується лише тоді, коли цього ефекту нагрівання недостатньо.
Якщо в системі теплового насоса використовується кілька зовнішніх блоків, їх можна запрограмувати на вхід до циклу розморожування послідовно, а не одночасно. Таким чином, система ніколи не втрачає свою повну потужність нагріву через розморожування.
Зовнішні блоки також можуть бути оснащені корпусами, які захищають блок від прямого снігопаду. Таким чином, пристрій має працювати лише з льодом, який утворюється безпосередньо на котушках.
Хоча ці заходи не усувають повністю цикл розморожування, вони можуть зменшити його вплив на теплову потужність. Щоб досягти найкращих результатів із системою теплового насоса з повітряним джерелом, першим рекомендованим кроком є оцінка місцевої погоди. Таким чином, адекватна система може бути визначена з самого початку; що простіше та дешевше, ніж модернізація невідповідної установки.
Додаткові заходи для підвищення ефективності теплового насоса
Наявність енергоефективної системи теплового насоса зменшує витрати на опалення та охолодження. Однак саму будівлю також можна спроектувати так, щоб мінімізувати потреби в охолодженні влітку та потреби в опаленні взимку. Огородження будівлі з належною ізоляцією та повітронепроникністю мінімізує потребу в опаленні та охолодженні в порівнянні з будівлею з поганою ізоляцією та багатьма витоками повітря.
Контроль вентиляції також сприяє ефективності опалення та охолодження, регулюючи потік повітря відповідно до потреб будівлі. Коли вентиляційні системи постійно працюють на повному потоці повітря, об’єм повітря, який необхідно кондиціонувати, є більшим. З іншого боку, якщо вентиляцію регулюють відповідно до кількості людей, загальний об’єм повітря, який потрібно кондиціонувати, буде меншим.
Існує широкий спектр конфігурацій опалення та охолодження, які можна використовувати в будівлях. Однак найнижча вартість володіння досягається, коли інсталяція оптимізована відповідно до потреб будівлі.
Стаття Майкла Тобіаса
Посилання: Tobias, M. (nd). Увімкніть файли cookie. Шлях стека. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Якщо ви хочете без проблем із низькою продуктивністю теплових насосів при низькій температурі навколишнього середовища, ми будемо раді представити вам наші повітряні теплові насоси EVI! Замість нормальної температури навколишнього середовища від -7 до 43 градусів C, вони здатні працювати до -25 градусів Цельсія. Не соромтеся звертатися до нас для отримання додаткової інформації!
Час публікації: 16 березня 2022 р