У сфері технологій опалення та охолодження теплові насоси стали високоефективним та екологічно чистим рішенням. Вони широко використовуються в житлових, комерційних та промислових приміщеннях для забезпечення функцій як опалення, так і охолодження. Щоб по-справжньому зрозуміти цінність та роботу теплових насосів, важливо заглибитися в їхні принципи роботи та концепцію коефіцієнта перетворення (COP).
Принципи роботи теплових насосів
Основна концепція
Тепловий насос – це, по суті, пристрій, який передає тепло з одного місця в інше. На відміну від традиційних систем опалення, які генерують тепло за допомогою горіння або електричного опору, теплові насоси переміщують існуюче тепло з холоднішої зони до теплішої. Цей процес схожий на те, як працює холодильник, але навпаки. Холодильник витягує тепло зсередини та віддає його в навколишнє середовище, тоді як тепловий насос витягує тепло з зовнішнього середовища та віддає його в приміщення.
Холодильний цикл
Робота теплового насоса базується на холодильному циклі, який включає чотири основні компоненти: випарник, компресор, конденсатор і розширювальний клапан. Ось покрокове пояснення того, як ці компоненти працюють разом:
- ВипарникПроцес починається з випарника, який розташований у прохолоднішому середовищі (наприклад, зовні будинку). Холодоагент, речовина з низькою температурою кипіння, поглинає тепло з навколишнього повітря або землі. Поглинаючи тепло, холодоагент перетворюється з рідкого на газоподібний стан. Ця фазова зміна є вирішальною, оскільки дозволяє холодоагенту переносити значну кількість тепла.
- КомпресорГазоподібний холодоагент потім потрапляє до компресора. Компресор підвищує тиск і температуру холодоагенту шляхом його стиснення. Цей крок є важливим, оскільки він підвищує температуру холодоагенту до рівня, вищого за бажану температуру в приміщенні. Тепер холодоагент під високим тиском і високою температурою готовий вивільняти своє тепло.
- КонденсаторНаступний крок стосується конденсатора, який розташований у теплішому середовищі (наприклад, усередині будинку). Тут гарячий холодоагент під високим тиском віддає своє тепло навколишньому повітрю або воді. Коли холодоагент віддає тепло, він охолоджується та перетворюється з газоподібного стану на рідкий. Цей фазовий перехід вивільняє велику кількість тепла, яке використовується для обігріву внутрішнього простору.
- Розширювальний клапанЗрештою, рідкий холодоагент проходить через розширювальний клапан, що знижує його тиск і температуру. Цей крок готує холодоагент до повторного поглинання тепла у випарнику, і цикл повторюється.
Коефіцієнт корисної дії (COP)
Визначення
Коефіцієнт перетворення (КП) – це показник ефективності теплового насоса. Він визначається як відношення кількості тепла, що подається (або відводиться), до кількості споживаної електроенергії. Простіше кажучи, він показує, скільки тепла може виробити тепловий насос на кожну одиницю використаної ним електроенергії.
Математично, COP виражається як:
COP=Споживана електрична енергія (Вт)Віддане тепло (Q)
Коли тепловий насос має коефіцієнт перетворення (COP) 5,0, він може значно зменшити рахунки за електроенергію порівняно з традиційним електричним опаленням. Ось детальний аналіз та розрахунок:
Порівняння енергоефективності
Традиційне електричне опалення має коефіцієнт ефективності (COP) 1,0, що означає, що воно виробляє 1 одиницю тепла на кожен 1 кВт⋅год спожитої електроенергії. Натомість тепловий насос із COP 5,0 виробляє 5 одиниць тепла на кожен 1 кВт⋅год спожитої електроенергії, що робить його набагато ефективнішим за традиційне електричне опалення.
Розрахунок економії на електроенергії
Припускаючи потребу у виробництві 100 одиниць тепла:
- Традиційне електричне опаленняПотрібно 100 кВт·год електроенергії.
- Тепловий насос з COP 5.0Потрібно лише 20 кВт⋅год електроенергії (100 одиниць тепла ÷ 5,0).
Якщо ціна електроенергії становить 0,5 євро за кВт⋅год:
- Традиційне електричне опаленняВартість електроенергії становить 50 євро (100 кВт·год × 0,5 євро/кВт·год).
- Тепловий насос з COP 5.0Вартість електроенергії становить 10 євро (20 кВт·год × 0,5 євро/кВт·год).
Коефіцієнт заощаджень
Тепловий насос може заощадити 80% на рахунках за електроенергію порівняно з традиційним електричним опаленням ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Практичний приклад
У практичних застосуваннях, таких як гаряче водопостачання, припустимо, що щодня потрібно нагрівати 200 літрів води від 15°C до 55°C:
- Традиційне електричне опаленняСпоживає приблизно 38,77 кВт⋅год електроенергії (за умови теплового ККД 90%).
- Тепловий насос з COP 5.0Споживає приблизно 7,75 кВт⋅год електроенергії (38,77 кВт⋅год ÷ 5,0).
За ціною електроенергії 0,5 євро за кВт⋅год:
- Традиційне електричне опаленняДобова вартість електроенергії становить близько 19,39 євро (38,77 кВт·год × 0,5 євро/кВт·год).
- Тепловий насос з COP 5.0Добова вартість електроенергії становить близько 3,88 євро (7,75 кВт·год × 0,5 євро/кВт·год).
Орієнтовна економія для середньостатистичних домогосподарств: теплові насоси проти опалення природним газом
На основі галузевих оцінок та тенденцій цін на енергоносії в Європі:
| Елемент | Опалення природним газом | Опалення тепловим насосом | Очікувана річна різниця |
| Середньорічна вартість енергії | 1200–1500 євро | 600–900 євро | Економія приблизно €300–€900 |
| Викиди CO₂ (тонни/рік) | 3–5 тонн | 1–2 тонни | Зменшення приблизно на 2–3 тонни |
Примітка:Фактична економія залежить від національних цін на електроенергію та газ, якості ізоляції будівель та ефективності теплового насоса. Такі країни, як Німеччина, Франція та Італія, як правило, демонструють більшу економію, особливо за наявності державних субсидій.
Тепловий насос Hien R290 EocForce серії 6-16 кВт: моноблочний тепловий насос повітря-вода
Основні характеристики:
Функціональність «все в одному»: опалення, охолодження та гаряче водопостачання
Гнучкі варіанти напруги: 220–240 В або 380–420 В
Компактний дизайн: компактні блоки 6–16 кВт
Екологічно чистий холодоагент: зелений холодоагент R290
Тиха робота: 40,5 дБ(А) на відстані 1 м
Енергоефективність: SCOP до 5,19
Екстремальні температурні характеристики: Стабільна робота при –20 °C
Вища енергоефективність: A+++
Розумне керування та готовність до фотоелектричних систем
Функція захисту від легіонели: максимальна температура води на виході 75ºC
Час публікації: 10 вересня 2025 р.