Принцип работы теплового насоса для отопления дома. Что такое тепловой насос и как он работает

Что такое тепловой насос и как он работает?

Тепловые насосы способны обеспечивать отопление даже при наружной температуре воздуха в -25°C. Тем самым, достигается высокий показатель КПД тепловых насосов – 3-5кВт тепла (или же холода) на 1 кВт электричества, в то время когда у газовых и электрических котлов уровень КПД меньше 1 кВт! Откуда тепловой насос берет тепло, если на улице -25°C? Ответ прост. Из того же воздуха. На самом деле абсолютный 0, это -273 градуса по Цельсию. Все что до этой отметки - тепло. И это тепло можно доставать, накапливать и направлять на нагрев.

Работу воздушного теплового насоса можно сравнить с работой всем знакомого бытового кондиционера. У него так же есть наружный и внутренний блок, только вот воздушный тепловой насос греет не воздух в доме, а воду, которая потом бежит в теплый пол, в радиаторы или же фанкойлы. Так мы и получаем эффективное отопление в нашем доме.

Конструкция теплового насоса на примере модели Mitsubishi Electric

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы бывают разных типов:

тепловой насос «грунт-вода»
тепловой насос «вода-вода»
тепловой насос «вода-воздух»
тепловой насос «воздух-воздух»

Все вышеуказанные виды тепловых насосов в качестве источника энергии для тепла, холода, используют:

Воздух, окружающий нас
Воду из водоемов, или же подземные воды
Грунт

Устройства тепловых насосов разных типов очень схожи между собой, но есть и некоторые отличия. Например, у воздушного теплового насоса во внешнем блоке будут вентиляторы, которые прогоняют уличный воздух через систему. У грунтового теплового насоса будут трубы, схожие со скважиной, которые вкапываются в грунт, и забирают из него тепло для отопления или кондиционирования в доме. У водяного насоса так же будет скважина, через которую вода забирается в тепловой насос и прогоняется через систему для отопления.

Правильно подобрать тепловой насос могут специалисты, которые при расчетах и выборе системы учитывают такие факторы:

Состояние объекта (новое, или же реконструкция)
Физическое расположение объекта (для выбора типа теплового насоса – воздушный, водяной или грунтовой)

Рассматривая различия преимуществ одного вида теплового насоса от других, можно сказать, что воздушный тепловой насос считается более универсальным, так как подойдет для многих типов коттеджей и частных домой. Он так же быстро окупится.

Что касается грунтового теплового насоса – он выглядит более эффективным, однако, такая система дольше окупается из-за стоимости земляных работ (бурения под скважину). В случае, если ваш объект находится вдалеке от комплексных построек, и электричество вам обходится очень дорого, то грунтовой тепловой насос является единственным выходом.

Водяные тепловые насосы применятся в двух случаях: если у вас обилие грунтовых вод (что встречается довольно редко), или же если рядом расположен водоем. Во втором случае, хотим предупредить, что для того чтобы забирать тепло из водоема - нужно использовать специфические теплообменники, которые к тому же довольно часто могут засоряться. Это приведет к уменьшению производительности и дорогому сервисному обслуживанию.

Схема подключения к тепловому насосу различных видов агрегатов для отопления:

Сколько стоит тепловой насос, и какие производители существуют

Стоимость оборудования для коммерческих и частных помещений:

Для помещений площадью 100-150 м/2 - составляет от 2700 до 4500 EUR.
Для помещений площадью 170-280 м/2 - составляет от 4700 до 15000 EUR.
Для помещений 400 м/2 и выше - ИНВИДИУАЛЬНО.

К премиум сегменту можно отнести следующих производителей: Hitachi Yutaki, Mitsubishi Electric, Daikin Altherma, Viessmann, Vaillant

К средне-ценовому сегменту: MyCond, Gree Versati, Cooper&Hunter

Подводя итоги, можно сказать, что идеальным вариантом является использование воздушного теплового насоса. Он прост в монтаже, эксплуатации и довольно быстро окупается.

Преимущества и недостатки тепловых насосов:

Произвести грамотные расчеты, подобрать и купить тепловой насос Вам помогут наши технические специалисты. Звоните по номеру (044) 50-000-53, или же получите бесплатную консультацию на нашем сайте!

ventbazar.stroimdom.com.ua

Как работает тепловой насос для отопления дома

Тепловой насос – универсальный прибор, функционально объединивший в себе характеристики кондиционера, водонагревателя и котла отопления. Этот прибор не использует обычное топливо, для его работы необходимы возобновляемые источники из окружающей среды – энергия воздуха, грунта, воды.

Поэтому тепловой насос сегодня – наиболее экономически выгодный агрегат, поскольку его работа не зависит от стоимости топлива, также экологичный, поскольку источником тепла выступает не электричество или продукты сгорания, а природные источники тепла.

Для лучшего понимания, как работает тепловой насос для отопления дома, стоит вспомнить принцип работы холодильника. Здесь испаряется рабочее вещество, отдавая холод. А в насосе наоборот, оно конденсируется и продуцирует тепло.

Весь процесс работы системы представлен в виде цикла Карно – названного по имени изобретателя. Описать его можно следующим образом. Теплоноситель проходит через рабочий контур – воздушный, земляной, водный, их сочетания, откуда направляется в 1-й теплообменник – испарительную камеру. Здесь он передает накопленное тепло хладагенту, циркулирующему во внутреннем контуре насоса.

Жидкий хладагент поступает в испарительную камеру, где низкие значения давления и температуры (50С) переводят его в газообразное состояние. Следующий этап – переход газа в компрессор и его сжатие. В результате чего температура газа резко возрастает, газ переходит в конденсатор, здесь он обменивается теплом с системой отопления. Охлажденный газ переходит в жидкость, и цикл повторяется.

Работой тепловых насосов для отопления дома можно управлять посредством специально установленных терморегуляторов. Насос автоматически включается при падении температуры среды ниже заданного значения и отключается, если температура превышает заданную отметку. Тем самым прибор поддерживает постоянную температуру в помещении – это одно из преимуществ устройств.

Достоинствами прибора являются его экономичность – насос потребляет небольшое количество электроэнергии и экологичность, или абсолютная безопасность для окружающей среды. Основные преимущества устройства:

Сложная структура насоса определяет его главный недостаток – высокую стоимость оборудования и его монтажа. Для установки прибора необходимо проводить земляные работы в больших объемах.

Работа теплового насоса для отопления дома возможна в широком температурном диапазоне – от -30 до +35 градусов по Цельсию. Наиболее распространены приборы абсорбционные (переносят тепло посредством его источника) и компрессионные (циркуляция рабочей жидкости происходит за счет электроэнергии). Наиболее экономичны абсорбционные устройства, однако они более дорогостоящие и обладают сложной конструкцией.

Классификация насосов по типу источников тепла:

Теплоносителем может выступать:

<div class="advv"> <ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:336px;height:280px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="9935184599"></ins> <script> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); </script> </div>

Насос геотермальный для отопления дома использует тепло грунта, которое он отбирает вертикальными зондами или горизонтальным коллектором. Зонды размещаются на глубине до 70 метров, зонд находится на небольшом удалении от поверхности. Такой тип устройства наиболее эффективен, поскольку у источника тепла довольно высокая постоянная в течение всего года температура. Поэтому необходимо затратить меньше энергии на транспортировку тепла.

Такое оборудование требует больших затрат на установку. Высокой стоимостью отличаются работы по бурению скважин. Кроме того, площадь, отведенная под коллектор, должна быть в несколько раз больше площади отапливаемого дома либо коттеджа. Важно помнить: земля, где находится коллектор, не может использоваться для посадки овощей или плодовых деревьев – корни растений будут переохлаждены.

Водоем – источник большого количества тепла. Для насоса можно использовать незамерзающие водоемы от 3 метров глубиной либо грунтовые воды при их высоком уровне. Реализовать систему можно следующим образом: трубу теплообменника, отягощенную грузом из расчета 5 кг на 1 метр погонный, укладывают на дно водоема. Протяженность трубы зависит от метража дома. Для помещения в 100 м.кв. оптимальная протяженность трубы – 300 метров.

В случае использования грунтовых вод необходимо пробурить две скважины, расположенные одна за другой по направлению грунтовых вод. В первую скважину помещают насос, подающий воду на теплообменник. Во вторую скважину поступает уже охлажденная вода. Это так называемая открытая схема сбора тепла. Ее основной недостаток в том, что уровень грунтовых вод нестабилен и может значительно меняться.

В случае использования воздуха в качестве источника тепла теплообменником выступает радиатор, принудительно обдуваемый вентилятором. Если работает тепловой насос для отопления дома по системе «воздух-вода», пользователь получает преимущества:

Если насос работает по системе «воздух-воздух», теплоноситель для нагрева помещения не используется. Обогрев производится за счет полученной тепловой энергии. Примером реализации такой схемы может служить обычный кондиционер, установленный на режим обогрева. Сегодня все устройства, использующие воздух как источник тепла, – инверторные. В них переменный ток в постоянный преобразуется, обеспечивая гибкое управление компрессором и его работу без остановок. А это увеличивает ресурс устройства.

Тепловые насосы – альтернатива современным системам отопления. Они экономичны, экологичны и безопасны в использовании. Однако высокая стоимость монтажных работ и оборудования на сегодня не позволяют использовать приборы повсеместно. Теперь вы знаете как работает тепловой насос для отопления дома и подсчитав все плюсы и минусы сможете принять решение о его установки.

otopleniesam.ru

Что такое тепловой насос и как он работает?

В связи с постоянным увеличением стоимости коммунальных услуг, многие начали интересоваться альтернативными способами отопления. Наиболее удобным и экономным из них является установка теплового насоса. Это оборудование уже распространено за границей и постепенно становится популярным и в нашей стране.

В этой статье мы попробуем объяснить строение и принцип работы теплового насоса, а также опишем самые востребованные их виды. Тепловой насос воздух-вода купить в Киеве недорого можно, если перейти на сайт https://www.kievkomfort.com.ua/.

Тепловой насос представляет собой специальное устройство, которое может отбирать тепло из окружающей среды и перераспределять его на обогрев дома или подогрев воды. Это происходит с помощью обратного термодинамического цикла. Во время работы тепловой насос потребляет объем энергии, который не превышает или эквивалентен произведенному.

Примечательно, что тепловой насос может извлекать и пускать на обогрев объекта тепло даже из окружающей среды с минусовой температурой. С точки зрения физики все очень просто. Дело в том, что даже при нуле градусов по Цельсию в воздухе есть тепло. Разумеется, его меньше, чем при +30 Со. Тепловой насос извлекает тепло и с его помощью обеспечивает обогрев.

Работа теплового насоса обеспечивается четырьмя основными элементами:

В совокупности эти компоненты помогают производить холод или тепло.

В качестве рабочей жидкости в тепловых насосах выступает специальный хладагент фреон. Это такое химическое вещество, которое понижает температуру объекта и перенаправляет его тепло в рабочую среду. Специфичность этого вещества заключается в том, что оно может закипать как при высоких, так и низких температурах, а также переходить из газообразного в жидкое состояние. Во время такого перехода и происходит поглощение тепла или его отдача.

Классификация тепловых насосов

Существует несколько классификаций тепловых насосов, однако наиболее полезной для потребителя является та, которая основана на источнике получения тепла и конечном его применении.

Согласно этой классификации, тепловые насосы бывают:

Геотермальные – это те, которые нагревают воду в системе отопления с помощью тепла, которое получают из почвы, грунтовых вод или расположенных рядом водоемов.
«Воздух-вода» - с помощью полученного из воздуха на улице тепла нагревает воду в системе отопления.
«Воздух-воздух» - получает тепло из воздуха окружающей среды и перенаправляет его на воздушный обогрев объекта.

На отечественном рынке большой популярностью пользуются воздушные тепловые насосы. Они являются очень доступным источником тепла и занимают 50% рыночной ниши. К тому же они износоустойчивые и могут продолжать работать при температуре -25Со. Если нужно посмотреть тепловые насосы популярного производителя Mitsubishi Electric, а также цены на тепловые насосы – КиевКомфорт предоставит большой каталог продукции.

Для установки того или иного типа теплового насоса важно предусмотреть наличие нужного ресурса на участке. Так, например, при монтаже грунтового (геотермального) необходимо проводить работы по бурению и установке геотермального зонда.

www.segodnia.ru

Что такое тепловой насос и как его применяют для отопления домов? | ЭлектроАС

Дата: 14 января, 2012 | Рубрика: Прочая ИнформацияМетки: Дренажный насос, Тепловой насос

Этот материал подготовлен специалистами компании "ЭлектроАС". Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Нестабильность и непредсказуемость рынка энергоресурсов во многом заставляет страны искать новые нетрадиционные источники получения электрической и тепловой энергии. В частности в Европе и в ряде других развитых страх уже не один десяток лет идет программа по внедрению систем, основанных на принципе теплового насоса. В действительности тепловой насос во многом сродни обычному холодильнику, только его цель не убирать тепло из внутреннего пространства, а наоборот закачивать из вне. Основными элементами любого механизма работающего по данному принципу является: конденсатор, испаритель и компрессор. Система обладает как минимум двумя контурами: один внешний, другой внутренний.

Внешний контур собирает тепло из доступных источников, например таких как: грунт, водоемы, окружающий воздух, промышленные агрегаты, обладающие положительным температурным балансом. На практике количество возможных источников для добычи тепловой энергии может быть куда больше.

С момента изобретения концепции передачи энергии подобным способом Уильмом Томпсоном, он же Кельвин, в 1852 году, ученые и инженеры придумали свыше десятка различных устройств, работающих по всевозможным схемам, циклам и использующих большой спектр теплоносителей. К примеру, вы можете купить тепловой насос в Москве работающий по адсорбционному или сорбционному принципу (посмотреть можно по ссылке http://moskva.tiu.ru/Teplovye-nasosy).

Насколько же эффективна эта система для отопления частных домов и коммерческих зданий? Из технических характеристик можно подчеркнуть, что КПД устройств колеблется от 400% до 700%, т.е. вкладывая 1кВт электрической энергии в итоге вы получаете 4-7 кВт тепловой. Соотношение может показаться очень странным и попросту не реальным, но в действительности никакой ошибки в расчетах нет. Ведь энергия тратиться не на создание, а всего лишь на транспортировку тепла из источника.

Самыми распространенными типами тепловых насосов являются геотермальные установки. Они извлекают потенциальную низкотемпературную энергию и передают ее для дальнейшего использования в целях обогрева зданий. Выделяют два подвида, с глубоким и поверхностным залеганием внешнего контура. По большей части стараются использовать второй вариант, так как он считается менее затратным. Если в качестве источника используется грунтовая вода, то для процесса интенсификации вы можете купить дренажные насос в Москве (посмотреть можно по ссылке http://moskva.tiu.ru/Drenazhnye-nasosy), увеличивающие итоговую отдачу в 2-3 раза.

Целесообразность установки подобных конструкций определяется исходя из трех параметров:- Отпускной цены за углеводородное топливо;- Наличием или отсутствием коммуникация для подвода топлива;- Пониженной отпускной ценой на электроэнергию.В Европе, где стоимость газа для населения превышает 1000 долларов за кубометр, выгода от использования подобных схем очевидна. Однако в России окупаемость аналогичных проектов колеблется в пределах от 7 и более лет.

elektroas.ru

Основные принципы работы теплового насоса

Тепловые насосы обычно используются в домах в качестве приборов, которые легко справляются и с кондиционированием, и с отоплением помещения. Они забирают тепло из улицы и направляют его в жилое помещение, создавая приятный микроклимат.

Существует несколько разновидностей тепловых насосов:

насос с системой грунт-вода;
насос с системой вода-вода;
насос с системой вода-воздух;
насос с системой воздух-воздух.

Общий принцип работы

Все эти устройства имеют различное строение, однако насосы всех типов работают по одной и той же простой схеме. В каждом насосе имеется очень важная деталь — компрессор, от правильной работы которого зависит кондиционирование помещения.

С помощью этой детали тепловой насос может сжимать все рассеянное тепло, имеющее низкий потенциал. Таким образом, весь холодный воздух или холодная вода сжимается в компрессоре и за счет этого сжатия поднимает свою температуру.

Чтобы было понятно, как именно работает это устройство, нужно рассмотреть элементарный пример.

Точно известно, что литр воды, которая имеет температуру +1°С, содержит в себе примерно 4 кДж тепловой энергии. Такое же количество энергии имеет 100 г воды при температуре +10°С.

Именно это физическое свойство воды помогает объяснить большой коэффициент полезного действия теплового насоса.

Если это устройство может нагреть воду до температуры 60 °С, это вовсе не означает, что все это время для нагревания тратится электрическая энергия.

Тепловые насосы тратят электрическую энергию только во время сжатия влаги или воздуха и во время непосредственного переноса тепла. Можно сказать, что помещение получает тепло совершенно бесплатно.

Насосы такого типа дают примерно 10 КВт тепловой энергии, потратив при этом всего лишь 1,5-2,5 кВт/час электрической энергии.

Как это выглядит на практике. Практически на каждом участке с постройкой можно обнаружить грунтовые воды. Как правило, такая вода имеет температуру около 10 °С.

После сжатия этой воды в компрессоре на выходе можно получить воду с температурой 60 °С, причем сама жидкость не поддается сжатию, сжимается только химическое вещество, которое является посредником в этой системе.

Обычно используются фреоны, так как они достаточно чувствительны ко всем температурам. Эти химические вещества очень легко и быстро забирают тепло из грунтовой воды при помощи испарителя, и таким же образом хорошо отдают все полученное тепло на отопительный контур через систему конденсаторов.

Фактически, во время работы теплового насоса задействован обратный цикл Карно

Из чего состоит?

Еще со школьных лет многие помнят, что цикл Карно является обратимым процессом, в основе которого лежат два адиабатических и два изотермических процесса.

В этой системе выполняется механическая работа и обмен тепловой энергией с двумя емкостями, имеющими различные температуры.

Один из них имеет большую температуру и, соответственно, называется нагревателем, а другой называют холодильником. То же самое можно наблюдать и в тепловых насосах.

Внутренняя часть теплового насоса состоит из следующих элементов:

конденсатора;
испарителя;
капилляра;
компрессора, который работает с использованием электрической энергии.

Кроме этих деталей, каждый насос состоит из управляющего терморегулятора и хладагента. Последний циркулирует в системе газ с определенными химическими и физическими свойствами, способствующими работе насоса.

Как именно работает?

С помощью капиллярного отверстия под большим давлением хладагент быстро поступает в испаритель. На этом участке происходит простой физический процесс испарения, так как в испарителе уровень давления значительно уменьшается.

Во время этого процесса химическое вещество, которое является хладагентом, начинает забирать тепло из внутренних стенок испарителя, а он, в свою очередь, забирает тепло у грунта или воды.

За счет этого процесса испаритель постоянно охлаждается и не требует дополнительных устройств для этого процесса.

Компрессор забирает в себя хладагент, который попадает в него из испарителя, и сжимает его. Сжатый хладагент быстро нагревается и выталкивается в конденсатор, где он очень быстро отдает все набранное тепло на отопительный контур.

В итоге вещество, выступающее хладагентом, становится жидким и процесс начинается заново.

Следует заметить, что когда температура помещения приходит в норму и его больше не нужно отапливать, то тепловой насос перестает работать и не использует электрическую энергию впустую.

Как только температура в доме начнет падать, насос снова начнет работать, совершая обратный цикл Карно.

Как теперь уже стало ясно, использование тепловых насосов предназначено для перекачивания рассеянной тепловой энергии как воды, так и земли, и даже воздуха в тепло, обладающее высоким потенциалом. Именно такое тепло легко может нагреть любое помещение.

С помощью тепловых насосов можно собрать примерно 75% энергии для отопления.

А это, согласитесь, немалое количество.

Все владельцы домов, где стоят тепловые насосы, могут экономить очень большое количество личных денежных средств, которые могли бы пойти на покупку дизельного топлива для печей.

Основные преимущества

Экономическая эффективность.Любой, даже самый маленький тепловой насос, использует электроэнергию намного эффективнее, чем самые большие котлы. Более того, для котлов требуется большое количество топлива, а насосы берут энергию из природных источников.
Применяются повсеместно.Тепло в рассеянном виде встречается в любом месте на нашей планете, поэтому эти насосы можно использовать в любой точке земного шара. Кроме того, эти устройства могут работать в любых условиях и в любых местах, где есть электричество.

Однако если его нет, то есть модели насосов, использующие бензин или дизель в качестве источника дополнительной энергии.
Не вредит окружающей среде.Тепловые насосы не производят вредные испарения, которые могут навредить окружающей среде. Они используют исключительно энергию, добытую из воды, воздуха и грунта, и совсем малое количество электроэнергии.

Хладагенты полностью безопасны и для человека, и для природы
Универсальность устройства.Они могут работать как на обогрев, так и на охлаждение здания. Это позволяет применять их в странах с разными погодными и климатическими условиями.
Полностью безопасны для человека.Все элементы, из которых состоит тепловой насос, обладают высокой стойкостью к воспламенению. Более того, эти элементы не перегреваются, что дополнительно помогает защитить жилье от возникновения пожара.

Именно из-за этих перечисленных преимуществ тепловые насосы стали популярными во многих странах мира.

Значительная экономия денежных средств, гарантия безопасности и надежность — вот что больше всего ценится владельцами домов, где есть такие устройства.

Пожалуйста, поделитесь статьей, если она вам понравилась:

domtechs.com

Как работает тепловой насос? (Наконец-то, я понял!)

Я читал сто раз две бойкие фразы объясняющие принцип работы теплового насоса (ТН): - принцип работы ТН прост – это холодильник наоборот, из холода получается тепло (?!) - тепло (земли, воздуха, водоема) с применением теплоносителя доставляется к компрессору и при сжатии получаем большую температуру. И это выгодно, так как на компрессор тратится 20-30% получаемой энергии.

Вроде как понятно, но остается осадок неполноценности понимания. Откуда выгода? Как получается необходимая температура? Долго не мог я понять. И только когда понял, что температура (это мера внутренней энергии) имеет смысл, если рассматриваем плотность внутренней энергии. То есть сранивать температуру (как меру внутренней энергии) необходимо для единицы объема. Напомню, что внутренняя энергия – это колебательно-вращательная энергия атомов/молекул , энергия свободных электронов (в металлах) и энергия возбуждения атомов/молекул. Тепло передается посредством тепловых квантов (кто не верит летите в космос и в тени Земли остыньте почти до нуля).

Яркий пример температуры и плотности внутренней энергии это пример с кружкой горячего чая и ведром холодной воды. Количество энергии больше в ведре, хотя оно имеет меньшую температуру. Но если мы сожмем теплоноситель, то плотность энергии увеличивается, в следствии того что объем уменьшился. Температура возрастает. Большей плотности энергии соответствует большее значение температуры.

В тепловом насосе рассеянная (небольшая плотность) тепловая энергия нагревает теплоноситель, который переносит (в газообразном виде) тепловую энергию до компрессора. Компрессор сжимает этот газообразный теплоноситель (ведь нам ВАЖНО получить необходимую нам температуру 40 и более градусов), увеличивается плотность тепловой энергии и соответственно температура. Другими словами в 1 см в кубе стало больше горячих атомов/молекул. Затем он (сжатый теплоноситель) уже поступает в теплообменник и высокая температура разносится по потребителям.

Таким образом, мы добились нужного результата работы теплового насоса. Малую плотность энергию, соответственно и небольшую температуру (подземное тепло, вода в водоеме более нуля, воздуха более минус 10 градусов) собрали (компрессор) в меньший объем и получили необходимую нам температуру. Утверждают, что 70-80% получается «дармовой» энергии.

Ведь недаром, дотошные шведы 30% тепловой энергии Стокгольма получают из незамерзающей Балтики. Здесь не место описывать массовые применения ТН, Интернет демонстрирует многомиллиардный бум во всем мире. РБ еще предстоит сделать существенный вклад в энергосбережение применяя массово ТН. Это немалый бизнес для энергичных умных людей. Пожелаем им успеха.

P.S. Прошу тех кто давно понимал как работает ТН великодушно простить за множество упрощений и опускание трудностей. Об этом можно найти информацию в Интернете.

Адрес статьи: _http://inf.by/energyby/15/

www.geoteplo.com.ua