Принцип работы теплового насоса. Что такое тепловой насос как работает тепловой насос
Принцип работы теплового насоса, что такое тепловой насос, оборудование для отопления
Что такое «Тепловой насос»
Тепловой насос (ТН) – это агрегат для переназначения тепла от источника низко-потенциальной энергии к теплоносителям, имеющим повышенную температуру.
Первый тепловой насос был разработан, сконструирован и испытан более тридцати лет назад в Европе. Для Украины это высокотехнологичное климатическое оборудование является инновационным. В связи с постоянно растущими тарифами на газ, отопление и электричество все больше украинцев начинает интересовать, как работает тепловой насос и насколько оправдана его установка в квартире или доме. Европейский опыт показывает, что технику можно охарактеризовать как энергоэффективную и экономичную.
По принципу работы ТН напоминает обычный бытовой холодильник, но последний вырабатывает холод при изъятии тепла из контейнера испарительными веществами и конденсаторами в окружающую среду. Тепловой насос же производит диаметрально-противоположный эффект, вырабатывая тепло при помощи свойств конденсаторов (теплообменных аппаратов).
Чем отличается ТН от обычных отопительных систем?
В первую очередь, это дешевизна и практичность использования.
Мы уже упоминали, что ТН – это тот же холодильник, только обратного действия. Чем уникальна такая технология, почему так популярна и экономична?
Используя всего один киловатт для питания основного компрессора, мы имеем около пяти киловатт тепла. В отдельных случаях, тот же киловатт «отдает» и большее количество тепловой энергии.
Заметим, что насос изымает около 80% тепловой энергии буквально «из воздуха», при этом система не требует вытяжек, дымоотводов, смазывания и текущих технических ремонтов. Технология является инновационной, экологически чистой, безопасной и универсальной для всех типов современных строений, а конструкции тепловых насосов постоянно совершенствуются. Существуют разные типы тепловых насосов, одни из них в качестве источника тепла используют воздух, другие – воду водоемов или подземных источников, есть насосы, которые используют грунт.
Какой принцип работы теплового насоса?
Используя альтернативу экологически чистых энергетических источников, мы получаем возможность устранения кризисных явлений в энергетике Украины. Сегодня продолжается активная разработка традиционных источников энергии, но наиболее многообещающим направлением является изучение энергии, которая концентрируется в водах водоемов, рек, морей и океанов, в грунтах, выбросах и т.д.
Температурные пороги этих энергоносителей достаточно низкие (5-30°С). Чтобы использовать такую энергию, осуществляется переназначение теплового порога на порядок выше (70-110°С). Именно такое переназначение возможно при помощи тепловых насосов, они же парокомпрессионные холодильные генераторы.
Чтобы более детально рассмотреть, как работает тепловой насос, существует схема.
Работа теплового насоса основана на термодинамическом цикле Карно. Главный участник процесса — хладагент. Особая жидкость, которая способна кипеть в условиях низких температур. Обязательные участники передачи тепла из окружающей среды в помещение:
- расширительный клапан;
- компрессор;
- конденсатор;
- испаритель.
После поступления пара в компрессор происходит сжатие с повышением температуры нагрева хладагента. Перемещаясь в конденсатор холодильный агент отдает тепло. после чего тепловая энергия идёт в систему ГВС и отопления. в дальнейшем цикл отбора извне и передачи тепла вовнутрь повторяется необходимое количество раз.
Основные разновидности и модификации тепловых насосов
Перейдем к описанию модификаций оборудования. Первым рассмотрим, как работает тепловой насос воздух-вода. Из названия очевидно, что источником тепла в данном случае выступает воздух. В его составе тепло присутствует низкопотенциальное. Это значит, что насос извлекает его даже при отрицательных температурах. Затем оно передается в помещения по стандартной (описанной выше) схеме.
Грунтовый. Работает совместно с системой трубопроводов, которая размещается на довольно большой глубине. Источником энергии выступает грунт. Оборудование подходит только владельцам частных домов и коттеджей. Обустройство и обслуживание техники стоит хороших денег.
Водный. Для работы насоса требуется наличие поблизости от дома (снова-таки, частного) водоема. Альтернативный вариант — извлечение тепла из водоносных слоев грунта на участке. Однако в этом случае необходимо получить разрешение от государства на пользование недрами. Как Вы понимаете, это дополнительные затраты времени и денег.
Теперь, проанализировав, как работает тепловой насос от разных источников природной энергии, позволим себе дать Вам совет — остановите свой выбор на модели типа воздух—вода. В отличие от остальных она:
- элементарно интегрируется в существующую систему отопления;
- не требует получения разрешений на установку;
- стоит дешевле.
Для подстраховки желательно иметь в жилище резервный источник тепла на случай перебоев с электричеством.
ТН напоминает замкнутую систему контуров, в которых циркулирует разного рода энергия: теплоносители, извлекающие тепло из окружения, хладагент-испаритель и приемник тепла – вода основных систем отопления и водоснабжения.
Первый (наружный) контур – это интегрированный в земельный или водный «карман» трубопровод с антифриз жидкостью. Контур номер два представляет из себя контейнер с хладагентом, в который интегрированы теплообменивающие элементы – испарители, конденсаторы, регуляторы давления – дросселя и компрессоры.
Внутренний (третий) контур и есть вся система отопления и снабжения горячей водой.
Алгоритм работы теплового насоса заключается в продавливании хладагента через дроссельные заслонки с последующим падением давления, что приводит к его поступлению в испарительную камеру, кипению и дальнейшему извлечению тепла из окружения при помощи коллектора.
Хладагент в газообразном состоянии засасывается компрессором, сжимается и выбрасывается в конденсатор при высоком температурном пороге. Теплоотдающим узлом ТН выступает конденсатор, именно тут вода принимает тепло и нагревается в третьем контуре, то есть системе теплоснабжения.
В последствие, температура газов снижается и конденсируется для разряжения в вентиле и возврата в испарительную камеру. Повторение цикла снова и снова обеспечивает бесперебойное теплоснабжение. Теперь понятно что такое тепловой насос?
Особенно выгодно использовать тепловые насосы, потому что в период летнего зноя есть возможность запустить агрегат в обратном порядке, то есть режиме кондиционирования.
Лучшее предложение
Тепловые насосы японского производителя Hitachi отличаются качеством, надежностью и высокой эффективностью работы. Практически все модели новой линейки Yutaki работают на отопление, кондиционирование и в тоже время могут нагревать воду в вашем доме. Тепловой насос является комплексным решением, что позволяет экономить даже при температуре снаружи – 25°C, без вреда для окружающей среды. Также новая линейка оборудование имеет привлекательный дизайн, компактные габариты и очень просто в сервисном обслуживании.
hitachi-ukraine.com.ua
Принцип работы теплового насоса, тепловой насос принцип работы, теплонасос принцип действия
C тепловыми насосами каждый из нас знаком с самого детства. Это обыкновенный бытовой холодильник. Холодильник переносит тепло из внутренней камеры на радиатор и мы пользуемся холодом внутри холодильника. Тепловой насос - это холодильник «наоборот». Он переносит рассеянное тепло из окружающей среды в наш дом. Большинство населения пока не знакомы с понятием "тепловой насос", но постоянно используют тепловые насосы в обычных холодильниках и кондиционерах. Холодильники и кондиционеры стали настолько надежными, удобными и привычными, что мы перестали обращать внимание на их работу.
Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из продуктов и выбрасывается в кухню, при этом задняя стенка холодильника нагревается.
Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды.
Возможно отбирать тепло у подземной воды - подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1...+2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия - так называемый "абсолютный ноль".
То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета - земли, водоема, льда, скалы и т.д. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс - тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что тепловой насос может греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать, например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда...
Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания.
www.geoteplo.com.ua
Что такое тепловой насос
На простом языке тепловой насос это устройство, которое может извлекать тепло их воздуха или земли и направлять его на отопление дома.
Вы все его видели, только наверняка не догадываетесь, что тепловой насос это обыкновенная cплит система (не кондиционер) которая может работать на нагрев помещения, извлекая тепло из окружающего воздуха. Правда эффективно на отопление она может работать только осенью и весной, примерно до температуры 7-10 градусов тепла.
Экономия в этих случаях может составлять до 200%. Это значит, что, потратив 1 киловатт электроэнергии, вы получили 2 киловатта тепла. 1 киловатт осенью может прогреть до комфортной температуры дом площадью до 20 квадратных метров, Сплит система потребив такую же мощность, обогреет дом площадью в 35-40 кв.м.
Скорее всего, вы этого не знали и естественно пользуетесь cплит системой только летом, для охлаждения помещений. Тепловой насос в отличие от cплит системы в состоянии отапливать дом постоянно, даже в лютые морозы.
Как работает тепловой насос и откуда он берет тепло.
Тепловой насос работает по принципу холодильника. В контуре охлаждения, как и в холодильнике, циркулирует незамерзающая жидкость, обычно это водный раствор этиленгликоля, в более дорогих установках может использоваться смесь углеводородов с диоксидом углерода. Общее название – хладагент или по старинке еще говорят рассол (солевой раствор поваренной соли тоже не замерзает до -4 градусов Цельсия), отсюда и появилось название.
Во вторичном контуре, хладагентом cобирается тепло из воздуха, а чаще всего земли. Здесь может циркулировать как вода, так и более дорогие растворы хладагента.
Простейшая схема устройства теплового насоса.
Отобрав тепло у земли (нагревшись в земле) незамерзающая жидкость проходит через испаритель, где отдает тепло хладагенту, он нагревается на несколько градусов и испаряется. Затем компрессор сжимает хладагент, в результате сжатия его температура возрастает и полученное за счет сжатия тепло передается через теплообменник (конденсатор) в систему отопления дома.
При возврате дросселирующий клапан снижает давление, и хладагент снова охлаждается. Электрическая энергия тратиться здесь на работу компрессора и теоретически КПД может достигать 600%.
Откуда берет тепло тепловой насос.
Самый эффективный источник тепла для теплового насоса глубоководная скважина глубиной до 200 метров — источник – геотермальный зонд. Пилотный проект по этому принципу, для отопления и снабжения горячей водой одной из школ г. Новошахтинска, Ростовской области был построен при участии автора этой статьи лет 10 назад, функционирует до сих пор.
Простейший тепловой насос, который можно построить самостоятельно может отбирать тепло от грунтового коллектора, расположенного не далеко от поверхности земли, параллельно ей, правда для этого необходимо иметь большую площадь для коллектора. В данном случае тепловой насос будет использовать тепло от верхних слоев земли, используя грунтовый коллектор с незамерзающей жидкостью.
При желании можете посмотреть видео с демонстрацией реализации схемы данного теплового насоса в исполнении инженеров Данфосс.
