Принцип работы теплового насоса

Тепловыми насосами называются агрегаты, которые обеспечивают передачу теплоэнергии от менее нагретых предметов к более нагретым и при этом увеличивают их температуру. Они стали чрезвычайно популярными в последние годы, поскольку позволяют получать дешевое тепло и при этом не загрязнять окружающую среду.

Оборудование включает такие элементы, как:

• компрессор, функционирующий от обычной электросети;
• конденсатор;
• испаритель;
• терморегулятор;
• капилляр;
• рабочая среда или хладагент, в качестве которого зачастую применяется фреон.

Использование тепловых насосов для отопления

Применение этого оборудования дает множество преимуществ:

• Экономичность. Высокий КПД системы обеспечивает низкий уровень энергопотребления (1 кВт электроэнергии способствует выработке 3-7 кВт тепловой — больше, чем во время функционирования топливных котлов);
• Универсальность. Одно устройство может обеспечивать, нагрев воды, отопление и охлаждение;
• Автономность. Для работы оборудования не требуется подача органического топлива, потому нет необходимости в прокладке тепловых коммуникаций. Нужно только подключение к электричеству. В случае перебоев в электроснабжении агрегат может работать от дизельного генератора. Также устройства эффективно применяются совместно с солнечными коллекторами;
• Безопасность. По сравнению с котлами, насосы не воспламеняются и не взрываются, не выделяют угарный ядовитый газ. Их отключение не станет причиной поломки или замораживания рабочей жидкости;
• Длительный срок эксплуатации. Оборудование способно прослужить около 25 лет;
• Экологичность. Насосы не загрязняют окружающую среду вредными выбросами;
• Надежность. Оборудование оснащено автоматикой, не нуждается в сложном техобслуживании.

Схема работы тепловых насосов

Принцип работы насосных изделий схож с функционалом кондиционеров, холодильников и прочей техники, способной переносить теплоэнергию из окружающей среды во внутрь помещений. Устройства поглощают тепло грунтовых вод, земли, воздуха.

Цикл работы теплового насоса

1. Незамерзающая жидкость движется по внешнему контуру отопительной системы, забирает тепло из окружающей среды и подает его к насосу.
2. В испарителе происходит передача энергии фреону, который закипает и переходит в газообразное состояние.
3. Компрессор сжимает газ. Это способствует повышению его температуры.
4. При попадании в теплообменник (радиаторы, систему «теплый пол») газ отдает теплоэнергию внутреннему контуру отопления, остывает, снова превращается в жидкость, а затем возвращается в испаритель. Так завершается рабочий цикл.
5. Далее процесс повторяется по такому же принципу.

Проще говоря, устройства забирают теплоэнергию с улицы (снаружи) и направляют ее внутрь зданий, создавая там приятный микроклимат и обеспечивая оптимальные температурные показатели.

Какие виды тепловых насосов для дома бывают

Существует несколько основных типов тепловых насосов, которые используются для отопления домов. Их можно классифицировать по типу источника тепла и системе распределения. Основные виды тепловых насосов:

1. Воздушные тепловые насосы. Используют тепло из наружного воздуха.

   Воздух-воздух. Переносит тепло из наружного воздуха в воздух внутри помещения. Обогреваемый воздух подается в помещение через вентиляционные системы или специальные кондиционеры.

   Воздух-вода. Переносит тепло из наружного воздуха в воду, которая затем используется для нагрева системы отопления, например, радиаторов или теплых полов.

2. Геотермальные тепловые насосы (земля-вода). Используют тепло из земли. Эти системы требуют установки труб, зарытых в землю, для циркуляции хладагента, который поглощает тепло из грунта.
3. Водяные тепловые насосы. Используют тепло из водоемов (озер, рек) или подземных вод. Эти системы могут быть более эффективными, но требуют наличия доступных водных ресурсов.

Отличие насосов воздух-воздух и воздух-вода

Система отопления

Воздух-воздух. Нагревает воздух и распределяет его по помещению. Обычно такие системы имеют внутренние блоки (кондиционеры или вентиляторы), которые нагревают (или охлаждают) воздух непосредственно.

Воздух-вода. Нагревает воду, которая затем используется для систем отопления, таких как радиаторы или теплые полы. Это может быть более эффективно для поддержания постоянной температуры в больших помещениях.

Эффективность

Воздух-воздух. Обычно более эффективен в небольших помещениях или для точечного обогрева. Может снижать эффективность при очень низких температурах наружного воздуха.

Воздух-вода. Может быть более эффективным для отопления всего дома, особенно если используется в сочетании с низкотемпературными системами отопления (например, теплые полы).

Установка и стоимость

Воздух-воздух. Обычно легче и быстрее устанавливается, так как не требует дополнительных водяных труб и радиаторов.

Воздух-вода. Установка может быть более сложной и затратной, так как требует системы водоснабжения и трубопроводов.

Таким образом, выбор между тепловым насосом воздух-воздух и воздух-вода зависит от специфики вашего дома, ваших потребностей в отоплении, доступного пространства для установки и бюджета.

Как работает тепловой насос для отопления дома?

В контексте отопления дома тепловой насос работает по принципу, позволяющему извлекать тепло из окружающей среды (воздуха, воды или земли) и переносить его внутрь помещения. Вот основные этапы работы теплового насоса:

Извлечение тепла. Тепловой насос использует хладагент — жидкость с низкой температурой кипения. На первом этапе хладагент, находясь в испарителе, поглощает тепло из окружающей среды (например, воздуха или грунта). При этом хладагент испаряется и превращается в газ.

Сжатие. Газообразный хладагент поступает в компрессор, где под воздействием давления температура хладагента значительно возрастает. Компрессор работает как насос, сжимая газ и поднимая его температуру.

Конденсация. Далее горячий газ попадает в конденсатор, где он передает тепло в систему отопления дома (например, в радиаторы или водяные трубы). В процессе передачи тепла хладагент конденсируется и возвращается в жидкое состояние.

Расширение. Жидкий хладагент проходит через устройство, называемое расширительным клапаном, где давление резко снижается. Это снижает температуру хладагента, и он снова становится готовым для цикла, начав его заново.

Тепловые насосы могут быть источниками тепла с разными вариантами забора:

• Воздушные тепловые насосы забирают тепло из наружного воздуха.
• Геотермальные (или грунтовые) тепловые насосы используют тепло из земли или подземных вод.
• Водяные тепловые насосы извлекают тепло из водоемов.

Преимущества тепловых насосов включают их высокую энергоэффективность и возможность работы в качестве кондиционеров летом, так как они могут также извлекать тепло из помещений и отдавать его наружу. Тем не менее, эффективность работы теплового насоса может снижаться при очень низких температурах окружающей среды, особенно для воздушных моделей.

За счет чего работают тепловые насосы?

Принцип действия тепловых насосов основан на базовых физико-химических процессах. Специалисты компании «Эйркул» рассказали об особенностях функционирования данного оборудования конкретнее.

Назначение данных устройств в том, чтобы извлекать низкотемпературное тепло из воздуха, воды и грунта и преобразовывать его в высокотемпературное. В последующем оно используется для горячего водоснабжения и отопления помещений. Первоначальным источником этой тепловой энергии служит Солнце. Она скапливается в грунтовых, воздушных и водных массах и отлично подходит для хозяйственных нужд.

Как устроена геотермальная система?

Тепловой насос – это хоть и ключевой, но не единственный ее компонент. Помимо него, в систему входит также еще два контура. Один из них, внешний, отвечает за транспортировку незамерзающего теплоносителя, забирающего тепло из окружающей среды.

При попадании в испаритель носитель передает около 4-7 °C хладагенту теплового насоса. После закипания он обретает газообразное состояние. Охладившийся теплоноситель внешнего контура возвращается на новый круг.

Конструкция теплового насоса состоит из следующих блоков:

• испарителя;
• электрического компрессора;
• холодильной автоматики;
• капилляра;
• конденсатора;
• хладагента;
• терморегулирующего управляющего устройства.

После закипания в испарителе пары хладагента подаются в компрессор, работающий от электроэнергии. Тот многократно повышает давление газообразной среды, вследствие чего повышается ее температура. Нагретый газ подается в конденсатор. Хладагент передает свое тепло воздуху в помещении либо иному теплоносителю, циркулирующему во внутреннем контуре системы.

После этого хладагент конденсируется, в результате чего вновь обретает жидкую форму. Затем проходит через дроссельное устройство, где после падения давления возвращается в испаритель.

В чем преимущества тепловых насосов?

• Высокий КПД.
• Универсальность. Такие устройства можно применять практически на любом объекте, где есть электроснабжение или дизтопливо.
• Экологичность.
• Возможность работы в двунаправленном режиме. В теплое время года геотермальная система эффективно справляется с охлаждением помещений.
• Пожарная безопасность.
• Автоматизация отопления. Неприхотливость в обслуживании.

Посмотреть тепловые насосы, их цены и характеристики с документами вы можете в нашем каталоге.