Тепловой насос — установка во многом похожая на холодильник. Как в тепловом насосе, так и в холодильнике есть компрессор, конденсатор, испаритель и устройство дросселирования. У обоих установок одинаковые циклы работы, разнятся лишь параметры настройки. Даже визуально, по габаритам и форме, они схожи.
Работа холодильника основана на «выкачивании» тепла наружу, работа же теплового насоса, наоборот, основана на заборе тепла извне и перенаправлении его систему отопления. В холодильниках практически не ощущаемое тепло продуктов отводится в виде достаточно горячего воздушного потока, которое отходит от радиатора, расположенного на задней стенке холодильника (конденсатора). Именно поэтому, вытащив из холодильника испарительную камеру (с трубами) и закопав ее в грунт, мы будем иметь теплонасос, который будет способен обогревать помещения подогретым воздухом. Если же конденсатор омывать водой (через теплообменник), то нагретую воду можно направлять в систему водяного отопления: в радиаторы, фанкойлы или в теплые водяные полы.
Принципиальная работа теплового насоса основана на цикле Карно, который хорошо известен еще из школьного курса физики.
Основными составными элементами внутренних контуров тепловых насосов являются:
- Компрессор (получает энергию от электрической сети )Работа холодильника основана на «выкачивании» тепла наружу, работа же теплового насоса, наоборот, основана на заборе тепла извне и перенаправлении его систему отопления. В холодильниках практически не ощущаемое тепло продуктов отводится в виде достаточно горячего воздушного потока, которое отходит от радиатора, расположенного на задней стенке холодильника (конденсатора). Именно поэтому, вытащив из холодильника испарительную камеру (с трубами) и закопав ее в грунт, мы будем иметь теплонасос, который будет способен обогревать помещения подогретым воздухом. Если же конденсатор омывать водой (через теплообменник), то нагретую воду можно направлять в систему водяного отопления: в радиаторы, фанкойлы или в теплые водяные полы.
Принципиальная работа теплового насоса основана на цикле Карно, который хорошо известен еще из школьного курса физики.
Основными составными элементами внутренних контуров тепловых насосов являются:
- Конденсатор
- Испаритель
- Терморасширительный клапан (капилляр)
Кроме того, внутренний контур включает в себя терморегулятор (является управляющим устройством) и хладагент (циркулирующий в замкнутом контуре газ, имеющий определённые физические характеристики).
Хладагент поступает в испаритель под давлением через капиллярное отверстие, там за счёт резкого снижения давления происходит испарение. При этом хладагент забирает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, забирает тепло у грунтового контура, таким образом происходит его постоянное охлаждение. Компрессор, всасывая из испарителя хладагент, сжимает его, таким образом температура хладагента растет и выталкивает в конденсатор. Далее, в конденсаторе нагретый хладагент в результате сжатия отдает полученное тепло (температура около 85-125С) в отапливаемый контур и полностью переходит в жидкое состояние. Далее процесс циклично повторяется. Когда достигается нужная температура, терморегулятор, размыкая электрическую цепь, останавливает компрессор. После снижения температуры в отопительном контуре терморегулятор вновь замыкает цепь и включается компрессор.
Работа теплового насоса похожа на процесс работы холодильника. Теплонасос перекачивает низкопотенциальную тепловую энергию воды, грунта, или воздуха в относительно высокопотенциальное тепло (воду или воздух) для отопления объекта.
Таким образом, мы имеем разные типы тепловых насосов: «вода-вода», «грунт-вода», «воздух-вода», «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух». Первое слово в обозначении типа - это источник тепла (низкопотенциальная тепловая энергия), второе - источник нагрузки для обогрева здания (высокопотенциальное тепло).
В результате: примерно две трети тепловой энергии мы можем получать бесплатно от природы: воды, грунта или воздуха и только треть необходимо потратить на работу самого компрессора в тепловом насосе. Фактически, владелец теплового насоса может экономить до 70% финансовых средств, которые он бы регулярно затрачивал при отоплении традиционным способом (электроэнергия, газ или дизтопливо) своего дома, гаража, офиса, магазина, склада и т.д.
Все вышесказанное означает, что тепловой насос берет тепловую энергию из воды, земли или воздуха и «перекачивает» в Ваш дом.
Тепловые насосы применяют не только для экономичного отопления, но и для приготовления горячей воды. Кроме этого, отличительной чертой их работы по сравнению с традиционными отопительными системами, это возможность не только отапливать, но и охлаждать воздух в комнатах, вентилировать помещения.
Хладагент поступает в испаритель под давлением через капиллярное отверстие, там за счёт резкого снижения давления происходит испарение. При этом хладагент забирает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, забирает тепло у грунтового контура, таким образом происходит его постоянное охлаждение. Компрессор, всасывая из испарителя хладагент, сжимает его, таким образом температура хладагента растет и выталкивает в конденсатор. Далее, в конденсаторе нагретый хладагент в результате сжатия отдает полученное тепло (температура около 85-125С) в отапливаемый контур и полностью переходит в жидкое состояние. Далее процесс циклично повторяется. Когда достигается нужная температура, терморегулятор, размыкая электрическую цепь, останавливает компрессор. После снижения температуры в отопительном контуре терморегулятор вновь замыкает цепь и включается компрессор.
Работа теплового насоса похожа на процесс работы холодильника. Теплонасос перекачивает низкопотенциальную тепловую энергию воды, грунта, или воздуха в относительно высокопотенциальное тепло (воду или воздух) для отопления объекта.
Таким образом, мы имеем разные типы тепловых насосов: «вода-вода», «грунт-вода», «воздух-вода», «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух». Первое слово в обозначении типа - это источник тепла (низкопотенциальная тепловая энергия), второе - источник нагрузки для обогрева здания (высокопотенциальное тепло).
В результате: примерно две трети тепловой энергии мы можем получать бесплатно от природы: воды, грунта или воздуха и только треть необходимо потратить на работу самого компрессора в тепловом насосе. Фактически, владелец теплового насоса может экономить до 70% финансовых средств, которые он бы регулярно затрачивал при отоплении традиционным способом (электроэнергия, газ или дизтопливо) своего дома, гаража, офиса, магазина, склада и т.д.
Все вышесказанное означает, что тепловой насос берет тепловую энергию из воды, земли или воздуха и «перекачивает» в Ваш дом.
Тепловые насосы применяют не только для экономичного отопления, но и для приготовления горячей воды. Кроме этого, отличительной чертой их работы по сравнению с традиционными отопительными системами, это возможность не только отапливать, но и охлаждать воздух в комнатах, вентилировать помещения.
Основные преимущества тепловых насосов:
Экономичность. Тепловой насос использует затраченную энергию значительно эффективнее любых других отопительных котлов, сжигающих топливо или электричество напрямую. Величина КПД у них достигает 500%. Тепловые насосы характеризуют коэффициентом преобразования тепла (Кпт). Этот коэффициент также называют коэффициентом трансформации тепла, коэффициентом трансформации мощности, коэффициентом преобразования температур, иногда встречается просто аббревиатура COP. Суть в этих названиях одна - коэффициент определяет отношение получаемого тепловым насосом тепла к затраченной им энергии. Например, Кпт = 3,8 говорит о том, что, подведя к установке всего 1 кВт, на выходе мы получим 3,8 кВт тепловой мощности (3,0 кВт мы получаем безвозмездно у природы).
Доступность и повсеместность . Практически нет такого дома или объекта, где нам недоступна установка теплового насоса. Источник рассеянного тепла мы можем обнаружить в любом уголке нашей планеты. Земля, вода и, конечно, воздух есть даже на самом отдаленном от цивилизации участке, вдали от газопроводов - тепловой насос везде раздобудет для себя "пищу" для того, чтобы бесперебойно обогревать ваш дом. Это оборудование не зависит от капризов погоды, поставщиков и тарифов на тепло, наличия дров или дизельного топлива, или просто от падения давления газа в сети.
Экологичность. Отопление тепловыми насосами - экологично чистый способ обогрева. Такая установка не только сэкономит деньги на энергоресурсы, но и сбережет здоровье жильцам дома. Данные отопительные установки не сжигают топливо и, соответственно, не образуются вредные для человека окислы по типу SO2, PbO2, CO, СO2, NOх. Вокруг дома на почве не будет следов азотистой, фосфорной, серной кислот и бензольных соединений. Конечно, применение тепловых насосов положительно влияет на экологию всей планеты, сокращается выработка электроэнергии на ТЭЦ и т.д. Используемые в тепловых насосах фреоны озонобезопасны и не содержат хлоруглеродов.
Универсальность. Тепловые насосы не только вырабатывают тепло, но и охлаждают помещения, то есть они реверсивные. Тепловые насосы могут отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его и направлять тепловые избытки в скважину или на улицу с воздухом. В летнее время избыточное тепло можно использовать на подогрев бассейна.
Безопасность. Тепловые насосы пожаро- и взрывобезопасны. Нет открытого огня, выбросов, нет топлива, опасных газов или смесей. Взрываться в тепловом насосе попросту нечему, нельзя также отравиться или угореть. Никакие элементы его конструкции не нагреваются до высоких температур, способных воспламенить горючие материалы. Остановки теплового насоса не приводят поломкам или замерзанию жидкостей. В целом, тепловой насос не более опасен, чем обычный холодильник.
Экономичность. Тепловой насос использует затраченную энергию значительно эффективнее любых других отопительных котлов, сжигающих топливо или электричество напрямую. Величина КПД у них достигает 500%. Тепловые насосы характеризуют коэффициентом преобразования тепла (Кпт). Этот коэффициент также называют коэффициентом трансформации тепла, коэффициентом трансформации мощности, коэффициентом преобразования температур, иногда встречается просто аббревиатура COP. Суть в этих названиях одна - коэффициент определяет отношение получаемого тепловым насосом тепла к затраченной им энергии. Например, Кпт = 3,8 говорит о том, что, подведя к установке всего 1 кВт, на выходе мы получим 3,8 кВт тепловой мощности (3,0 кВт мы получаем безвозмездно у природы).
Доступность и повсеместность . Практически нет такого дома или объекта, где нам недоступна установка теплового насоса. Источник рассеянного тепла мы можем обнаружить в любом уголке нашей планеты. Земля, вода и, конечно, воздух есть даже на самом отдаленном от цивилизации участке, вдали от газопроводов - тепловой насос везде раздобудет для себя "пищу" для того, чтобы бесперебойно обогревать ваш дом. Это оборудование не зависит от капризов погоды, поставщиков и тарифов на тепло, наличия дров или дизельного топлива, или просто от падения давления газа в сети.
Экологичность. Отопление тепловыми насосами - экологично чистый способ обогрева. Такая установка не только сэкономит деньги на энергоресурсы, но и сбережет здоровье жильцам дома. Данные отопительные установки не сжигают топливо и, соответственно, не образуются вредные для человека окислы по типу SO2, PbO2, CO, СO2, NOх. Вокруг дома на почве не будет следов азотистой, фосфорной, серной кислот и бензольных соединений. Конечно, применение тепловых насосов положительно влияет на экологию всей планеты, сокращается выработка электроэнергии на ТЭЦ и т.д. Используемые в тепловых насосах фреоны озонобезопасны и не содержат хлоруглеродов.
Универсальность. Тепловые насосы не только вырабатывают тепло, но и охлаждают помещения, то есть они реверсивные. Тепловые насосы могут отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его и направлять тепловые избытки в скважину или на улицу с воздухом. В летнее время избыточное тепло можно использовать на подогрев бассейна.
Безопасность. Тепловые насосы пожаро- и взрывобезопасны. Нет открытого огня, выбросов, нет топлива, опасных газов или смесей. Взрываться в тепловом насосе попросту нечему, нельзя также отравиться или угореть. Никакие элементы его конструкции не нагреваются до высоких температур, способных воспламенить горючие материалы. Остановки теплового насоса не приводят поломкам или замерзанию жидкостей. В целом, тепловой насос не более опасен, чем обычный холодильник.
Отопление тепловыми насосами. Особенности.
Обогревая здание тепловыми насосами необходимо знать характерный ряд особенностей:
- Во-первых, тепловые насосы оправдывают себя только в хорошо утепленных зданиях, в зданиях которые имеют теплопотери не более 100 Вт/м2. При чем закономерность прямо пропорциональная: чем теплее дом, тем выгодней установка теплового насоса. Отапливать улицу, собирая при этом на ней же крохи тепла, - бессмысленное занятие.
- Во-вторых, чем меньше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем больше коэффициент преобразования тепла (Кпт), то есть больше экономия электроэнергии. Это значит, что в случае применения тепловых насосов —выгодней подключать их к низкотемпературным системам отопления. Имеется в виду обогрев от теплых водяных полов или теплых стен (укладка труб в стенах) или теплым воздухом, так как в этих случаях мы имеем теплоноситель около 30-40°С.
- В-третьих, для достижения большей выгоды практикуется использование тепловых насосов в паре с дополнительным генератором тепла (так называемой бивалентной схемы отопления). Дело в том, что за весь отопительный период количество холодных дней с минимальной температурой окружающего воздуха, на которую ведется подбор отопительного агрегата, очень мало. Количество таких холодных дней не превышает 10-15% от длительности отопительного сезона. Поэтому зачастую мощность тепловых насосов выбирают из расчета от 70 до 80% расчетной отопительной величины. Этой мощности будет достаточно для всех потребителей тепла до тех пор, пока уличная температура не опустится ниже температуры бивалентности (определенного расчетного уровня), например, минус 10-15°С. С этого момента автоматически в работу включится второй источник тепла. Возможны различные комбинации таких бивалентных пар. Чаще всего вторым источником служит небольшой электронагреватель или электрокотел, может быть использован и жидкотопливный/ твердотопливный/газовый котел. Используют и более сложные бивалентные тепловые схемы, например, комбинацию с солнечным коллектором. В этом случае смешивание тепла, которое идет от теплового насоса (инерционная система) и от солнечного коллектора (малоинерционная система), происходит в выравнивающем баке.
