Главная › Новости

Как работает тепловой насос

Опубликовано: 03.09.2018

Тепловой насос: устройство и принцип работы

Массовое использование тепловых насосов для отопления и кондиционирования воздуха в доме – явление относительно новое, хотя подобная концепция была разработана еще в 19 веке.

Интерес к данным высокотехнологичным устройствам сейчас возрождается ввиду растущих цен на энергоносители и сокращающихся природных запасов топлива. Количество тепловых насосов, установленных и функционирующих в домах по всему миру, исчисляется миллионами. Этот показатель продолжает увеличиваться, так как  существует острая необходимость энерго- и ресурсосбережения.

Тепловой насос ПРИНЦИП РАБОТЫ. Как работает тепловой насос? (АНИМАЦИЯ!)

Что такое тепловой насос

Наиболее близкий аналог теплового насоса – это кондиционер с функцией обогрева . Это устройство успешно решает теплотехнические проблемы: обеспечивает дом горячей водой, теплом зимой и прохладой – в летний сезон.

Причем энергия для решения поставленных задач берется в прямом смысле из воздуха – это утверждение справедливо для аэротермальной разновидности. Отбор тепла может также производиться от земли, грунтовых вод , озер и других водоемов, так как они накапливают энергию.

Тепловой энергией обладают объекты с температурой выше абсолютного ноля – фактически, все окружающие нас предметы.

Несмотря на то, что температура источников довольно низкая, преобразующие устройства могут работать с высоким коэффициентом трансформации – то есть, очень эффективно.

Устройство и принцип действия

Самое простое объяснение принципа действия теплонасоса – это как будто бы холодильник наоборот.

Основа устройства – фреоновый компрессор, повышающий давление. Кроме того, в систему входит испаритель, трубопровод и другие элементы – в зависимости от используемой разновидности.

Насос снимает тепло у источника – почвы, воды, воздуха, и по трубопроводам переносит в систему отопления здания. Для его функционирования требуется электричество – поэтому устройство называется компрессионным.

Рассмотрим более подробно принцип работы на примере геотермального теплового насоса.

Процесс производства тепла

Незамерзающая жидкость, текущая по трубам, которые проложены в земле, отдает тепло насосу, и охлаждается до 5 градусов. Затем жидкость снова проходит по трубам в грунте, собирая низкопотенциальную энергию и восстанавливая температуру – и возвращается к испарителю насоса.

В  закрытом контуре обращается фреон – как известно, это вещество имеет низкую температуру кипения. В испарителе тепло от незамерзающей жидкости передается фреону, вследствие чего он закипает, обращаясь в пар. Далее пар попадает в компрессор, который благодаря электрической энергии сжимает этот пар.

Таким образом, повышается давление, и температура газообразного вещества растет. После этого пар попадает в теплообменник , где тепло передается отопительной системе. Газообразное вещество охлаждается, происходит его переход в жидкое состояние. После того, как давление фреона упадет и температура вернется к изначальной, цикл повторяется.

Переданная энергия может использоваться не только системой отопления, но и для подогрева горячей воды.

Для охлаждения энергия забирается у дома и передается в грунт – происходит обратный процесс.

Виды насосов:

бытовой; промышленный. Основное отличие – имеет более мощный компрессор.

И тот, и другой тип используют энергию окружающей среды. Системы отопления получают тепло из экологически чистых источников , при этом во время работы отсутствуют вредные выбросы в атмосферу, а также не сжигается топливо.

Источниками низкопотенциальной энергии являются:

вода (грунтовые воды или водоемы). Высокая эффективность системы обеспечивается за счет большой теплоемкости воды; грунт. Геотермальные насосы позволяют получить самое дешевое тепло – соотношение затраченной электроэнергии и полученной тепловой наиболее оптимально; воздух. Аэротермальные устройства не требуют серьезных изначальных капиталовложений – нет необходимости бурить скважины, не нужны грунтовые теплообменники. В то же время, при низких температурах воздуха такой тепловой насос будет малоэффективен; тепло, выделяющееся в результате технологических процессов, а также производственные выбросы сточных вод. Подобными источниками пользуются в промышленности.

Особым видом является рекуператор воздуха – это тепловой насос, который подогревает входящий в помещение воздушный поток за счет теплоты отходящих газов.

Классифицируют устройства также по способности покрывать потребности потребителя.

Различают системы:

моновалентные – полностью обеспечивают теплом дом на протяжении всего года; бивалентные – применяются в комбинации с дополнительными источниками тепла.