Принцип работы теплового насоса – Учебный центр Верконт Сервис
Теорию теплового насоса разработал в 1852 году лорд Кельвин. В 1866 на основе данных изысканий Иоахимстале Петер фон Риттингер создал устройство, и использовал его для повышения эффективности выпаривания соли. В современной форме тепловой насос создал американец Роберт Уэббер в середине ХХ века. Он начал использовать тепловую энергию земли для отопления дома.
Принцип действия тепловых насосов схож с работой холодильных машин, где производится получение холода путем отбора теплоты из какого-либо объема испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду. В тепловом насосе же процессы происходят в обратном порядке — в этом и заключается основное различие.
Рабочий цикл теплонасоса
Тепловой насос может быть представлен в виде системы, состоящей из трех контуров. В первом находится теплоноситель, переносящий энергию от источника низкопотенциального тепла. Во втором контуре циркулирует хладагент, который периодически то испаряется, отбирая тепло у первого контура, то вновь конденсируется, отдавая его третьему контуру.
По третьему контуру циркулирует теплоприемник, например, вода, переносящая тепло по системе отопления.
Жидкий хладагент поступает в испаритель, где переходит в газообразное состояние. Необходимая для протекания этого процесса энергия отбирается у теплоносителя, циркулирующего в первом контуре. Далее подогретый на несколько градусов газообразный хладагент всасывается в компрессор, где происходит сжатие газа.
Давление газа возрастает в несколько раз, при этом он существенно разогревается: если на входе в компрессор температура хладагента составляет 6-10°C, то на выходе уже около 60°C. На следующей стадии разогретый газ направляется в конденсатор, где отдает полученное тепло системе отопления, сам же при этом конденсируется, т.е. переходит в жидкое состояние. Затем избыточное давление сбрасывается с помощью дроссельного клапана, и цикл начинается заново.
У тепловых насосов есть ряд существенных преимуществ:
В первую очередь стоит отметить долговечность таких систем.
Тепловые насосы могут работать 20-25 лет, после чего компрессор насоса может быть заменен и система продолжит свою работу.
Системы тепловых насосов безопасны, поскольку отсутствуют топливо, открытый огонь и опасные газы.
Следующий положительный фак — экологическая чистота системы, которая в процессе функционирования не образует вредные окислы, а применяемые в них хладагенты не содержат хлороуглеродов.
Основным недостатком системы является достаточно высокая стоимость. В связи с этим, выбирая тепловой насос, не стоит заказывать оборудование максимальной мощности. Оптимальный тепловой насос должен иметь мощность, равную 60 — 80% от максимальной. А для покрытия пиковых нагрузок можно установить резервный котел с традиционным видом топлива либо использовать встроенные в тепловые насосы ТЭНы.
Приглашаем. желающих обучаться, на наши курсы. Более подробно о работе, ремонте и установке тепловых насосов вы сможете узнать обучаясь по направлениям:
СК3 – Сервис и техническое обслуживание систем кондиционирования и вентиляции
Курсы по вентиляции и кондиционированию — это уникальный шанс сделать апгрейд своих знаний и навыков до уровня «виртуоз».
Курсы по ремонту кондиционеров рассчитаны на абитуриентов с различным уровнем знаний и профессиональной подготовки.
Практические занятия с 09.03.по 15.03
СП1 – Слесарь по ремонту и обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования
Даже если у Вас нет опыта работы по ремонту и обслуживанию климатического оборудования, Вы можете пройти обучение в нашем центре, получить эту весьма востребованную профессию и затем без труда устроиться на работу.
Практические занятия с 09.03.по 15.03
Подробнее о датах практических занятий Вы можете узнать в разделе Расписание.
Принцип работы теплового насоса | Полезное
Интерес к использованию экономных систем отопления обусловлен не только кризисными явлениями в экономике, но в большей степени ограниченными запасами классических энергоносителей, таких как уголь, газ, нефть. Преобразование электричества в тепло также не эффективно.
Альтернативным вариантом является использование в качестве главного агрегата отопительной системы теплового насоса.
Он позволяет отбирать тепло с воздуха, воды или недр земли и передавать его в отопительную систему.
Как устроен тепловой насос?
Принцип действия теплового насоса базируется на использовании физических явлений происходящих при переходе веществ с одного агрегатного состояния, например, газообразного, в другое – жидкое, и наоборот.
Если пролить на руку бензин, то ощущается чувство холода. Быстрое испарение бензина, которое требует дополнительной энергии. Эффект охлаждения при быстром испарении жидкости используется в холодильных камерах. В них используется фреон с отрицательной температурой кипения, а испарение происходит под давлением от компрессора в специальном испарителе с маленьким отверстием.
Большой перепад давлений приводит к моментальному испарению жидкого фреона с понижением температуры, вследствие чего появляется возможность отбора тепла от продуктов в морозильной камере. В холодильнике циклически происходит и другой процесс, обратный испарению.
Газообразный фреон при помощи того же компрессора резко сжимается и переходит в жидкое состояние. При этом выделяется тепло, которое отдается наружу на конденсаторе (сетка на задней стенке). Таким образом, холодильник отбирает тепло у продуктов и выводит его наружу.
Если холодильник вмонтировать в стену и открыть дверцу, то он будет забирать тепло (охлаждать) в одной комнате и отдавать тепло (нагревать) в другой. Именно этот принцип заложен в основу работы теплового насоса.
«Холодильник наизнанку», так еще называют тепловой насос. Функциональные элементы и принцип работы теплового насоса такие же, как у холодильника, только тепло он забирает с воздуха, подземных вод или почвы ниже зоны промерзания, а отдает его в систему обогрева помещения. Тепловой насос является своего рода усилителем тепла от естественных источников с низкой температурой.
Какими бывают тепловые насосы
Прежде чем устанавливать систему отопления с тепловым насосом следует определиться в доступности низкотемпературных источников тепла, технической и экономической целесообразности их использования.
- Геотермальный тепловой насос. В качестве источника отдачи тепла используются слои грунта ниже зоны промерзания. Отбор тепла осуществляется при помощи горизонтальных или вертикальных трубопроводов, по которым циркулирует жидкость с низкой температурой кипения;
- водный насос. Источником тепла служат подземные или незамерзающие поверхностные водоемы. В качестве последних могут быть коллекторы сточных вод с крупных предприятий, тепловых электростанций и прочие;
- «бросовые» тепловые насосы. В качестве низкотемпературного энергоносителя могут использоваться вентиляционные магистрали, канализационные трубопроводы и другие источники тепла, которое не используется для других целей.
Главный узел теплового насоса, содержащий компрессор, испаритель, конденсатор и другие функциональные агрегаты занимает объем примерно, как холодильник.
При выборе системы отопления тепловым насосом надо учитывать ряд факторов, таких как:
- сезонность проживания;
- средние температуры в данной местности;
- теплопотери отапливаемого объекта;
- доступность различных источников тепла.
Возникли вопросы?
Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!
Задать вопрос
Возврат к списку
Поделиться:
Принцип действия | Industrialheatpumps.nl
Принцип работы
Низкотемпературный поток отработанного тепла можно преобразовать в полезное высокотемпературное тепло с помощью теплового насоса. Среди различных типов тепловых насосов, которые были разработаны, механические тепловые насосы получили наибольшее распространение.
Для привода компрессора требуется электроэнергия, и эта энергия добавляется к теплу, имеющемуся в конденсаторе. Эффективность теплового насоса обозначается его COP (коэффициентом производительности), определяемым как отношение общего количества тепла, поставляемого тепловым насосом, к количеству электроэнергии, необходимой для его работы.
Подробнее
Термодинамический цикл
Принцип работы теплового насоса основан на том физическом свойстве, что температура кипения жидкости повышается с увеличением давления.
Понижая давление, среда может испаряться при низких температурах, а повышение давления приведет к высокой температуре кипения. График слева показывает этот принцип. Черная линия показывает соотношение между давлением и температурой кипения, в данном случае аммиака. При низком давлении и температуре аммиак испаряется в испарителе. Энергия, необходимая для этого, обеспечивается потоком отработанного тепла. Компрессор увеличивает давление паров аммиака. Затем пар конденсируется при высоком давлении и температуре внутри конденсатора. При конденсации аммиака выделяется тепло: полезный источник энергии. Жидкий аммиак транспортируется к расширительному устройству, которое снижает давление. Аммиак с низкой температурой и низким давлением поступает в испаритель: это начальная точка еще одного цикла.
Подробнее
Хладагенты
На рисунке справа показан цикл теплового насоса для хладагента Аммиак. Для крупномасштабных промышленных применений аммиак является наиболее подходящим хладагентом для тепловых насосов, обеспечивающих температуру до 90 °C.
Аммиак считается одним из самых эффективных хладагентов. Однако его использование сопряжено с определенными мерами безопасности. Поэтому аммиак в основном используется для крупных промышленных установок. Выбор хладагента для конкретного применения определяется температурным диапазоном его термодинамического цикла и размерами необходимой установки. Хладагенты можно разделить на две группы: природные хладагенты (бутан, аммиак, CO2) и синтетические хладагенты (R134A, R407C, R410A). В коммерческих целях синтетические хладагенты предпочтительнее натуральных. Недостатком синтетических хладагентов является их сильный вклад в парниковый эффект в случае утечки. Негативное воздействие синтетических хладагентов, например, в 1300-2100 раз выше по сравнению с СО2.
Подробнее
Как работает тепловой насос?
Наука о тепловых насосах Тепло естественным образом перемещается из более горячей области в более холодную. Тепловой насос работает, обращая этот процесс, используя для этого небольшое количество электроэнергии.
Это происходит за счет цикла сжатия и испарения.
Цикл испарения и сжатия теплового насоса состоит из четырех стадий, через которые циркулирует хладагент. Этот хладагент действует как среда, передающая тепло от одной ступени к другой.
1: Испаритель
Тепло поступает в теплообменник, известный как испаритель, извне. В зависимости от типа теплового насоса это низкопотенциальное тепло может поступать из любого количества источников. Например, геотермальные тепловые насосы поглощают тепло из земли, атмосферные – из воздуха, а водные – из близлежащего озера или пруда.
Это тепло приводит к испарению хладагента. В испарителе низкотемпературный хладагент низкого давления может поглощать тепло даже в очень холодных условиях (до -20°C).
2: Компрессор
Испаряющийся хладагент сжимается, что повышает температуру. Говоря более технически, низкопотенциальное тепло превращается в пригодный для использования высокотемпературный режим.
3: Конденсатор
Газообразный хладагент передает тепло в систему центрального отопления. Это приводит к тому, что хладагент снова конденсируется в жидкость. Это происходит в конденсаторе, втором теплообменнике, где более холодная вода из системы центрального отопления поглощает тепло. Затем это тепло либо циркулирует вокруг системы излучателей (радиаторы или теплые полы), либо используется для нагрева воды.
4: Расширительный клапан
Охлажденный хладагент проходит через расширительный клапан, который снижает давление. Это еще больше снижает температуру, прежде чем хладагент вернется в испаритель, чтобы цикл мог начаться снова.
Принцип работы здесь использует концепцию «скрытой теплоты конденсации и парообразования». Короче говоря, изменяя давление, мы можем контролировать температуру кипения жидкой среды, а затем управлять движением тепла.
Типы тепловых насосов Существует два основных типа тепловых насосов: воздушные и грунтовые.
Хотя они оба используют один и тот же метод теплопередачи, упомянутый выше, способ подачи низкопотенциального тепла в цикл испарения-сжатия у них немного отличается.
Воздушные тепловые насосы являются наиболее популярным типом систем. Находясь вне дома, тепловой насос очень похож на стандартный кондиционер. По сути, способ теплопередачи для кондиционеров очень похож на описанный выше, только наоборот.
Солнечное тепло нагревает окружающий нас воздух, который затем всасывается вентилятором в тепловой насос. Это тепло извлекается из воздуха в змеевик теплообменника – испаритель – и так начинается цикл. Вентилятор поддерживает постоянный поток теплого воздуха, контактирующего с теплообменником.
Геотермальные тепловые насосы Геотермальный тепловой насос использует солнечную энергию, хранящуюся в земле, в качестве источника тепла для испарителя. Он собирает тепло через трубы, проложенные под землей, известные как заземляющий контур или заземляющий массив.
Смесь воды и специального типа антифриза затем перекачивается через эту сеть подземных труб, поглощая естественное тепло ниже линии замерзания. Затем смесь антифриза и воды отдает тепло испарителю теплового насоса, и начинается тот же процесс испарения-сжатия, как показано на диаграмме ниже.
Самая популярная конструкция геотермального теплового насоса – это укладка теплопоглощающих труб горизонтально. Вам понадобится большая площадь поверхности снаружи, чтобы проложить трубы таким образом, или, если у вас не так много места, вы можете выбрать систему с вертикальным контуром, которая включает бурение глубоких скважин под землей.
Хотите узнать, сколько будет стоить ваш тепловой насос? Почему бы не пройти наш экспресс-опрос, и мы сможем сообщить вам, подходит ли ваш дом для установки теплового насоса, подтвердим ваше право на доступное государственное финансирование, а также сообщим вам цену. Это не должно занимать больше пары минут. Нажмите здесь что бы начать.