Принцип работы теплового насоса. Как работает тепловой насос?

Все больше и больше интернет пользователей интересуются альтернативами способами отопления: тепловыми насосами.

Для большинства это абсолютно новая и неизвестная технология, поэтому и возникают вопросы типа: «Что такое тепловой насос?», «Как выглядит тепловой насос?», «Как работает тепловой насос?» и пр.

Здесь мы постараемся просто и доступно дать ответы на все эти и еще много других вопросов, связанных с тепловыми насосами.

 

Что такое Тепловой Насос?

Тепловой насос — устройство (другими словами «тепловой котел»), которое отбирает рассеянное тепло из окружающей среды (грунт, вода или воздух) и переносит его в отопительный контур вашего дома.

Тепловой насос Грунт-Вода

Благодаря солнечным лучам, которые непрерывно поступают в атмосферу и на поверхность земли происходит постоянная отдача тепла. Именно таким образом поверхность земли круглый год получает тепловую энергию.

Воздух частично поглощает тепло от энергии солнечных лучей. Остатки солнечной тепловой энергии почти полностью поглощается землей.

Кроме того, геотермальное тепло из недр земли постоянно обеспечивает температуру грунта +8°С (начиная с глубины 1,5-2 метра и ниже). Даже холодной зимой температура на глубине водоемов остается в диапазоне +4-6°С.

Именно это низкопотенциальное тепло грунта, воды и воздуха переносит тепловой насос из окружающей среды в отопительный контур частного дома, предварительно повысив температурный уровень теплоносителя до необходимых +35-80°С.

ВИДЕО: Как работает тепловой насос Грунт-Вода?

 

Что делает Тепловой Насос?

Тепловые насосы — тепловые машины, которые предназначены для производства тепла с использованием обратного термодинамического цикла. Тепловые насосы переносят тепловую энергию от источника с низкой температурой в систему отопления с более высокой температурой. В процессе работы теплового насоса происходят затраты энергии, не превышающие объем произведенной энергии.

Прямой цикл Карно

В основе работы теплового насоса лежит обратный термодинамический цикл (обратный цикл Карно), состоящий из двух изотерм и двух адиабат, но в отличии от прямого термодинамического цикла (прямого цикла Карно) процесс протекает в обратном направлении: против часовой стрелки.

В обратном цикле Карно окружающая среда выступает в роли холодного источника тепла. При работе теплового насоса тепло внешней среды благодаря совершению работы передается потребителю, но с уже более высокой температурой.

Передать тепло от холодного тела (грунт, вода, воздух) возможно только при затрате работы (в случае с тепловым насосом — затраты электрической энергии на работу компрессора, циркуляционных насосов и пр.) или другого компенсационного процесса.

Еще тепловой насос можно назвать «холодильником наоборот», так как тепловой насос это та же холодильная машина, только в отличии холодильника тепловой насос забирает тепло снаружи и переносит его в помещение, то есть обогревает помещение (холодильник же охлаждает путем отбора тепла из холодильной камеры и выбрасывает его через конденсатор наружу).

Как работает Тепловой Насос?

Теперь поговори о том как работает тепловой насос. Для того, что понять принцип работы теплового насоса нам нужно разобраться в нескольких вещах.

1. Тепловой насос способен извлекать тепло даже при отрицательной температуре.

Большинство будущих домовладельцев не могут понять принцип работы теплового насоса Воздух-Вода (в принципе любого воздушного теплового насоса), так как не понимают каким образом может извлекаться тепло из воздуха при отрицательной температуре зимой. Вернемся к основам термодинамики и вспомни определение теплоты.

Теплота — форма движения материи, представляющая собой беспорядочное движение образующих тело частиц (атомов, молекул, электронов и др.).

Даже при температуре 0˚С (ноль градусов по Цельсию), когда замерзает вода, в воздухе все еще есть теплота.  Ее значительно меньше чем, например при температуре +36˚С, но тем не менее и при нулевой и при отрицательной температуре происходит движение атомов, а значит и происходит выделение теплоты.

Движение молекул и атомов полностью прекращается при температуре -273˚С (минус двести семьдесят три градуса по Цельсию), что соответствует абсолютному нулю температуры (ноль градусов по шкале Кельвина). То есть и зимой при минусовой температуре в воздухе есть низкопотенциальное тепло, которое можно извлекать и переносить в дом.

2. Рабочая жидкость в тепловых насосах — хладагент (фреон).

Хладагент R-410А, используемый в тепловых насосах

Что такое холодильный агент? Хладагент — рабочее вещество в тепловом насосе, которое отбирает теплоту от охлаждаемого объекта при испарении и передает тепло рабочей среде (например, воде или воздуху) при конденсации.

Особенность хладагентов в том, что они способны закипать и при отрицательных и при относительно низких температурах. Кроме того хладагенты могут переходить из жидкого состояния в газообразное и наоборот. Именно во время перехода из жидкого состояния в газообразное (испарения) происходит поглощение теплоты, а во время перехода из газообразного в жидкое (конденсации) происходит передача теплоты (отделение тепла).

3. Работа теплового насоса возможна благодаря его четырем ключевым компонентам.

Для того, чтобы понять принцип работы теплового насоса его устройство можно разделить на 4 основные элементы:

1. Компрессор, который сжимает хладагент для повышения его давления и температуры.
2. Расширительный клапан — терморегулирующий вентиль, который резко понижает давление хладагента.
3. Испаритель — теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло от окружающей среды.
4. Конденсатор — теплообменник, в котором уже горячий хладагент после сжатия передает тепло в рабочую среду отопительного контура.

Именно эти четыре компонента позволяют холодильным машинам производить холод, а тепловым насосам — тепло. Для того, чтобы разобраться как работает каждый компонент теплового насоса и для чего он нужен предлагаем просмотреть видео о принципе работы грунтового теплового насоса.

ВИДЕО: Принцип работы теплового насоса Грунт-Вода

Принцип работы теплового насоса

Теперь попытаемся подробно описать каждый этап работы теплового насоса. Как уже говорилось ранее — в основе работы тепловых насосов лежит термодинамический цикл. Это значит, что работа теплового насоса состоит из нескольких этапов цикла, которые повторяются снова и снова в определенной последовательности.

Рабочий цикл теплового насоса можно разделить на четыре следующие этапы:

1. Поглощение тепла из окружающей среды (кипение хладагента).

В испаритель (теплообменник) поступает хладагент, который находиться в жидком состоянии и имеет низкое давление. Как мы уже знаем при низкой температуре хладагент способен закипать и испаряться. Процесс испарения необходим для того, чтобы вещество поглотило тепло.

Согласно второму закону термодинамики тепло передается от тела с высокой температурой к телу с более низкой температурой. Именно на этом этапе работы теплового насоса хладагент с низкой температурой проходя по теплообменнику отбирает тепло от теплоносителя (рассола), который ранее поднялся из скважин, где отобрал низкопотенциальное тепло грунта (в случаи с грунтовыми тепловым насосами Грунт-Вода).

Дело в том, что температура грунта под землей в любое время года составляет +7-8°С. При использовании геотермального теплового насоса типа Грунт-Вода устанавливаются вертикальные зонды, по которым циркулирует рассол (теплоноситель). Задача теплоносителя — нагреться до максимально возмножной температуры во время циркуляции по глубинным зондам.

Когда теплоноситель отобрал тепло из грунта, он поступает в теплообменник теплового насоса (испаритель) где «встречается» с хладагентом, который имеет более низкую температуру. И согласно второму закону термодинамики происходит теплообмен: тепло от более нагретого рассола передается менее нагретому хладагенту.

Здесь очень важный момент: поглощение тепла возможно во время испарения вещества и наоборот, отдача теплоты происходит при конденсации. Во время нагрева хладагента от теплоносителя он меняет свое фазовое состояние: хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное (происходит процесс закипания хладагента, он испаряется).

Пройдя через испаритель хладагент находиться в газообразной фазе. Это уже не жидкость, но газ, который отобрал тепло у теплоносителя (рассола).

2. Сжатие хладагента компрессором.

На следующем этапе хладагент в газообразном состоянии попадает в компрессор. Здесь компрессор сжимает фреон, который за счет резкого увеличения давления нагревается до определенной температуры.

Аналогичным образом работает и компрессор обычного бытового холодильника. Единственное существенное отличие компрессора холодильника от компрессора теплового насоса — значительно меньшая производительность.

ВИДЕО: Как работает холодильник с компрессором

 

3. Передача тепла в систему отопления (конденсация).

После сжатия в компрессоре хладагент, который имеет высокую температуру поступает в конденсатор. В данном случае конденсатор — это тоже теплообменник, в котором во время конденсации происходит отдача теплоты от хладагента к рабочей среде отопительного контура (например воде в системе теплых полов, или радиаторов отопления).

В конденсаторе хладагент из газовой фазы снова переходит в жидкую. Этот процесс сопровождается выделением тепла, которое используется для системы отопления в доме и горячего водоснабжения (ГВС).

4. Понижение давления хладагента (расширение).

Теперь жидкий хладагент нужно подготовить к повторению рабочего цикла. Для этого хладагент проходит через узкое отверстие термо-регулирующего вентиля (расширительного клапана). После «продавливания» через узкое отверстие дросселя хладагент расширяется, вследствие чего падает его температура и давление.

Этот процесс сравним с распылением аэрозоля из балончика. После распыления балончик на короткое время становиться холоднее. То есть произошло резкое падение давления аэрозоля вследствие продавливания наружу, температура соответственно тоже падает.

Теперь хладагент снова находиться под таким давлением, при котором он способен закипеть и испаряться, что необходимо нам для поглощения тепла от теплоносителя.

Задача ТРВ (термо-регулирующий вентиль) — снизить давление фреона путем расширения его на выходе из узкого отверстия. Теперь фреон снова готов закипать и поглощать тепло.

Цикл снова повторяется до тех пор, пока система отопления и ГВС не получит от теплового насоса необходимый объем тепла.

 

Принцип работы теплового насоса, что такое тепловой насос, оборудование для отопления

Тепловий насос Нitachi купити стало не лише престижно, а й економічно вигідно за всіма параметрами.

• Основними перевагами обладнання є його універсальність: працює на опалення, кондиціювання та гаряче водопостачання будь-якого будинку і квартири за низьких експлуатаційних витрат.
• У новій лінійці теплових насосів Yutaki від Hitachi представлено 70 моделей продуктивністю від 7 до 32 кВт.
• Тепловий насос для опалення будинку за ціною впевнено конкурує з іншим опалювальними агрегатами.
• Устаткування повністю вдосконалили, щоб вигідно виокремлюватися серед конкурентів.
• Насос для системи опалення з лінійки Yutaki Hitachi відрізняється від попередніх моделей потужністю установок, збільшенням коефіцієнта ефективності СОР, а також наявністю спеціального комплекту для кондиціювання.
• Новий білий дизайн установок робить їх максимально підходящими навіть для найвишуканішого інтер’єру.
• Купити тепловий насос цього бренду – економія коштів на опаленні, охолодженні і ГВП житла, очевидна вигода у зв’язку з постійним підвищенням всіх тарифів на опалення.

Де замовити теплові насоси в Києві?

Щоб обладнання радувало вас тривалим терміном служби й ефективною безперебійною роботою, замовте теплові насоси в Україні від перевіреного бренду. Компанія Hitachi на українському ринку представляє свою продукцію вже більше 20 років. Наш тепловий насос за ціною в Києві впевнено конкурує з іншими провідними виробниками і дозволяє стати володарем функціонального агрегату без зайвих фінансових витрат.

Ми пропонуємо теплові насоси Нitachi в Києві за цінами виробника

У нас представлена офіційна продукція бренду, що дозволяє пропонувати клієнтам теплові насоси за ціною без накруток. Пряма співпраця з японською корпорацією гарантує доступну вартість теплового насосу всіх моделей, своєчасні постачання та регулярне оновлення асортименту.
У нас також можна замовити тепловий насос під ключ — ми візьмемо на себе всі турботи про доставку, встановлення та запуск обладнання.

Устройство и принцип работы теплового насоса ремонт теплового насоса

Как устроен тепловой насос и как он работает?

Теплонасос функционирует как холодильник, только наоборот. Холодильник переносит тепло изнутри во вне. Тепловой насос переносит тепло, накопленное в воздухе, почве, недрах или воде, в ваш дом.

Тепловой насос состоит из 4 основных агрегатов:

 – испаритель,
 – конденсатор,
 – расширительный вентиль (разряжающий вентиль-дроссель, понижает давление),
 – компрессор (повышает давление).

Эти агрегаты связаны замкнутым трубопроводом. В системе трубопровода циркулирует хладагент, который в одной части цикла представляет собой жидкость, а в другой – газ.

Точка кипения для разных жидкостей меняется посредством давления, чем выше давление, тем выше точка кипения. Вода закипает при нормальном давлении при температуре +100 °С. При повышении давления вдвое, температура кипения воды достигает +120 °С, а при уменьшении давления в 2 раза, вода закипает при +80 °С. Хладагент в тепловом насосе имеет ту же тенденцию – его температура кипения изменяется при изменении давления. Точка кипения хладагента лежит низко, приблизительно – 40 °С при атмосферном давлении, поэтому может использоваться даже с низкотемпературным тепловым источником.

Земные недра как глубинный теплоисточник

Земные недра являются бесплатным теплоисточником, поддерживающим одинаковую температуру круглый год. Использование тепла земных недр является экологически чистой, надежной и безопасной технологией обеспечивания теплом и горячим водоснабжением всех типов зданий, больших и малых, общественных и частных.Уровень капиталовложений достаточно высокий, но взамен Вы получите безопасную в работе, с минимальными требованиями к сервисному обслуживанию альтернативную обогревательную систему с максимально длительным сроком эксплуатации. Коэффициент преобразования тепла высок, достигает 3. Установка не требует много места и может быть внедрена на участке земли малой плошади. Объем восстановительных работ после бурения незначителен, влияние пробуренной скважины на окружающую среду минимально. На уровень грунтовых вод воздействие не оказывается, так как грунтовые воды не потребляются. Тепловая энергия переносится к конвекционной системе водяного отопления и применяется для горячего водоснабжения.

Грунтовое тепло – близкозалегающая энергия

В поверхностном слое земли накапливается тепло в течение лета. Использование этой энергии для обогрева целесообразно для зданий с высокими энергорасходами. Наибольшее количество энергии извлекается из почвы с большим содержанием влаги.

Грунтовый теплонасос

Тепло из почвы поставляется посредством пластикового шланга. Экологически чистая, морозостойкая жидкость циркулирует в шланговой системе и переносит тепло к тепловому насосу, где оно преобразуется в высокотемпературное тепло для обогрева и горячего водоснабжения.

 

 

Водные теплоисточникиСолнце нагревает воду в морях, озерах и других водных источниках. Солнечная энергия накапливается в воде и донных слоях. Редко температура снижается ниже +4 °С. Чем ближе к поверхности, тем температура больше варьируется в течение года, а в глубине – она относительно стабильна.

Тепловой насос с водным источником тепла

Шланг для передачи тепла укладывается на дне или в грунте дна, где температура еще немного выше, чем температура воды. Важно, чтобы шланг снабжался отягощающим грузом для предотвращения всплытия шланга на поверхность. Чем ниже он залегает, тем меньше риск повреждения. Водный источник как источник тепла очень эффективен для зданий с отно сительно высокими потребностями в теп лоэнергии.

Кроме вышеперечисленных источников теплонасосная установка может использовать тепловые сбросы самого жилья для отопления и горячего водоснабжения: сбросную воду, а также вентиляционные выбросы и дымовые газы. В последнем случае вытяжная система должна быть оборудована действующим вентиляционным агрегатом. Данная комбинация улучшает вентилирование дома и уменьшает проблемы с плесенью, сыростью, радоновой загазованностью.

 

”Бросовые” источники тепла

Кроме вышеперечисленных источников тепловой насос может использовать тепловые сбросы самого жилья для отопления и горячего водоснабжения: сбросную воду, а также вентиляционные выбросы и дымовые газы. В последнем случае вытяжная система должна быть оборудована действующим вентиляционным агрегатом. Данная комбинация улучшает вентилирование дома и уменьшает проблемы с плесенью, сыростью, радоновой загазованностью.

Экономическая эфективность теплового насоса

Коэффициент преобразования тепла

 

Эффективность определяется так называемым коэффициентом преобразования тепла или коэффициентом температурной трансформации, который представляет собой отношение количества энергии, генерируемой теплонасосом, к количеству энергии, затрачиваемой на процесс переноса тепла.

В большинстве случаев коэфициент температурной трансформации равен 3. Это означает, что тепловой насос поставляет в 3 раза больше энергии, чем потребляет. Другими словами, 2/3 получено «бесплатно» от теплоисточника. Чем выше энергопотребности Вашего жилища, тем больше вы экономите денежных средств.

Тепловые насосы наиболее эффективны в отопительных системах с низкотемпературными характеристиками, например, в системах напольного отопления.

При подборе теплонасоса к Вашей обогревательной системе невыгодно ориентировать мощностные показатели теплонасоса на максимальные требования к мощности (на покрытие энергорасходов в отопительном контуре в самый холодный день года).

 

Опыт показывает, что теплонасос должен генерировать около 50-70% от этого максимума, тепловой насос должен покрывать 70-90% (в зависимости от теплоисточника) от общей годовой потребности в энергии для отопления и горячеговодоснабжения. При низких внешних температурах теплонасос применяется с имеющимся в наличии котельным оборудованием или пиковым доводчиком, которым укомплектован тепловой насос.

Виды теплонасосов, применяемые в системе отопления в России

В нашей стране свое применение нашли следующие типы тепловых агрегатов:

1.      Грунтовый теплонасос.

Земные недра являются неисчерпаемым и бесплатным теплоисточником, который поддерживает одинаковую температуру на протяжении целого года. Использование такого тепла – это надежная, экологически чистая и безопасная технология обеспечения теплом всех типов зданий. Конечно, уровень капиталовложений при установке такого насоса достаточно высокий, но при этом Вы получаете неприхотливую к сервисному обслуживанию обогревательную систему с длительным сроком эксплуатации. Установка насоса не требует много места, к тому же он может быть внедрен на земельном участке малой площади.

2.      Водный теплонасос.

Солнце щедро нагревает воду в озерах, реках и морях. Чем ближе к поверхности, тем больше варьируется температура воды, а на глубине ее величина относительно стабильна.

Шланг насоса, предназначенный для передачи тепла, желательно установить в грунте дна, поскольку там температура еще выше. При этом важно снабдить шланг отягощающим грузом, во избежание его всплытия на поверхность. Такой источник тепла эффективен для обогрева зданий с относительно невысокими тепловыми потребностями.

3.      «Бросовый» теплонасос.

Принцип работы теплового насоса может также основываться и на использовании тепловых сбросов жилья: вентиляционные выбросы, использованная вода, дымовые газы и пр. Такая технология устраняет проблемы с плесенью и радоновой загазованностью, улучшая при этом вентилирование дома. ремонт теплового насоса

Принцип работы теплового насоса, как работает тепловой насос

Как устроен геотермальный тепловой насос внутри

Виды тепловых насосов

Какие бывают виды тепловых насосов в в зависимости от источника тепла? Они делятся по способу отбора тепла из окружающей среды.

• Геотермальные. Переносят тепло грунта и\или грунтовых вод в дом
• Воздух-вода. Переносят тепло атмосферного воздуха в систему отопления.
• Рекуператоры вторичного тепла: отбор тепла вытяжного воздуха, стоков канализации, другого бросового тепла

Тепловой насос с вертикальными скважинами (зондами)

Отбор тепла скважины

При отсутствии большой площади прилегающей территории, устанавливается вертикальный теплообменник (зонд) для работы с геотермальным тепловым насосом. Это наиболее компактный и популярный способ, который позволяет сохранить целостность ландшафта. Температура грунта на глубине бурения скважины стабильно находится на уровне +10ºС, поэтому эффективность таких тепловых насосов с вертикальным теплообменником выше. Недостатком является необходимость проведения бурильных работ, что повышает цену данного вида системы. При использовании в качестве источника тепла скважины, в нее опускается зонд из полиэтиленовой трубы, имеющий U-образную форму. Не обязательно использовать одну очень глубокую скважину, можно пробурить несколько неглубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину.

Преимущества:

• Компактная система, не требующая большого участка
• Самая эффективная с точки зрения температур. Стабильная температура на протяжении всего года.
• Возможно реализация пассивного кондиционирования путем сброса летом тепла в скважин
• Нет необходимости в большом участке
• Не влияет на участок

---

Грунтовый тепловой насос

Бурение скважин под тепловой насосГрунтовый горизонтальный коллектор

Тепловой насос собирает тепло грунта с помощью коллектора, уложенного рядом со зданием на глубину около метра. Горизонтальный контур собирает солнечную энергию, накопившуюся за лето в грунте. Коллектор геотермальной отопительной системы размещается горизонтально глубже уровня промерзания почвы. Такой способ позволяет добиться высокой энергоэффективности, так как температура на глубине залегания коллектора колеблется от 3 до 12ºС. Но монтаж горизонтального теплообменника требует наличия значительной земельной площади и может повредить уже обустроенную придомовую территорию. Также из возможных минусов: Ваш газон позеленеет после зимы на пару недель позже, чем у соседа 🙂
Преимущества:

• Более низкая стоимость установки по сравнению с вертикальным контуром заземления
• Может также использоваться для извлечения тепла из озер
• Контур поддерживает постоянную температуру в течение года
• При реализации кондиционирования с помощью теплового насоса, в некоторых случаях, нужно устанавливать активный блок кондиионирования

Горизонтальный коллектор

---

Спиральный коллектор

Спиральный коллектор является комбинацией между вертикальными скважинами и горизонтальным коллектором. Применяется там, где в силу геологических причин бурение очень дорогое (например, залегание гранитной плиты). Дороже чем вариант горизонтального коллектора, так как требует предварительного изготовления спиралей более тонкой трубы (обычно 25 мм) высотой от 2 до 3 метров. Также возникает необходимость сборных колодцев, так как из-за уменьшения диаметра увеличивается общая длинна трубы в системе.

Тепловой насос вода-вода

Тепло грунтовых вод, тепло реки, тепло моря

Вода выкачивается с первой скважины по течению, через промежуточный теплообменник, отбирается тепло у воды (дельта температур 3-4 градуса). Затем вода сбрасывается во вторую скважину ниже по течению грунтовых вод.
К минусам можно отнести постоянное обслуживание системы, а также непрогнозируемое изменение геологических и водоносных параметров (дебит и состав воды в скважине может меняться в худшую сторону).

Аналогичная система может использоваться с глубоководной рекой. А также с морем, но это уже более сложная система с дорогим титановым теплообменником и фильтрацией, данная система оправдана только в промышленных масштабах.

---

Принцип работы теплового насоса воздух вода

Отбор тепла наружного воздуха

Наиболее часто встречающийся тип “воздух-воздух” – это традиционные кондиционеры. А для работы с водяной системой отопления (радиаторы или теплые полы) применяются тепловой насос воздух вода Thermia iTec. Они извлекают тепло посредством обдува атмосферным воздухом теплообменника в наружном блоке. Внутри теплообменнника циркулирует более холодный фреон. За счет того, что фреон более холодный, чем атмосферный воздух, происходит отбор тепла из воздуха. Данная модель может работать до -25 градусов наружного воздуха.

---

Рекуперация тепла вытяжного воздуха

Утилизация тепла вытяжки

Энергия отбирается от теплого вытяжного воздуха из здания. Это может быть тепло, как с вытяжного воздуховода (или шахты) естественной вытяжки, так и с принудительной системы вентиляции с рекуперацией. В таком случае это будет вторая ступень рекуперации тепла после основного рекуператора.

Какие могут быть схемы утилизации (рекуперации) тепла вытяжного воздуха с тепловым насосом?

Для небольших зданий, в том числе частных домов, в дополнение к геотермальному тепловому насосу устанавливается специальный аксессуар Thermia Vent, который является теплообменником типа “воздух-вода”. Обдуваемый вытяжным воздухом, он дополнительно нагревает входящий теплоноситель со скважин, повышая COP теплового насоса.

Для больших зданий, где объем тепла в вытяжном воздухе существенный, можно установить промышленный тепловой насос Thermia Mega, полноценно обеспечивающий горячей водой здание или частично его отапливая. Также данная система актуальна для предприятий с бросовым теплом от технологических процессов. Особенно эффективно работает с такой системой инверторный тепловой насос, который подстраивают свою мощность под текущее количество отбираемого технологического тепла вытяжки в данной момент.

Преимущества:

• Снижает стоимость установки в целом (меньше скважин)
• Встраивается в существующую систему вентиляции
• Улучшает COP теплового насоса
• Повышает категорию здания до отметки энергоэффективности “А”

Принцип действия теплового насоса. Описание принципа работы кондиционера

Тепловой насос — по словам понятно, что это насос, который перекачивает тепло.
Мы знаем, что любой (тепловой) насос перемещает (теплоту) из низкого (температурного) уровня на высокий (температурный) уровень.
Иными словами, тепловой насос забирает тепло у холодного тела и передаёт это тепло горячему телу.
Как это возможно ?
Горячий, или холодный — это мы сравниваем с температурой нашего тела, которая постоянна около 36,6 ⁰С .

Вспомните, как у вас зимой замёрзли пальцы и холодная вода из-под крана казалась ТЁПЛОЙ водой.

Это правда, вода была теплее ваших пальцев.

Вывод: тепло есть и в холодном теле и в горячем, разница лишь в количестве этого тепла, количество тепла мы привыкли обозначать температурой.

В природе, тепло само переходит от тёплых предметов к холодным.

Но если искусственно опустить уровень температуры на входе в насос, и на столько же поднять уровень температуры на выходе из насоса, тепло всё также последует от тёплого воздуха при -15 ⁰С к тепловому насосу с температурой на входе в такой насос порядка -25⁰С, что на 10 ⁰С ниже температуры воздуха на улице зимой.

Тот же эффект используется и на выходе из теплового насоса: температура на выходе повышается на тот же уровень, включая потреблённую энергию самим насосом, которая требуется для его запуска и работы по перекачиванию тепла.

Как компрессор получает понижение температуры на входе. Устройство теплового насоса ?

В медных трубках теплового насоса находятся молекулы теплоносителя.

Теплота — движение молекул. Нет молекул — нет тепла. Компрессор создаёт вакуум — концентрация молекул становится меньше в том же объёме.

Повышение температуры происходит аналогично — компрессор сжимает газ, уменьшая объём, количество молекул осталось прежним, а концентрация молекул увеличилась.

На практике, всё ещё глубже, так как чтобы повысить эффективность теплового насоса, пришлось использовать способность газа отдавать много тепла, если газ стал жидкостью и обратную способность — хорошо забирать тепло для превращения жидкости в газ.

Вспомните, как вам стало прохладнее, стоило немного вспотеть. Многие знают, как легко заболеть от переохлаждения в 30-ти градусную жару. На мокрой коже испаряется вода и так охлаждает тело.

Поэтому на входе в тепловой насос жидкость становится газом, на выходе — газ превращается в жидкость.

Что даёт нам тепловой насос ?

Совершенные тепловые насосы могут перекачать от 3 до 7 единиц тепла, если на перекачку ушла 1 единица тепла, это зависит от погоды.

Чем ниже нижняя температура и выше верхняя, тем тяжелее работать тепловому насосу, но, впрочем, как и любому другому насосу.

Схема работы теплового насоса ничем не отличается от принципа работы кондиционера.

Разница лишь в направлении действия кондиционера, который перекачивает тепло из дома на улицу.

Почему тепло само не возвращается обратно, если в доме стало теплее, а на улице холоднее ?

Возвращается, но очень медленно, благодаря теплоизоляции дома.

Дом маленький, по сравнению со средой вне этого дома, поэтому тепловому насосу легче нагреть дом, чем охладить всю эту среду.

Тепловой насос тоже не способен повлиять на погоду вне дома, поэтому температура воздуха на улице заметно не понижается и насос продолжает качать тепло в дом с той же эффективностью.

Однако погодные колебания влияют на любой процесс отопления значительнее.

Тепловые насосы без бурения берут тепло из воздуха вне дома, но передают это тепло воздуху дома, или воде системы отопления.

Горячая вода может греть водяной тёплый пол и обеспечить горячее водоснабжение.

Удивительно, но в каждом доме есть маленький тепловой насос — это ваш холодильник. Холодильник способен обеспечить климат контроль для ваших продуктов и слегка нагреть вашу кухню. Принцип действия холодильника также не отличается от теплового насоса.

Как работает тепловой насос? | Изба Премиум

Как работает геотермальный тепловой насос?

Как работает воздушно-водяной тепловой насос?

Как работает вентиляционный насос?

Тепловой насос – это электрическое устройство, которое температуру окружающей среды (земли, воды, воздуха) преобразует в высокую температуру, которая используется для отопления и производства горячей воды. Тепловой насос не является новым открытием. Эта технология используется десятилетиями не только в Швеции, но и во всем мире. Чаще всего в хозяйстве встречаются такие тепловые насосы как холодильники и кондиционеры. Тепло забирается из земли через пластиковый трубопровод. В трубах циркулирует незамерзающая жидкость, которая передаёт собранное тепло в испаритель теплового насоса. В испарителе незамерзающая жидкость отдаёт свою энергию фреону, который преобразуется в пар и сжимается в компрессоре. Из-за резкого увеличения давления температура паров фреона резко поднимется. Далее горячие пары попадают в конденсатор, где передают тепло в тепловую систему. Остывшая незамерзающая жидкость по трубам возвращается в грунт, где далее собирает тепло. Энергия используется только для переноса тепла, поэтому этот способ обогрева является одним из самых экономичных.

Схема 1. Основные элементы теплонасосной установки.

Ниже Вы можете ознакомиться с принципиальными схемами работы всех типов тепловых насосов.

Видео 1. Объяснение принципа работы теплового насоса.

Цикл теплообмена

1. Циркулирующий в замкнутом контуре соляной раствор получает низкопотенциальное тепло из почвы и/или из грунтовых вод.

2. Раствор закачивается в испаритель и отдаёт полученное тепло хладагенту. Так как соляной раствор не замерзает, его циркуляция возобновляется.

3. Хладагент, находящийся в испарителе, закипает при очень низкой температуре. При поступлении тепла от соляного раствора хладагент принимает газообразную форму.

4. Из испарителя газ переносится в компрессор, подключённый к электрической сети.

5. В компрессоре происходит сжатие газа. Из-за повышениия давления увеличивается температура носителя.

6. Хладагент поступает в конденсатор. Газ через стенку теплообменника нагревает воду в системе отопления.

7. При остывании хладагент переходит в жидкое агрегатное состояние. Затем конденсат направляется в расширительный клапан.

8. В клапане давление понижается до номинального и хладагент возвращается в испаритель.

9. Цикл повторяется.

Рисунок 1. Принципиальная схема действия геотермального теплового насоса.

Особенности геотермального получения энергии

Подземное тепло добывается в коллекторах четырёх типов:

• вертикальный коллектор, работающий через скважину глубиной до 150 метров
• горизонтальный коллектор, расположенный ниже глубины замерзания грунта (1.2-1.5 метров)
• водный коллектор, расположенный на глубине залегания ниже глубины промерзания водоёма
• водяной грунтовый коллектор, в котором вместо соляного раствора используется вода из скважины

Иллюстрации:

Рисунок 2. Теплонасосная установка с вертикальным коллектором.

Рисунок 3. Теплонасосная установка с горизонтальным коллектором.

Рисунок 4. Теплонасосная установка с грунтовым коллектором.

Рисунок 5. Теплонасосная установка с водным коллектором.

Видео:

Видео 2. Анимация цикла работы геотермального теплового насоса с горизонтальным коллектором.

Видео 3. Анимация цикла работы геотермального теплового насоса с вертикальным коллектором.

Видео 4. Анимация цикла работы геотермального теплового насоса с водным коллектором.

Преимущества геотермального теплового насоса

• ЭФФЕКТИВНОСТЬ

  Технология отличается чрезвычайно высоким Коэффициентом Полезного Действия: на 10 килоВатт электричества вырабатывается от 30 до 50 килоВатт тепла.

• НЕЗАВИСИМОСТЬ

  Геотермальные насосы обеспечивают полную экономическую независимость владельца: колебания цен на топливо абсолютно не влияют на бесперебойность обеспечения тепла.

• РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ

  Тепловые насосы начинают приносить выгоду уже после года использования. Бюджет владельца освобождается от регулярных расходов на топливо сразу же после ввода насоса в эксплуатацию. Сначала насос окупает затраты на себя, а затем начинает приносить доход генерируя тепло.

• НЕЗАМЕТНОСТЬ

  1. Скважина занимает минимальную площадь на территории участка.
  2. Отпадает необходимость в постройке котельной. +10 м²!
  3. В доме освобождается место, отведённое для установки дымохода.+5 м²!
  4. Теперь не нужно специальное помещение для хранения топлива.+20 м²!
  5. Неприкосновенность обоняния владельца: с тепловым насосом можно забыть о постоянном запахе дизельного топлива или дыма от печи со слабой тягой.

• БЕЗОПАСНОСТЬ

  Геотермальный тепловой насос не может взорваться или загореться. Вероятность аварийных ситуаций полностью исключена.

• НАДЁЖНОСТЬ

  Геотермальный тепловой насос не зависит от погодных условий и всегда работает одинаково эффективно.

• КОМФОРТ

  Тепловые насосы работают бесшумно. Ничем не выдают своё присутствие, кроме бесперебойной генерации тепла.

• ТРИГЕНЕРАЦИЯ

  Теплонасосная установка комбинирует теплоту, холод и электричество в единую энергетическую систему, обеспечивая сохранение финансов, снижение загрязнения окружающей среды и утилизацию электроэнергии, создаваемой с высокими потерями.

• ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

  Система теплового насоса использует природную энергию возобновляемых ресурсов. Продукты сгорания полностью отсутствуют, поэтому исключается загрязнение окружающей среды выбросами вредных веществ.

• МОДУЛЬНОСТЬ

  Тепловые насосы можно объединять в многоблоковые системы повышенной мощности. Кроме того, гибкость технологии позволяет оснащать энергетическую систему дома дополнительными аксессуарами и интегрировать её с прочими конструкциями, например, системами “Умный Дом”, “Тёплый Пол” или солнечными батареями.

• Принцип работы теплового насоса.

  Подробное описание со схемами и графиками.

  Каталог насосов.

Воздушно-водяные тепловые насосы работают без использования скважин. Вместо геотермальной энергии насос “воздух-вода” забирает тепло из атмосферы и использует разницу температур для испарения хладагента.

Рисунок 6. Теплонасосная установка с воздушно-водяной схемой работы.

Особенности воздушно-водяных тепловых насосов

В отличие от геотермального теплового насоса, воздушно-водяной тепловой насос является погодозависимым оборудованием, так как использует наружный воздух.

Преимущества	Недостатки
НЕДОРОГОЙ МОНТАЖ Нет необходимости в бурении скважины	КПД колеблется в зависимости от погодных условий
КОМБИНИРУЕМОСТЬ Можно использовать в паре с вентиляционными тепловыми насосами	Повышенное электропотребление комплексной системы
ГЕОГРАФИЯ ФУНКЦИОНАЛА Наиболее пригоден к использованию в Южном Федеральном Округе Российской Федерации	В северной части России в зимний период снижается эффективность работы из-за образования инея

 

Видео:

Видео 5. Анимация цикла работы воздушно-водяного теплового насоса.

• Принцип работы теплового насоса.

  Подробное описание со схемами и графиками.

  Каталог насосов.

Вентиляционные тепловые насосы утилизируют (выгодно используют) тепло вентилируемого воздуха, обеспечивая его циркуляцию принудительно. В отличие от геотермальных насосов в цикле работы вентиляционных тепловых насосов испарение хладагента опеспечивается не соляным раствором, а уходящим из помещений тёплым воздухом. Утилизированная энергия аналогично используется для получения горячей воды.

Схема 2. Термодинамический цикл вентиляционной теплонасосной установки.

Особенности вентиляционных тепловых насосов

Преимущества	Недостатки
НЕДОРОГОЙ МОНТАЖ Нет необходимости в бурении скважины	КПД колеблется в зависимости от погодных условий
КОМБИНИРУЕМОСТЬ Можно использовать в паре с воздушно-водяными тепловыми насосами	Повышенное электропотребление комплексной системы
ПОЛЬЗА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ Принудительная вентиляция обеспечивает регулярный приток свежего воздуха и удаление микробов	Коэффициент Полезного Действия вентиляционного насоса ниже КПД геотермальных насосов на 20%

 

О тепловых насосах в 1986 году сняли советский научный фильм!

Видео 6. Тепловые насосы в СССР. “Киевнаучфильм”, 1986. .

Что такое и как работает тепловой насос

02.11.2020

А ведь с тепловым насосом каждый из нас знаком с самого детства. Это обыкновенный бытовой холодильник. Только работает он наоборот, потому что предназначен не для того, чтобы повышать уровень температуры для нас, а понижать его для наших скоропортящихся продуктов. Продукты укладываются в теплоизолированную камеру, откуда теплота откачивается и сбрасывается в помещение, где стоит холодильник (пощупайте “решёточку” на его задней стенке – горячая!).

А есть ещё бытовые кондиционеры. Когда нам становится жарко, мы включаем кондиционер и он откачивает теплоту из помещения на улицу.

Не напоминает ли Вам это, как из затопленного подвала “ненужная” вода откачивается водяным насосом наверх и, затем, сбрасывается в канализацию или в ближайший овраг?

Это понятно, но как же работают эти аппараты?

Принцип работы наиболее распространённых парокомпрессионных тепловых насосов (и обычных холодильников тоже) основан на двух физических явлениях:

• когда вещество испаряется, оно поглощает теплоту, а когда конденсируется, отдаёт теплоту;
• когда давление меняется, меняется температура испарения и конденсации вещества: чем выше давление, тем выше температура и наоборот.

С этими явлениями мы тоже часто сталкиваемся в быту.

Наш совет. Если в жару Вы захотели охладить бутылочку пива, а холодильник далеко, оберните бутылку мокрой тряпкой и поставьте в тенёк на ветерок. Испаряющаяся вода отберет часть теплоты у пива и охладит его.

Наше предостережение. Опасайтесь ожогов паром. Пар, конденсируясь на коже, отдаст ей запасённую теплоту и ожог будет опаснее и болезненнее, чем просто горячей водой.

Наша информация. Знаете ли Вы, что альпинисты в высокогорных альплагерях лишены возможности полакомиться варёными яйцами? На большой высоте при пониженном давлении воздуха вода кипит при температуре всего 60 – 65 °С и в ней невозможно сварить яйца.

Сердце теплового насоса – замкнутый контур, заполненный веществом. Часть контура находится при низком давлении, где вещество испаряется и поглощает теплоту при низкой температуре, а другая часть – при высоком давлении, где вещество конденсируется и отдаёт теплоту при высокой температуре.

ENERGY STAR Задайте вопрос экспертам | Продукция

Как работает тепловой насос?

Если вы хотите заменить систему кондиционирования или отопления в своем доме, вы можете рассмотреть возможность использования теплового насоса с воздушным источником. Эти изделия обеспечивают прохладу летом, как и стандартные кондиционеры, но также обеспечивают тепло зимой. Но как именно они делают и то, и другое?

Как работают тепловые насосы летом

В летние месяцы тепловой насос работает так же, как и обычный кондиционер.Стандартные кондиционеры используют хладагент для поглощения нежелательного тепла в вашем доме и передачи его наружному воздуху. Это происходит за счет изменения давления хладагента. При низком давлении хладагент легко поглощает любое тепло, имеющееся в воздухе, и испаряется из жидкости в газ. При высоких давлениях газовый хладагент имеет более высокую энергию, чем внешний воздух, поэтому он передает тепло окружающему воздуху, и при охлаждении хладагент снова конденсируется в жидкость. Контролируя давление хладагента, кондиционер может отводить тепло из вашего дома даже в очень жаркие дни.

Как работают тепловые насосы зимой

Тепловой насос использует этот же цикл «в обратном направлении» зимой для извлечения тепловой энергии извне и передачи ее в ваш дом. Даже когда на улице очень холодно, в воздухе все равно остается некоторое количество тепловой энергии. Поскольку наружный воздух имеет более высокую энергию, чем холодный хладагент низкого давления, хладагент поглощает это тепло и испаряется. Как и в цикле кондиционирования воздуха, газовый хладагент может находиться под давлением, что приводит к повышению температуры.Когда хладагент подается обратно в ваш дом, он используется для нагрева воздуха внутри, пока тепло не будет извлечено, и он снова конденсируется в жидкость, и цикл продолжится.

Как тепловой насос экономит энергию?

Поскольку тепловой насос перемещает тепло из одного места в другое, а не генерирует его, тепловой насос потребляет меньше энергии для обогрева вашего дома, чем обычная электрическая или газовая система. Фактически, многие из них достаточно эффективны, чтобы получить ярлык ENERGY STAR.Если вы заменяете центральную систему кондиционирования воздуха, тепловые насосы могут работать с существующими воздуховодами в вашем доме или доступны как мини-сплит или «бесканальные» блоки, если в вашем доме нет воздуховодов.

Даже если вы не заменяете существующую систему отопления, добавляя кондиционер, тепловой насос может обеспечить охлаждение летом и более эффективно покрыть часть тепловой нагрузки в вашем доме. В самые холодные дни зимы даже небольшая система может компенсировать эксплуатационные расходы вашей основной системы отопления.При рассмотрении вопроса о модернизации или замене системы отопления и охлаждения вашего дома спросите своего подрядчика о тепловых насосах, сертифицированных ENERGY STAR.

Автор: Эбигейл Дакен, сертифицированная продукция ENERGY STAR

Тепловые насосы – как они работают для отопления и охлаждения

Что нужно знать об эксплуатации теплового насоса

Тепловой насос 101

Тепловой насос становится очень простым, если вы понимаете основную концепцию.Как следует из названия, тепловой насос передает или перекачивает тепло из одного места в другое (обратите внимание на использование слова «насос», тепло не генерируется, а перемещается).

Как говорится, «картинка стоит тысячи слов», так что держите:

В приведенном выше примере:

1. Пламя нагревает воду.
2. Горячая вода перекачивается в радиатор.
3. Вентилятор нагнетает холодный воздух через горячий радиатор, нагревая таким образом воздух.

Вода становится холодной, потому что тепло передается от воды к воздуху. Затем холодная вода перекачивается обратно в резервуар для воды, где снова нагревается (шаг 1).

Обратите внимание, что в этом примере пламя генерирует тепло. Мы передаем это тепло воздуху с помощью среды (в данном случае воды), прокачиваемой через радиатор. Насосное тепло – тепловой насос!

Настоящий тепловой насос не сильно отличается от этого простого примера, мы просто заменяем воду хладагентом (R410A) и заменяем водяной насос компрессором.

Настоящий тепловой насос в действии

Режим охлаждения (кондиционер)

Подожди минутку – Означает ли это, что обычный кондиционер считается тепловым насосом?

Что ж, посмотрим:

Тепло генерируется внутри вашего дома, от солнца, светящего через окна, до бытовых приборов и даже от вашего тела. Это эквивалент пламени, нагревающего воду в нашем первом примере.

Ваш кондиционер передает тепло изнутри вашего дома наружу.Это аналог помпы и радиатора

Итак, теоретически да, любой обычный кондиционер можно считать тепловым насосом. Мы не советуем делиться этой информацией с вашим мастером по ремонту, это может просто сбить его с толку!

Так чем же отличается ваш обычный кондиционер от теплового насоса?

Прежде чем обсуждать, давайте посмотрим, как тепловой насос работает в режиме охлаждения:

Разница:

Обратите внимание на три вещи:

1. Положение реверсивного клапана.
2. Направление потока хладагента.
3. Впускной и выпускной патрубки компрессора (никогда не изменятся).

Для продолжения начнем с точки 1 на диаграмме:

Точка 1
В начале цикла хладагент (например, фреон) находится в жидкой форме и очень холодный (газ, содержащийся под давлением, становится жидкостью, как и пропан в баке, который вы используете для барбекю, который сочный стейк). Он входит в змеевик испарителя, расположенный внутри вашего дома.Горячий воздух в вашем доме движется по змеевику, и воздух начинает терять тепло и остывать.

Пункт 2
После того, как хладагент покидает змеевик внутреннего испарителя, он поглощает тепло и становится газом. Точно так же, как когда вы нагреваете воду на плите, и она становится паром, газообразный хладагент также испаряется, когда он поглощает все тепло в доме. Вот почему мы называем этот змеевик испарителем. Хладагент поступает в компрессор, который механически сжимает газ. Этот процесс повысит его температуру, так что хладагент будет покидать компрессор в виде горячего газа.

Точка 3
Затем хладагент поступает в змеевик конденсатора, расположенный за пределами дома. Поскольку температура снаружи ниже, чем температура горячего газа, тепло передается или «отклоняется» от хладагента в змеевике наружному воздуху. При понижении температуры газообразного хладагента он образует жидкий конденсат – точно так же, как капли воды, которые образуются на стакане холодной соды. Вот почему мы называем эту катушку конденсатором.

Пункт 4
Хладагент покидает змеевик наружного конденсатора в виде теплой жидкости.Затем нам нужно сделать теплый жидкий хладагент холодным, чтобы он мог поглощать больше тепла. Для этого он поступает к дозирующему устройству, которое понижает давление на теплую жидкость и тем самым понижает ее температуру. Хладагент покидает дозирующее устройство в виде холодной жидкости, готовой к повторению цикла снова.

Ну, это было неплохо, правда? Поняли или нужно еще раз повторить?

Для веселого (и безопасного!) Эксперимента приложите руку, чтобы почувствовать воздух, выходящий из вашего конденсаторного блока (той большой коробки, которая стоит на заднем дворе или над крышей).Летом вы почувствуете, как выходит горячий воздух, то есть тепло изнутри дома. Если вы не чувствуете выходящего горячего воздуха, это означает, что либо ваш компрессор не работает, либо у вас закончился хладагент, и ваш кондиционер необходимо заправить дополнительным хладагентом.

А как насчет отопления – как это работает?

Давайте посмотрим на следующую диаграмму:

Вы заметили, что только что произошло?

Вот две диаграммы, расположенные рядом.Посмотрите внимательно на этот раз:

Посмотрите на реверсивный клапан, он поворачивается на 90 градусов, что изменяет направление потока хладагента (R410A). Он идет в обратном направлении, и это противоположно циклу охлаждения. Вместо того, чтобы поглощать тепло изнутри дома, он поглощает тепло из воздуха снаружи и «отклоняет» (или передает) это тепло в воздух в помещении. Теперь внутренний змеевик стал конденсатором, а наружный змеевик – испарителем.

Обратите внимание, что тепло не генерируется масляной горелкой или газовой печью.Он просто перемещается (или перекачивается) из наружного воздуха внутрь дома. Вот почему тепловой насос так популярен в умеренном климате. Вам не нужно иметь печь или доставлять нефть или газ. Благодаря реверсивному клапану вы можете использовать ту же электрическую систему, что и кондиционер, и обогреватель!

Попробуйте это для веселого (и безопасного!) Эксперимента. Возьмите обычный оконный блок, который вы покупаете в любом универмаге. Установите его в противоположном направлении так, чтобы панель управления была обращена наружу.Несмотря на то, что это кондиционер, в ваш дом будет поступать горячий воздух. Кондиционер фактически является обогревателем, когда он реверсируется, это функция и действие реверсивного клапана. Он изменяет направление хладагента и может превратить кондиционер в обогреватель или тепловой насос.

Сводка

Тепловые насосы (или кондиционеры) не выделяют тепло. В вашем доме уже есть тепло.

Это как кондиционер. он перемещает тепло из одного места в другое.

Единственное отличие состоит в том, что в тепловых насосах есть реверсивный клапан, который позволяет нам выбирать перемещение тепла изнутри наружу (режим охлаждения) или реверсирование цикла и отвод тепла снаружи внутрь (режим нагрева).

В кондиционерах нет реверсивного клапана, поэтому они могут перемещать тепло только изнутри наружу.

Наконец, термостат теплового насоса полностью отличается от обычного термостата, поэтому убедитесь, что вы используете правильный термостат.

Узнайте о тепловом насосе | Trane

Тепловой насос, как часть системы центрального отопления и охлаждения, использует наружный воздух как для обогрева дома зимой, так и для его охлаждения летом.

С технической точки зрения тепловой насос – это холодильная система с механическим компрессионным циклом, которую можно переключить на обогрев или охлаждение контролируемого помещения. Думайте о тепловом насосе как о теплоносителе, постоянно перемещающем теплый воздух из одного места в другое, туда, где он нужен или не нужен, в зависимости от сезона.Даже в слишком холодном воздухе присутствует тепловая энергия. Когда на улице холодно, тепловой насос отбирает имеющееся снаружи тепло и передает его внутрь. Когда на улице тепло, он меняет направление и действует как кондиционер, отводя тепло из вашего дома.

Обратите внимание, что тепловые насосы лучше всего подходят для умеренного климата, а для более низких температур может потребоваться дополнительный источник тепла. В качестве круглогодичного решения для домашнего комфорта тепловые насосы Trane могут стать ключевой частью вашей согласованной системы.Независимый дилер Trane может помочь вам решить, подходит ли вам система с тепловым насосом.

Тепловой насос состоит из двух основных компонентов: внутреннего блока обработки воздуха и наружного блока, аналогичного центральному кондиционеру, но называемого тепловым насосом. Наружный блок содержит компрессор, который циркулирует хладагент, который поглощает и отдает тепло при перемещении между внутренним и наружным блоками.

Тепловые насосы и кондиционеры используют ту же технологию для охлаждения вашего дома.Они обладают одинаковыми энергосберегающими характеристиками. За исключением нескольких небольших технических отличий, тепловые насосы и кондиционеры охлаждают ваш дом одинаково, без реальной разницы в качестве комфорта, энергоэффективности или затратах на электроэнергию.

Основное различие между тепловыми насосами и кондиционерами заключается в том, что тепловой насос также может обогревать ваш дом, а кондиционер – нет. Кондиционер должен быть соединен с печью, чтобы в доме было полноценное центральное отопление и охлаждение.

Основное различие между ними заключается в том, как они создают тепло. Тепловой насос использует электричество для перемещения тепла из одного места в другое. Печь сжигает топливо, чтобы создать тепло. Благодаря этому тепловой насос будет более энергоэффективным. Например, тепловой насос Trane XV20i является одним из самых эффективных в отрасли HVAC с рейтингом до 20,00 SEER и 10,00 HSPF

.

Еще одно различие между тепловыми насосами и печами – это энергоэффективность и воздействие на окружающую среду.Поскольку тепловые насосы работают на электричестве, они не выделяют вредных выбросов, которые, как было доказано, способствуют изменению климата.

Plus, тепловой насос также охладит ваш дом летом, избавляя от необходимости покупать отдельный кондиционер.

Узнайте, подходит ли тепловой насос для вашего дома. (Где вы живете, имеет значение).

Что такое тепловой насос и как он работает?

Тепловые насосы – это, по сути, холодильник наоборот, они используют электричество для извлечения тепла из земли, воздуха или даже воды.В большинстве домов будет использоваться тепловой насос с источником воздуха, который находится снаружи здания и выглядит как кондиционер.

Около 30 000 устанавливаются в домах Великобритании каждый год, но в декабре 2020 года советники правительства Великобритании, Комитет по изменению климата (CCC), заявили, что к 2030 году этот показатель должен увеличиться до миллиона в год. Правительство Великобритании поставило цель – 600 000 в год к 2028 году. Теперь правительство надеется прекратить продажу новых газовых котлов с 2035 года, оставив дыру, которую, как ожидается, заполнят тепловые насосы.

Но чем тепловой насос по сравнению с газовым котлом? Какие изменения вам, возможно, придется внести? Как перейти от крошечной цепочки поставок сегодня к миллиону установок в год за десятилетие? Откуда будет все электричество для их работы? А почему не водородные котлы?

Почему тепловые насосы?

Слегка бойкий ответ – они здесь и работают. В настоящее время готово несколько альтернатив зеленого отопления. Поставки низкоуглеродного водорода не существуют за пределами небольших испытаний, а водородные котлы – это еще не вещь, которую вы можете купить для обогрева своего дома.По данным CCC, централизованное теплоснабжение, при котором тепло подается из крупного центрального источника в городе, подходит только для пятой части домов в Великобритании. Электрическое отопление неэффективно. Остались тепловые насосы.

Как работают тепловые насосы?

Тепловой насос с воздушным источником воздуха работает за счет извлечения потенциальной тепловой энергии из воздуха до -15 ° C с помощью теплообменника, который сжимает хладагент и увеличивает его температуру. Затем эта более высокотемпературная жидкость проходит через конденсатор, где тепловая энергия используется для нагрева воды и систем отопления в вашем доме.Это аналогичный процесс для систем тепловых насосов с грунтовым источником, но вместо использования тепловой энергии из воздуха он использует воду, которая перемещается по подземным трубам.

Весь процесс выполняется без необходимости подачи газа, вместо этого требуется только электричество для питания насоса, что снижает общую зависимость от ископаемого топлива. Этот эффект затем усиливается при использовании вместе с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечные батареи.

Кто их получит в первую очередь?

В Великобритании любой, кто покупает новый дом после 2023 года, или любой, кто живет в одном из примерно 15 процентов домов, не подключенных к газовой сети, кто полагается на загрязняющие окружающую среду и дорогие варианты, такие как масляные котлы.По оценкам CCC, на эти две группы будет приходиться около 4 миллионов из 5 миллионов тепловых насосов, которые он ожидает в домах Великобритании к 2030 году.

«В ближайшие годы мы увидим быстрый рост использования тепловых насосов. Нет никаких причин, по которым они не могли бы де-факто стать системами отопления в течение следующего десятилетия или около того », – говорит Грег Джексон из британской энергетической компании Octopus Energy.

Дорогая ли установка системы теплового насоса?

«Они определенно стоят больше [чем газовый котел], – говорит Ричард Лоуз из Университета Эксетера, Великобритания, – обычно в три раза дороже установки газового котла, – говорит он.Текущие расходы примерно такие же, потому что сокращение ваших счетов за газ компенсируется увеличением потребления электроэнергии, а единицы электроэнергии стоят больше, чем газ. По словам Лоуэса, большое преимущество заключается в том, что они служат дольше, чем 10-15 лет газового котла.

Макс Холливелл из Mitsubishi Electric, производящей тепловые насосы в Великобритании, говорит, что насос, забирающий тепло из воздуха, обычно может стоить от 7000 до 8000 фунтов стерлингов, хотя цена варьируется в зависимости от размера вашего дома и его эффективности. является.Большинство производителей, производящих машины, имеют опыт работы либо в системах кондиционирования воздуха (например, Mitsubishi), либо в газовых котлах (например, Vaillant в Германии), поэтому Холливелл считает, что от эффекта масштаба мало что можно выиграть.

Он считает, что экономию можно было бы получить за счет расширения сегодняшнего небольшого числа установщиков, чтобы охватить больше сантехников «один человек и его группа». Некоторые установщики взимают дополнительную плату, например, из-за большого расстояния до дома. Холливелл считает, что со временем затраты могут снизиться на 15–20%.

Именно из-за этих более высоких затрат правительство Великобритании объявило 18 октября 2021 года, что с апреля 2022 года оно начнет предлагать домохозяйствам субсидии в размере 5000 фунтов стерлингов на покупку теплового насоса.

Хорошо ли с тепловыми насосами жить?

Когда они у вас есть, они, как правило, уходят на второй план. Для его получения требуется более сложный набор соображений, чем просто установка нового бойлера. Во-первых, дом должен быть максимально эффективным, иметь изоляцию и защиту от сквозняков. Это связано с тем, что тепловые насосы работают более эффективно при более низких «температурах подачи» – температуре воды, протекающей через радиаторы или полы с подогревом.

Вам также понадобится бак или баллон с горячей водой, который во многих британских домах убрали после установки комбинированных газовых котлов. «Я думаю, что это одна из самых больших проблем потребителей. Но инженеры устанавливают их на чердаках и в карнизах, и это очень разумно », – говорит Лоуз. Некоторым домам могут потребоваться новые радиаторы с двойными панельными радиаторами, а не с однопанельными.

После установки теплового насоса они обычно дольше работают при более низких температурах, чем газовый котел.«Это намного лучше для внутренней температуры, она не так сильно повышается и понижается, что может помочь с проблемами конденсации», – говорит Лоус.

Две страшилки – это то, что они огромные и шумные. Ян Розенов из некоммерческой организации по оказанию помощи в области экологически чистой энергии «Проект помощи в регулировании» в прошлом году установил один из них в своем саду. Большой мотивацией для него была экономия углерода, но он также писал в блоге о сокращении своих счетов за электроэнергию. Он говорит, что шум и размер не имеют значения.

«Никто не жаловался.Мы этого не слышали, не заметили », – говорит он, добавляя, что его семья обычно бывает в саду только летом, когда насос не работает, поэтому шум не был проблемой.

Как еще люди их используют?

Octopus Energy собрала данные о 157 потребителях тепловых насосов по своему тарифу Agile, который взимает больше за электроэнергию в часы пик и меньше – в непиковое время. Некоторые владельцы тепловых насосов с поставщиками экономят деньги, выключая или выключая свой тепловой насос в часы пик.

Как мы можем получить от менее чем 100 000 в Великобритании до 5 с лишним миллионов за десятилетие?

Даже CCC называет цепочку поставок «слабой».«Рост должен быть таким быстрым. «Это такая огромная трансформация рынка», – говорит Лоуз. Розенов говорит, что история преподает уроки того, насколько это будет тяжело.

Ранняя схема, направленная на то, чтобы побудить людей перейти на более чистые системы отопления, называемая стимулом к ​​использованию возобновляемого тепла (RHI), предусматривает поставку 520 000 установок в период с 2014 по 2022 год. По состоянию на октябрь 2020 года было выполнено всего около 80 000 установок. «Это говорит о том, что 600 000 тепловых насосов в 2028 году – это непросто», – говорит Розенов.

Подпишитесь на бесплатную рассылку Адама Вона «Fix the Planet», чтобы получать дозу климатического оптимизма прямо на ваш почтовый ящик, каждый четверг

Часть проблемы состоит в том, чтобы найти достаточно квалифицированных людей, чтобы им соответствовать.«Основную озабоченность вызывают навыки работы с цепочкой поставок. Просто не хватает людей, чтобы их установить », – говорит Дженни Холланд из Совета по экологическому строительству Великобритании.

Вот примерный масштаб: у Mitsubishi Electric около 1200 установщиков, что составляет около трети британского рынка тепловых насосов. С другой стороны, компания заявляет, что людей можно быстро обучить их установке. Дженни Хилл из CCC говорит, что получать от 30 000 до 1 миллиона в год за десятилетие вполне реально, потому что группа проконсультировалась с представителями отрасли по поводу показателей потребления и сочла их «надежными и выполнимыми».

Что мешает тепловым насосам?

Статус-кво. «Я думаю, что самым большим препятствием является то, что газовые котлы дешевы, легко доступны и имеют хорошую цепочку поставок. Они хорошо работают, и люди их знают », – говорит Розенов. Он, Джексон и Холланд считают, что один из ответов – это «налог на грех» на цену газа, чтобы отразить, что в настоящее время он является более углеродоемким, чем электричество. Правительство Великобритании согласилось и в Стратегии отопления и строительства от 19 октября 2021 года заявило, что в течение следующего десятилетия начнет перенос экологических и социальных сборов со счетов за электроэнергию на счета за газ.Окончательное решение о том, как это будет работать, должно быть принято в 2022 году.

Субсидии, такие как продление правительством Великобритании гранта на строительство зеленых домов для домовладельцев в Англии, помогут, но одного их недостаточно, говорит Розенов. Есть еще и фактор хлопот, связанных с установкой.

Один большой риск – это плохо установленное оборудование, которое бросает тень на имидж тепловых насосов. «Это может сделать технологии дурной славой. Это большой риск для тепловых насосов, если не уделяется должного внимания качеству установки », – говорит Розенов.

Наконец, Великобритании понадобится больше чистой электроэнергии. Спрос падает в последние годы из-за мер по повышению эффективности, но CCC прогнозирует, что тепловые насосы в сочетании с электромобилями снова подтолкнут его.

Энергетические сети справятся в ближайшее время. «Поскольку спрос на электроэнергию снизился, у [электростанций] появилось много свободных мощностей, – говорит Лоус. В более долгосрочной перспективе для обеспечения пропускной способности потребуется гораздо больше ветряных электростанций, а местные провода потребуют «усиления», при этом расходы будут нести все плательщики счетов за электроэнергию.

Отказаться от газовых котлов в пользу тепловых насосов будет непросто, но реализация этого может показать другим странам путь вперед, говорит Розенов: «Это большая проблема, но если Великобритании удастся это сделать, это станет мировым… ведущий.

Как работают системы теплового насоса

В тепловом насосе с воздушным источником тепла используются передовые технологии и цикл охлаждения для обогрева и охлаждения вашего дома. Это позволяет тепловому насосу обеспечивать комфорт в помещении круглый год – независимо от времени года!

Тепловой насос в режиме охлаждения

В режиме охлаждения тепловые насосы поддерживают прохладную комфортную температуру, снижая при этом уровень влажности в вашем доме.Вот как:

1. Теплый воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
2. Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента между внутренним испарителем и наружными конденсаторными блоками.
3. Теплый воздух в помещении затем направляется к воздухообрабатывающему устройству, в то время как хладагент перекачивается из внешнего змеевика конденсатора во внутренний змеевик испарителя. Хладагент поглощает тепло, проходя через воздух в помещении.
4. Этот охлажденный и осушенный воздух затем проталкивается через соединительные внутренние воздуховоды к вентиляционным отверстиям по всему дому, снижая внутреннюю температуру.
5. Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный метод охлаждения.

Тепловой насос в режиме отопления

В течение многих лет тепловые насосы предназначались для регионов с более мягкими зимами. Однако передовые технологии позволили использовать эти системы в районах с продолжительными периодами низких температур. Вот как:

1. Тепловой насос может переключаться в режим нагрева, реверсируя цикл охлаждения, в результате чего внешний змеевик работает как испаритель, а внутренний змеевик – как конденсатор.
2. Хладагент проходит через замкнутую систему холодильных линий между наружным и внутренним блоком.
3. Несмотря на низкие температуры наружного воздуха, достаточное количество тепловой энергии поглощается из наружного воздуха змеевиком конденсатора и выделяется внутри змеевиком испарителя.
4. Воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
5. Хладагент перекачивается из внутреннего змеевика во внешний змеевик, где он поглощает тепло из воздуха.
6. Этот нагретый воздух затем проталкивается через соединительные каналы к вентиляционным отверстиям по всему дому, повышая внутреннюю температуру.
7. Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный способ согреться.

Детали теплового насоса

Типичная система с воздушным тепловым насосом представляет собой раздельную или состоящую из двух частей систему, в которой в качестве источника энергии используется электричество. Система содержит наружный блок, похожий на кондиционер, и комнатный кондиционер.Тепловой насос работает вместе с устройством обработки воздуха, распределяя теплый или прохладный воздух по внутренним помещениям. Помимо электрических компонентов и вентилятора, система теплового насоса включает:

• Компрессор – перемещает хладагент по системе. Некоторые тепловые насосы содержат спиральный компрессор. По сравнению с поршневыми компрессорами спиральные компрессоры работают тише, имеют более длительный срок службы и обеспечивают на 10–15 ° F более теплый воздух в режиме нагрева.
• Плата управления – определяет, должна ли система теплового насоса находиться в режиме охлаждения, обогрева или размораживания.
Змеевики
• – Конденсатор и испарительный змеевик нагревают или охлаждают воздух в зависимости от направления потока хладагента.
• Хладагент – Вещество в холодильных линиях, которое циркулирует по внутреннему и внешнему блоку.
• Реверсивные клапаны – изменяют поток хладагента, который определяет, охлаждается или нагревается ваше внутреннее пространство.
• Термостатические расширительные клапаны – регулируют поток хладагента так же, как кран крана регулирует поток воды.
• Аккумулятор – резервуар, который регулирует заправку хладагента в зависимости от сезонных потребностей.
• Холодильные линии – Подключите внутреннее и внешнее оборудование.
• Нагревательные полосы – Электрический нагревательный элемент используется для дополнительного нагрева. Этот добавленный компонент используется для добавления дополнительного тепла в холодные дни или для быстрого восстановления после низких температур.
• Воздуховоды – служат в качестве воздуховодов для различных пространств внутри вашего дома.
• Термостат или система управления – Устанавливает желаемую температуру.

Найдите тепловой насос марки Amana ^®

Как работает тепловой насос

Основной принцип физики, объясняющий технологию тепловых насосов, используется веками. Древние китайцы использовали геотермальную энергию природных горячих источников для обогрева своих домов. Однако, несмотря на свою долгую историю, тепловые насосы все еще немного сложны для понимания, и вот почему: тепловой насос – это не печь, но он может согреть ваш дом. И это не кондиционер, но он может охладить ваш дом.Чего-чего?

Проще говоря, тепловой насос – это универсальное устройство для обогрева и охлаждения, которое спроектировано так, чтобы поддерживать комфорт в вашем доме круглый год. Он состоит из двух основных компонентов: внутреннего кондиционера и наружного теплового насоса, который похож на центральный кондиционер. В насосе есть компрессор, который поглощает, а затем отдает тепло. Летом тепловой насос работает так же, как кондиционер, поглощая тепло изнутри вашего дома и выводя его на улицу. Зимой процесс меняется на противоположный, и насос забирает тепло из наружного воздуха и доставляет его в помещение для обогрева вашего дома.И тепловые насосы можно адаптировать; они могут поглощать тепло из трех разных источников: воздуха, земли или воды.

Метод источника воздуха на сегодняшний день является наиболее распространенным и доступным способом эксплуатации теплового насоса. А поскольку тепловой насос использует электричество для передачи тепла, а не для сжигания топлива, тепловой насос намного более энергоэффективен, чем большинство других нагревательных приборов, обычно потребляя на 50 процентов меньше энергии.

Пожалуй, самое удивительное в тепловом насосе – это то, что он может извлекать тепло из холодного воздуха, потому что даже холодный воздух содержит некоторое количество тепла.Например, представьте, что вы стоите на улице при 30 ° F. Тебе было бы холодно, правда? Но вы будете теплее, чем если бы температура упала до 10 градусов. Именно способность поглощать тепло из воздуха – даже холодного воздуха – делает тепловые насосы надежными и гораздо более энергоэффективными, чем системы с одним источником, которые производят только холодный или теплый воздух.

И это подводит нас к еще одной замечательной особенности теплового насоса: он не генерирует тепло на пустом месте. Вместо этого он просто перемещает или «перекачивает» тепло из одного места в другое, что приводит к значительному снижению потребления энергии.

Так почему же не в каждом доме есть тепловой насос?

Теперь вы можете задаться вопросом, почему не в каждом доме есть тепловой насос, и вот почему: тепловые насосы идеально подходят для регионов с умеренным климатом, но менее эффективны в районах с длинными и холодными зимами. Как правило, тепловые насосы эффективны при температуре около 30 ° F или около того. Если холоднее, насос будет изо всех сил отводить тепло, в результате чего он будет работать гораздо менее эффективно.

Однако это не означает, что тепловой насос не является жизнеспособным вариантом, независимо от того, где вы живете.В регионах с холодным климатом, где требуется много отопления дома, тепловой насос можно подключить к газовой печи, известной как двухтопливная система. Когда погода становится прохладной, тепловой насос вырабатывает тепло и использует печь для продувания теплого воздуха по всему дому. В очень холодную погоду, когда тепловой насос не может извлечь необходимые БТЕ, он автоматически отключается и включается печь.

А в регионах с преимущественно жаркой погодой, где отопление не так важно, тепловой насос можно подключить к воздухоочистителю.В этом случае тепловой насос нагревает или охлаждает воздух, а кондиционер циркулирует по всему дому. Чтобы узнать, является ли тепловой насос жизнеспособной альтернативой для вашего дома, обратитесь к лицензированному подрядчику по отоплению и охлаждению.

Джозеф Труини Джо – бывший плотник и краснодеревщик, который много пишет о ремоделировании, деревообработке и инструментах.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Основные сведения о тепловых насосах: как работают тепловые насосы и распространенные типы

Тепловые насосы – это тип систем отопления и охлаждения, которые популярны благодаря своей универсальности и эффективности. Они отличаются от стандартных блоков кондиционирования воздуха, и термин «тепловой насос» иногда используется как универсальный для нескольких типов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Итак, в этой публикации мы постараемся ответить на такие вопросы, как:

Что такое тепловой насос?

Вкратце, тепловой насос – это система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в которой использует цикл хладагента для обеспечения функций нагрева и охлаждения .Эти системы работают, чтобы перекачивать тепла в помещение или из него, в зависимости от режима.

Ознакомьтесь с нашим блогом о компонентах стандартного холодильного цикла, чтобы узнать больше о контексте / предыстории.

Но независимо от того, используется ли тепловой насос в жилом, коммерческом или крупномасштабном промышленном применении, его функция одинакова – «нагнетание» тепла в помещение или из него. Более того, тепловые насосы популярны отчасти потому, что после того, как это тепло выводится из помещения, его можно использовать для таких функций, как нагрев горячей воды для бытового потребления (ГВС) или водяных систем внутри пола.Тепловые насосы также используются в промышленности для сокращения потерь тепловой энергии и повышения общей эффективности.

Чем системы теплового насоса отличаются от стандартных кондиционеров?

Хотя они иногда используются как взаимозаменяемые, тепловой насос и кондиционер не обязательно одно и то же. Оба используют цикл охлаждения, но в одномодовом кондиционере хладагент всегда движется только в одном направлении. В системах с тепловым насосом этот поток является обратимым, что позволяет системе чередовать функции нагрева и охлаждения по мере необходимости.Но для этого тепловому насосу необходимы специальные компоненты, два примера которых:

• Клапан реверсивный
• Клапаны обратные

Реверсивный клапан

Чтобы тепловой насос мог переключаться между режимами нагрева и охлаждения, поток хладагента в системе должен быть реверсивным. Вот здесь и вступает в игру реверсивный клапан. Также называемый четырехходовым клапаном, реверсивный клапан направляет хладагент к следующему компоненту в цикле в соответствии с его настройкой.

В режиме нагрева вентиляторы продувают наружный воздух через внешний змеевик, и тепловая энергия воздуха поглощается хладагентом внутри трубок змеевика. Затем хладагент проходит через реверсивный клапан, который, поскольку он находится в режиме нагрева, направляет газообразный хладагент низкого давления в компрессор.

Хладагент покидает компрессор в виде пара под высоким давлением и высокой температурой. Затем он поступает во внутренний змеевик, где более прохладный воздух в пространстве проходит через него, который нагревает пространство и при этом конденсирует хладагент в жидкость.Затем жидкий хладагент течет к терморасширяющему клапану (TXV) системы, где он расширяется до газа перед тем, как направить его через наружный змеевик и перезапустить цикл.

В режиме охлаждения газообразный хладагент под высоким давлением выходит из компрессора и попадает в реверсивный клапан, который расположен так, чтобы отводить поток хладагента к наружному змеевику. Здесь тепло отводится от хладагента в окружающую среду, при этом хладагент конденсируется в жидкость под высоким давлением и низкой температурой.

Затем хладагент направляется в TXV, где его давление и температура снижаются, прежде чем он попадает во внутренний змеевик в виде двухфазной смеси. Прохождение хладагента через внутренний змеевик завершает фазовый переход от жидкости к газу, так как энергия из более теплого внутреннего пространства поглощается хладагентом, а зона охлаждается.

Затем хладагент отправляется обратно через реверсивный клапан в компрессор, где процесс повторяется. В цикле нагрева теплового насоса внутренний змеевик по существу служит конденсатором системы, а наружный змеевик играет роль испарителя.

Реверсивные клапаны могут быть разной сложности, но эта «реверсивная» функция – это главное, что о них нужно знать. Пример 4-ходового реверсивного клапана показан выше. Соленоид с цифровым управлением облегчает его открытие и закрытие. На YouTube-канале «Инженерное мышление» есть отличное видео, в котором более подробно описываются реверсивные клапаны.

Нравится то, что вы читаете? Подпишитесь на наш блог и никогда не пропустите ни одного поста!

Обратные клапаны

Иногда в системах с тепловым насосом используется два TXV; один используется в режиме нагрева, а другой – для охлаждения.Чтобы обеспечить прохождение хладагента только через один из них, обратный клапан работает как железнодорожный стрелочный перевод, направляя хладагент либо через TXV, либо в обход его в зависимости от режима. Ниже показаны два примера обратных клапанов: поворотный обратный клапан (вверху) и подпружиненный вариант.

Какие существуют типы тепловых насосов?

Теперь, когда мы рассмотрели, что такое тепловые насосы и некоторые из их уникальных компонентов, давайте поговорим о некоторых распространенных разновидностях.Существует несколько типов тепловых насосов, которые выполняют одни и те же функции, но по-разному. Некоторые из наиболее распространенных конфигураций:

• Тепловые насосы воздух-воздух
• Тепловые насосы воздух-вода
• Геотермальные тепловые насосы

Тепловые насосы воздух-воздух

Системы тепловых насосов воздух-воздух, также называемые воздушными тепловыми насосами, имеют очень простую конструкцию. Они забирают наружный воздух и, используя стандартный цикл охлаждения, кондиционируют этот воздух для охлаждения или обогрева помещения.

Тепловые насосы «воздух-воздух» очень популярны в жилых и небольших коммерческих помещениях в умеренном климате благодаря своей эффективности и универсальности. Вероятно, именно такие системы приходят на ум, когда вы слышите «тепловой насос», и вполне возможно, что в вашем доме есть что-то подобное. На приведенной выше схеме показана типичная система теплового насоса для жилого дома, а на рисунке ниже – коммерческий тепловой насос в многоквартирном доме.

Тепловые насосы воздух-вода

Тепловые насосы «воздух-вода» работают аналогично их аналогам «воздух-воздух».Но вместо того, чтобы втягивать тепло из внешнего воздуха для нагрева воздушного потока, тепловые насосы воздух-вода используют цикл охлаждения для управления температурой потока жидкости.

В режиме обогрева тепловая энергия извлекается из холодного наружного воздуха посредством стандартного сжатия / расширения хладагента и передается в поток жидкости – обычно воды или смеси гликоля и воды. Затем эта горячая вода направляется по всему зданию, где она используется для отопления помещений, горячего водоснабжения или других полезных функций.Этот процесс инвертируется в режиме охлаждения, когда тепловая энергия передается из внешнего воздуха в поток жидкости, который охлаждается с помощью цикла охлаждения, а поглощенное тепло выводится наружу.

Геотермальные тепловые насосы

На глубине более 15-20 футов земная кора круглый год поддерживает довольно постоянную температуру. Тепловые насосы с заземлением (GSHP), также известные как тепловые насосы с заземлением или геотермальные тепловые насосы , представляют собой системы с замкнутым контуром, которые используют эту тепловую энергию.

В моделях

GSHP имеется теплообменник (или гео-петля), заглубленный в землю, как показано на схеме ниже, и соединенный с остальными компонентами теплового насоса, расположенными внутри конструкции. Раствор пропиленгликоля часто используется в качестве рабочего тела из-за его меньшего воздействия на окружающую среду по сравнению с этиленгликолем.

В режиме нагрева тепловая энергия земли поглощается жидкостью внутри гео-петли. Это увеличивает температуру рабочей жидкости, но недостаточно для удовлетворения требований к нагрузке.Затем полунагретая смесь текучей среды направляется внутрь к испарителю системы, запуская цикл сжатия / расширения пара, который нагревает текучую среду до такой степени, что ее можно использовать для нагрева помещения или воды.

В режиме охлаждения теплый воздух из конструкции направляется через геоконтур, где более низкие температуры земли кондиционируют жидкость перед ее возвратом в тепловой насос помещения. Здесь цикл охлаждения используется для извлечения оставшейся энергии, необходимой для удовлетворения требований системы.Географическую петлю можно закопать в землю, погрузить в грунтовые воды или подключить к колодцу или другому источнику воды. Геотермальные тепловые насосы, в которых используется вода, часто называют тепловыми насосами, использующими воду, но функции и компоненты системы остаются теми же.

Хотя геотермальные тепловые насосы имеют довольно небольшую первоначальную стоимость, после установки они очень эффективны. Такие системы нередко производят значительно больше энергии, чем вкладывается в них, при этом довольно типичный коэффициент полезного действия (COP) достигает 4: 1.

Как могут помочь катушки суперрадиатора

За последние несколько десятилетий в тепловых насосах произошли огромные инновации. И преимущества этих высокоэффективных систем являются одними из самых разнообразных, они способны эффективно обслуживать широкий спектр приложений, от легких коммерческих до промышленных. А если вы производитель тепловых насосов и ищете опытного партнера по змеевикам, который поможет вам выйти за пределы диапазона эффективности, не стесняйтесь обращаться к вам.

Мы имеем обширный опыт работы с тепловыми насосами, и наша база данных с информацией о характеристиках хладагентов столь же обширна, как и есть.От стандартных хладагентов для тепловых насосов, таких как R-410, до более необычных, таких как CO2, давайте работать вместе, чтобы максимизировать эффективность ваших агрегатов.