Тепловые насосы для отопления — принцип действия новаторских систем

Тепловые насосы для отопления — принцип действия новаторских систем

Содержание:

Тепловые насосы для отопления представляют собой устройства, принцип действия которых — перенос тепловой энергии от её источника(окружающей среды) к потребителю посредством теплоносителя. Оба основных звена в этой цепи отличаются по температурным показателям — источник обладает более низким потенциалом температур, а у теплоносителя они заметно выше.

По аналогичному принципу функционируют всем известные холодильные установки или кондиционеры. Только в случае с тепловым насосом он не отбирает тепло, а, наоборот, передаёт его теплоносителю.

Виды тепловых насосов

Насосы делятся на виды в зависимости от типа используемого источника для получения тепловой энергии.

Воздушные агрегаты, которые осуществляют забор тепла из окружающего устройство воздуха. Устанавливаются на улице, позволяя отапливать небольшие жилые помещения в осенний и весенний период.

Геотермальные

Данные тепловые насосы используют природное тепло воды расположенной над или под землей или тепло самой земли.

  • Использующие воду устройства — коллекторы таких насосов помещаются в близлежащий водоём ниже точки его промерзания. Применение этого устройства в частном доме является одним из самых доступных способов получения тепловой энергии.
  • Использующие тепло грунта — коллекторы устройств располагаются в горизонтальной плоскости. Такое размещение проще в техническом выполнении (коллектор заглубляется всего на 1,2 метра).
  • Использующие тепло горных недр — устройства, рассчитанные на работу с горными породами и подземными водами.

Устройства позволяют сэкономить полезную площадь участка, но заглубление скважин в некоторых случаях достигает 200 метров.

Помимо этого существует деление на системы замкнутого и открытого типа:

  • открытый тип — использует воду из водоема в качестве теплообменника. Вода циркулирует по открытому типу, то есть после ее использования как теплообменной жидкости она возвращается в водоем. Допустимо при наличии большого объема воды, ее чистоты и разрешения экологического законодательства.
  • замкнутый тип — делиться дополнительно на:
    • горизонтальные — самые эффективные в условиях доступа к большим по площади земельных ресурсов (использующие тепло грунта). Размещаются в траншеях ниже уровня промерзания грунта (глубина залегания зависит от местности и ее принадлежности к тому или иному климатическому поясу).
    • вертикальные — используются в случае ограниченного доступа к земельным ресурсам. Используются скважины до 200 метров в которые и монтируются теплообменники.

Принцип действия тепловых насосов

Систему отопления, включающую тепловой насос, можно считать классическим «умножителем тепла», который изучается в школьном курсе физики. Насос играет роль устройства, перекачивающего тепловую энергию из одного места (источника) в другое — отопление дома при этом происходит за счёт разницы температур.

ξ = Т2 / Т1 – Т2

где:

  • ξ — холодильный коэффициент;
  • Т1 — температура среды, получающей тепло, по шкале Кельвина;
  • Т2 — температура охлаждаемой среды по шкале Кельвина.

Система может «отобрать» тепло у любого источника, температура которого выше абсолютного нуля (минус 273 градуса по Цельсию) — у земных недр, подземных источников, воздуха и даже у льда.

Принцип действия системы прост:

  1. Незамерзающая жидкость (теплообменник) циркулирует в коллекторах. размещённых вблизи источника тепла или непосредственно в нём (например, в воде).
  2. Насос системы регулярно забирает тепло, остужая незамерзающую жидкость примерно на 5 градусов.
  3. После чего отобранное тепло используется для подогрева теплоносителя отопительной системы.
  4. А незамерзающая жидкость в коллекторах восстанавливает прежнюю температуру, протекая через трубы, размещённые вне дома (в воде, в грунте, на воздухе).
  5. Затем она снова попадает в насос и отбор тепла повторяется.

Вся работа насоса зависит от компрессора. Именно он сжимает рассеянную тепловую энергию в носителе, придавая ему большую концентрацию (компактный объём) и температуру.

Помимо компрессора система теплового насоса состоит:

  • из испарителя;
  • капилляра;
  • конденсатора;
  • терморегулятора;
  • и хладагента (газа, циркулирующего в насосной системе).

Воздушный насос

Насосы такого типа способны получить тепло с низким потенциалом (рассеянного типа) даже в морозы. В качестве хладагента в них используется фреон, обладающий низкими температурами кипения и испарения.

Наружный воздух нагнетается в камеру испарителя посредством насоса. Фреон нагревается и переходит в газообразное состояние. Затем газ попадает в компрессор, где сжимается — его температура растёт. После чего газ проникает в конденсатор, охлаждается и вновь становится жидким, перетекая в испаритель.

Обязательное условие для обеспечения эффективной работы — установка клапана дроссельного типа. Этот узел монтируется между конденсатором и испарителем. Дополнительно устанавливается автоматика, контролирующая весь процесс работы устройства.

Comments are closed