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 насо с 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
тепловой насос для отопления дома своими руками
