Как работает тепловой насос для отопления




Совет 1: Принципы работы теплового насоса

Что такое тепловой насос


Тепловой насос представляет собой парокомпрессионную установку, которая переносит тепло от холодных, низкопотенциальных источников тепла к горячим, высокопотенциальным. Тепло передается за счет конденсации и испарения хладагента, в качестве которого чаще всего используется фреон, циркулирующий по замкнутому контуру. Электроэнергия, от которой работает тепловой насос, тратится только на эту принудительную циркуляцию.

Принцип работы теплового насоса основан на так называемом цикле Карно, который прекрасно знаком вам по работе холодильных установок. На самом деле, бытовой холодильник, стоящий на вашей кухне, также является тепловым насосом. Когда вы помещаете в него продукты, пусть даже холодные, но температура которых все-таки выше, чем температура в камере холодильника, по закону сохранения энергии выделяемое ими тепло никуда не девается. Поскольку температура внутри повышаться не должна, тепло выводится наружу через решетку радиатора, нагревая воздух в кухне. Чем больше продуктов вы поместите одновременно в холодильник, тем больше будет теплоотдача.

Простейшим вариантом теплового насоса станет открытый холодильник, помещенный на улице, радиатор которого находится в комнате. Но пусть холодильник исполняет свои прямые обязанности, ведь уже существуют специальные устройства - тепловые насосы, имеющие кпд гораздо выше. Принцип их действия достаточно прост.

Как работает тепловой насос


Любой теплонасос состоит из испарителя, конденсатора, расширителя, понижающего давление, и компрессора, который давление повышает. Все эти устройства соединены в один замкнутый контур трубопроводом. По трубам циркулирует хладагент, инертный газ с очень низкой температурой кипения, поэтому в одной части контура, холодной, он представляет собой жидкость, а во второй, теплой, он переходит в газообразное состояние. Точка кипения, как известно из физики, может меняться в зависимости от давления, вот зачем нужны в этой системе расширитель и компрессор.

Предположим, что снаружи теплоноситель циркулирует по трубам, уложенным в земле, поскольку он имеет низкую температуру, то проходя по ним, он нагревается, даже когда внешняя температура составляет всего около 4-5оС. Поступая в испаритель, который выполняет функцию теплообменника, теплоноситель отдает полученное тепло во внутренний контур системы, который заполнен хладагентом. Даже этого тепла достаточно, чтобы хладагент перешел из жидкого в газообразное состояние.

Двигаясь дальше, газ перемещается в компрессор, где под действием высокого давления сжимается, а его температура при этом повышается. Став горячим, газ поступает в конденсатор, который также является теплообменником. В нем происходит передача тепла от горячего газа к теплоносителю обратного трубопровода, входящего в отопительную систему дома. Отдав тепло, газ охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, в то время, как нагретый теплоноситель поступает в систему горячего водоснабжения и отопления. Проходя через редукционный клапан расширителя, сжиженный газ снова попадает в испаритель – цикл замыкается. В холодное время года тепловые насосы работают на обогрев дома, а в жару – на его охлаждение. В этом случае принцип работы тот же, только летом тепло в теплоноситель поступает из внутренних помещений, а не снаружи.

Конструктивные особенности тепловых насосов


В настоящее время используются тепловые насосы, имеющие разные конструкции. Так, насос с открытым циклом применяют, когда дом расположен рядом с водоемом. В этом случае теплоноситель, вода, поступает в открытый контур, проходит весь цикл и, охлаждаясь, вновь сливается в водоем.

Геотермальные насосы закрытого типа прокачивают теплоноситель – воздух или воду, по трубам, заложенным глубоко в землю и проложенным по дну водоема. Закрытый цикл в экологическом плане считается более безопасным. К закрытому типу относятся насосы с вертикальным и горизонтальным теплообменником, которые используются, когда поблизости нет водоемов. Вертикальные тепловые насосы применяются, когда площадь земельного участка, на котором расположен дом, невелика. Иногда вертикальные насосы устанавливают в пробуренных поблизости скважинах. В комплекс работ по установке теплового насоса входит проведение внутренних электромонтажных работ, прокладка внешнего трубопровода и внутренних воздуховодов.

Преимущества использования тепловых насосов


Экономическая выгода от использования тепловых насосов очевидна – их эксплуатация достаточно дешево обходится, поскольку электроэнергии тратится чуть больше, чем при работе холодильника. Цена оборудования также невысока, так же, как и стоимость монтажа и установки. Использование теплового насоса, позволяет избавиться от забот о приобретении и хранении топливных ресурсов, установке и эксплуатации отопительного оборудования, у вас в доме освобождаются дополнительные помещения, в которых раньше располагалась котельная.

Совет 2: Монтаж тепловых насосов своими руками

Совет 3: Как сделать тепловой насос

Тепловые насосы — это отдельный вариант независимого отопления, который работает по принципу аккумуляции теплого воздуха из внешней среды и отдачи ее для отопления определенного помещения. Стоит заметить, что подобное оборудование есть возможность использовать также для охлаждения помещения во время летнего зноя. Поэтому сегодня вместе с сайтом Beton-Area.com мы узнаем какой принцип действия имеют тепловые насосы для отопления дома.

Как работают тепловые насосы

Принцип работы специальных тепловых насосов схож с принципом действия холодильников и кондиционеров. Такой тип оборудования может переносить теплый воздух из окружающей среды в любое жилище. При этом устройство забирает тепло из почвы либо самого воздуха.

Суть работы таких приборов заключается в следующем.

Итак, система оснащена специальным внешнем контуром, по которому движется незамерзающая жидкость. Жидкость во время своего движения пропитывается теплом из внешней среды.

Система имеет насос, в который поступает эта жидкость. Там она отдает 5 градусов хладагенту и после продолжает циркулировать дальше по системе.

Хладагент при температуре -10 закипает и переходит в состояние газа. После чего компрессор сжимает газ. А такое действие приводит к значительному повышению температуры.

Газ попадает в теплообменник и отдает тепло внутреннему контру отопления. После чего газ остывает и превращается снова в жидкость, которая возвращается в испаритель.

Тепловой насос, как и холодный агрегат потребляет энергию для того, чтобы выполнить термодинамический цикл. От уровня температуры в испарителе зависит отношение теплопроизводительности к энергопотреблению. Уровень теплоснабжения в современных тепловых насосах варьируется от 35 до 62 градусов.

Если выбрать для отопления частного дома любой площади тепловой насос, то можно воспользоваться альтернативным источником отопления, который будет использовать для обогрева дома природные ресурсы, за которые не придется платить дополнительные деньги.

Технические характеристики

Технические характеристики тепловых насосов зависят от их типов. А в настоящее время существует несколько вариантов такого оборудования. Стоит сообщить о каждом из них подробнее.

Модель теплового насоса Грунт-вода. Такой насос имеет внешний контур, который расположен под землей. При этом в качестве теплоносителя здесь используется ввода. Наружный контур в таких моделях насоса может располагаться горизонтально либо вертикально. Также этот контур может быть помещен в водоем, который расположен в непосредственной близости.

Тепловой насос, который предназначен для отопления дома в 300 м2. Имеет следующие технические характеристики:

  • Холодопроизводительность составляет: 3,6-11,3 кВТ.
  • Теплопроизводительность составляет: 4-18 кВТ.
  • Производительность внешнего контура насоса составляет: 0,36-1,02 л/с.
  • Производительность внутреннего контура составляет: 0,14-0,39 л/с.
  • Теплоносителем здесь является пропилен гликоль.

Модели таких насосов дополняются устройствами, которые имеют большую мощность для отопления жилой площади в 300-1000 м2. или свыше 1000 м2.

Модель теплового насоса: Вода-вода. У таких моделей наружный контур может проходит через водоем либо через скважину. Внутренний контур при этом заполнен обычной водой. А источником тепла здесь служат подземные грунтовые воды. Помимо этого, можно использовать даже сбросовую и технологическую воду.

  • Температура рассола составляет: 4-20 градусов.
  • Тепловая мощность составляет: 26,9-29.9 кВТ.
  • Температура подачи контура отопления составляет: 25-69 градусов.
  • Коэффициент преобразования СОР составляет: 3,5.

Модель теплового насоса: Воздух-вода. В таких моделях для источника тепла используется воздух. Такой вариант отопления может работать и на охлаждение помещения. Кроме того, такой тепловой насос можно подключать к уже действующей системе отопления.

Модели таких насосов оснащены циркуляционным насосом и ТЭНом. Управляют подобными приборами при помощи контроллера. Модель имеет следующие технические характеристики:

  • Скорость потока в системе отопления составляет: 0,45-0,76 л/с.
  • Тепловая мощность составляет: 6-16 кВТ.
  • Скорость воздушного охлаждающего потока составляет: 3-5 тыс. м3/ч.

Модель теплового насоса: Воздух-воздух. У таких моделей насосов наружный контур наполняется воздухом, который берется из внешней среды. Такой насос имеет воздушную систему отопления. Насосы такого вида работают по принципу работы кондиционера. Но насосы тепловые могут работать при более низких уличных температурах. Подобные модели насосов оснащены качественным радиальным вентилятором, который способен сушить воздух и поддерживать комфортный микроклимат в доме или помещении. Управляют таким насосом с помощью пульта.

Такие модели тепловых насосов оснащены системой фильтрации и могут быть встроенны в систему «умный дом». Технические характеристики таких моделей:

  • Теплопроизводительность составляет: 3,2-6 кВТ.
  • Расход воздуха составляет: 1086-2940 м3/ч.
  • Холодопроизводительность составляет: 2,5-5 кВТ.
  • Коэффициент производительности СОР составляет: 5,15-3,31.

Тепловые насосы: плюсы и минусы

Тепловые насосы для отопления дома, конечно же, имеют свои плюсы. Поэтому подобные установки получили хорошие отзывы, от своих обладателей. Стоит перечислить некоторые плюсы таких своеобразных отопительных приборов.

  1. Тепловые насосы — это экологически чистый вариант отопления, которые не выбрасывают в атмосферу вредных веществ и не выделяют в воздух продукты сгорания.
  2. Тепловые насосы позволят экономить на сырье и на других коммунальных услугах.
  3. Тепловые насосы универсальные отопительные установки, которые можно использовать в абсолютно любом месте.
  4. Тепловые насосы оснащены автоматической работой и являются совершенно безопасными установками.
  5. Тепловые насосы можно использовать как для качественного обогрева, так и для эффективного охлаждения абсолютно любого помещения.
  6. Тепловые насосы также отличаются продолжительным сроком эксплуатации.

Несмотря на то, что подобные устройства отличаются большим количеством достоинств, без минусов тут тоже не обошлось.

  1. Итак, к недостаткам относится прежде всего высокая цена на оборудование и высокая стоимость установки.
  2. К другому минусу можно отнести то, что не в каждом городе работают профессионалы, которые способны произвести грамотную установку и другие манипуляции.
  3. Также не всегда есть возможность установить теплый насос для определенного жилища.

Полезные статьи

Тепловая установка «воздух-вода». Описание, принцип действия насоса, отзывы

Тепловой автономный насос – одна из современных технологий для обогрева дома. В России этот тип отопления ещё далёк от повсеместного использования, но усиленно обретает популярность благодаря своим преимуществам перед традиционными энергоносителями. Принцип работы и эффективность агрегата многие пока воспринимают с недоверием, как нечто фантастическое. Тем не менее насос заслужил положительные характеристики от специалистов и реальных пользователей, владельцев квартир и загородных коттеджей. Один из видов тепловых установок – «воздух-вода» -является удачным решением как раз для жителей многоэтажек. Статья расскажет об особенностях действия такого агрегата и отзывах потребителей.

Как работает тепловой насос «воздух-вода»

Тепловой насос – ещё один шаг технологий в сторону энергоэффективности. Система отопления, построенная на его использовании, способна преобразовывать низкопотенциальную энергию внешнего мира (воздух, земля. вода) в высокопотенциальную тепловую, для обогрева дома. За основу взят принцип работы холодильников, но наоборот. Тепловая установка не занимается выработкой тепла, а транспортирует его извне в помещение.

Внимание! 1кВт электрической энергии, которую агрегат тратит на вращение вала компрессора, на выходе (в конденсаторе) даёт примерно 3,5 -5,0 кВт тепла для обогрева дома.

Установка типа «воздух-вода» функционирует таким образом:

  1. Мощный вентилятор наполняет аппарат уличным воздухом.
  2. Воздух вступает в контакт с испарителем. Внутри него циркулирует хладагент.
  3. Под действием воздуха хладагент (температура 6°С) закипает, испаряется и в газообразном состоянии поступает в компрессор.

Система отопления дома

  • Компрессор сжимает газ, нагревая его примерно до 75-85°С.
  • Газообразный хладагент под давлением переходит в компрессор, конденсируется, а полученное тепло через теплообменник он передаёт отопительной системе.
  • Жидкий хладагент возвращается в испаритель, проходя по пути через расширительный клапан (температура падает ещё больше). Цикл повторяется.
  • Совет. Тепловые насосы любого вида специалисты советуют устанавливать в отопительной системе, оснащенной не классическими радиаторами. Лучше подойдут те, которые не нуждаются в высокотемпературном подогреве теплоносителя: воздушное отопление, тёплый пол, радиаторы большой площади и т.п. Подобных приборов в системе должно быть не менее 65%.

    Плюсы и минусы теплового насоса «воздух-вода»

    Воздушный тепловой агрегат использует самую дешевую энергию. Наряду с высоким КПД он также привлекает покупателей такими преимуществами:

    1. Экономит электричество. Установки, как правило, имеют сертификаты энергоэффективности класса А, А+ или А++ (стандарты ЕС).
    2. Работает тихо.
    3. Просто программируется. Может управляться автономно.
    4. В отличие от систем «земля-вода» и «вода-вода », для монтажа первичного контура не требуется бурения скважин, прокладки труб и т.п. Достаточно вентилятора, установка которого проще и гораздо дешевле.
    5. Доступен для монтажа на высоте нескольких этажей в условиях города. Для земляных и водных «коллег» нужен участок земли или водоём. Соответственно, нет потребности в дополнительных документальных разрешений от контролирующих органов.
    6. Пригоден для модификации и объединения с системой вентиляции. Тем самым, поможет улучшить воздухообмен в помещении.

    Работа теплового насоса

    Разумеется, подобная система отопления имеет и недостатки:

    1. Чем холоднее, тем ниже КПД. При температуре ниже -7°С эффективность бытового воздушного теплового насоса, по законам физики, будет очень низкой. Очень мощный промышленный, которым обогревают офисы, социальные учреждения и т.п. способен выдержать до -25°С.
    2. Зависимость от сети. Аппарат не будет работать, если прекратится подача электричества.

    Советы по приобретению и установке отопительной системы с тепловым насосом

    Исходя из минусов теплового насоса, он идеально подходит для регионов с умеренной зимой и малоэффективен в условиях прохладных и северных климатических зон. Но не стоит огорчаться, если зимой в вашей местности бывают холода ниже -7С. В этой ситуации есть такие выходы:

    1. Включение в систему отопления буферной ёмкости. которая будет аккумулировать полученное тепло. Один бак (небольшого, квартирного размера) при выключенном источнике может равномерно распределять тепло по системе до суток. Это удобный вариант для местности, где сильные морозы обычно непродолжительны по времени.
    2. Установка вспомогательного источника тепла: газового или электрического котла. Когда дешёвый тепловой насос не сможет работать, его заменит менее экономичный «дублёр».
    3. Совмещение двух предыдущих приёмов.

    Внимание! Как и в случае с любой системой отопления, перед монтажом важно тщательно проверить тепловые потери вашего жилища и, по возможности, утеплить его. Чем теплее дом, тем меньшей мощности вам потребуется устройство.

    Отзывы реальных владельцев тепловых насосов

    В народе немало противоречивых суждений о технологии теплового насоса «воздух-вода». Многие из них связаны с несовершенством моделей первого поколения:

    • шумная работа;
    • непригодность в качестве основного источника тепла;
    • невозможность полностью компенсировать теплопотери жилища.

    Наружный блок теплового насоса

    Современные модели полностью опровергают эти суждения. Воздухозабор осуществляет большой вентилятор, который необходимо закрыть решеткой. Его расположение и дизайнерское решение для фасада здания необходимо продумать заранее. Важно, чтобы путь воздуха к насосу был минимально простым.

    Нередко насос «воздух-вода» используется как альтернатива традиционным теплоносителям: газу, электричеству и твёрдому топливу. Причём система удачно вписывается и эффективно обслуживает даже большие загородные дома, не говоря о городских квартирах. Владельцы устройств утверждают, что при правильной оценке требуемой мощности можно использовать тепловой насос для охлаждения помещения летом и даже греть воду для бытовых нужд. Но покупателей смущает высокая стоимость техники и её установки.

    Есть мнение, что с нынешним уровнем цены на устройство и, для сравнения, на газ, выгодно использовать именно «голубое топливо». По крайней мере, для жилья площадью до 150 кв. м. Воздушный тепловой насос в таких условиях будет окупаться очень долго. К тому же, раз в 8-12 лет аппарат потребует капитального ремонта. Поэтому потребители советуют пользоваться тепловым насосом или в большом доме, или когда для вас важна независимость от энергоресурсов.

    Отопление дома с помощью воздушного теплового насоса: видео

    Источники: http://www.kakprosto.ru/kak-805177-principy-raboty-teplovogo-nasosa, http://www.beton-area.com/teplovie-nasosi-dlya-otopleniya-doma.html, http://sandizain.ru/otoplenie/teplovaya-ustanovka-vozdux-voda.html


    Комментариев пока нет!

    Ваше имя *
    Ваш Email *

    Сумма цифр внизу: код подтверждения