Принцип дії теплового насоса

21.02.2017

Принцип дії теплового насоса

Середа, 20 лютого 2013 р. / Переглядів: 1815

альтернативного джерела тепла може використовуватися не тільки сонячна енергія, а й енергія землі. Зробити це допоможуть пристрої, звані тепловими насосами .

Принцип їх дії. який можна назвати «холодильником навпаки», був розроблений ще півтора століття тому, Однак лише на початку цього століття, коли ціни на енергоносії різко пішли вгору, а обмеженість запасів природних ресурсів стала очевидною, такий принцип теплопостачання виявився необхідним і ефективним рішенням. Принцип дії теплового насоса

Тепловим насосом називається пристрій, який перетворює низькотемпературне тепло джерела в високотемпературне тепло, необхідне для ото лення приміщення. При цьому джерелом тепла може бути не толысо земля, але і вода, повітря.

Найбільш поширеними тепловими насосами є ті, які використовують енергію землі.

Обумовлено це найкращим поєднанням ціни і споживчих якостей таких пристроїв, ефективністю їх застосування.

Ефективність, щоправда, залежить також і від способу обігрівання будинку, ступеня його утепленния, герметичності вікон і т. д. Найбільш раціональним є застосування низькотемпературних систем опалення. наприклад, так звані «теплих підлог». Пов’язано це з низькотемпературним режимом нагрівання води тепловим насосом. а значить, традиційні радіатори потрібні збільшеного розміру.

Тепловим насосам також потрібна електроенергія, але, витративши 1 кВт електроенергії на роботу компресора і насосів, Ви отримаєте 3-5 кВт теплової енергії. При цьому в літній період тепловий насос. при наявності реверсивного режиму роботи, може охолоджувати повітря в приміщенні.

Теплові насоси бувають наступних типів:

«Вода-вода», «грунт — повітря», «вода — повітря», «повітря — веда» і «повітря повітря». Насоси типу «грунт — вода» використовують теплову енергію землі і передають її для обігрівання будинку через систему водяного опалення. Грунт може віддавати своє тепло незалежно від примх погоди, а на глибині нижче 10 м температура практично постійна протягом всього року. Енергія, відібрана від землі, акумулюється носієм, в якості якого найчастіше використовується незамерзаюча рідина-антифриз, звана також «розсолом».Опуасаясъ вниз по теплообміннику, «розсіл» відбирає грунту тепло (приблизно 3-4 «З) і передає його фреону, що циркулює у внутрішньому контурі теплового насоса. Фреон, проходячи через канали випарника, закипає і випаровується. Утворився при цьому пара надходить у компресор, стискається там (при цьому температура його підвищується), після чого гарячий і стислий пар направляється в теплообмінник конденсатора, де охолоджується, передаючи тепло воді. Вода використовується в системі опалення та гарячого водопостачання, а рідкий фреон стікає на дно конденсатора, звідки, за рахунок перепаду тисків, через дросель повертається у випарник. Цикл завершено і повторюється знову і знову.

Принцип дії теплового насоса

Теплообмінник в теплових насосах типу «грунт — вода» буває двох видів: горизонтальний колектор і грунтовий зонд Горизонтальний колектор відбирає тепло, накопичене у верхніх шарах грунту в результаті сонячного випромінювання, і являє собою кілька контурів пластикових труб, укладених під шаром грунту Для ефективної роботи системи, виходячи з особливостей ґрунту, його теплопровідності і геометрії ділянки, вибирається певна схема укладання труб — петля, змійка, зигзаг, плоскі та гвинтові спіралі різних форм. Ефективність теплообміну увеличюается на вологих ґрунтах і зменшується на сухих піщаних ділянках, але в середньому для отоплетя будинку площею 150-200 м2 доведеться викласти приблизно 400-650 м трубопроводу нвсяотмм петлями контурами. Для цього потрібна ділянка площадао примерно300-400 м2, тобто в 1,5-2 рази більше, ніж опалювальна площдць будинку. Надалі використовувати таку ділянку можна тільки в якості газону або квітника Головною перевагою цього методу є порівняльна простота монтажу і те, що при інших рівних умовах роботи з монтажу обладнання обійдеться трохи дешевше, ніж буріння свердловин, необхідних для обладнання системи за наступним методом.

Принцип дії теплового насоса

Грунтові зонда являють собою систему довгих труб, що опускаються в свердловини глибиною до 50-200 м. В цьому випадку не потрібен великий ділянку вільної землі, але доводиться виконувати дорогі бурильні роботи. Зате на великій глибині температура грунту вище, тому ефективність теплообміну при використанні таких труб вище, ніж горизонтального колектора. Різниця в ефективності роботи теплових насосів. використовують грунтові зонди і колектори, становить близько 20%. Конструкції зонда бувають різні, але найчастіше застосовується U-об раз паю Простір в свердловині навколо зонда заповнюється буровим розчином або цементно-бетонною сумішшю для эаифоты труб від пошкоджень і поліпшення теплопередачі. Для будинку площею 150-200 м* знадобиться 5-6 свердловин глибиною близько 50 м, при цьому розташовувати їх слід не ближче 2 м від стіни будинку, щоб не повредитьфундамент. Також свердловини не повинні знаходитися на одній лінії течії підземних вод В іншому випадку ефективність теплового насоса різко зменшиться.

теплових насосах. працюють за принципом «грунт — повітря», теплова енергія також відбирається грунту і через компресор безпосередньо передається повітрю, який використовується для опалення будівель. Якщо ж поруч з будинком є річка або ставок, то можна використовувати тепловий насос. працює за схемою «вода». Для цього з водойми відбирається потужним насосом вода, яка прокачується через первинний теплообмінник теплового насоса (замість розсолу), віддаючи свою теплову енергію фреону, і скидається потім в цей же (або інший, близькорозташованих) водойму. По енергоефективності такий тепловий насос найбільш економічний. Втім, в силу забруднення зовнішньої води необхідно вживати заходів для її попередньої очистки перед подачею в тепловий насос і, швидше за все, періодично чистити теплообмінник. Тому в світі теплові насоси типу «вода — вода» використовуються нечасто. На практиці водойма зазвичай використовують так: на дно водойми укладається конструкція, подібна фунтовому колектору. Такий «підводний» колектор притоплюється вантажем або встановлюється в донному грунті, температура якого трохи вище, ніж температура води Виходить звичайний тепловий насос типу «розсіл — вода», що використовує тепло води зовнішнього водойми.

У разі роботи теплового насоса за принципом «вода — повітря» теплова енергія передається повітрю, распределяемому потім по опалювальних приміщень. Системи типу «повітря — повітря» і «повітря — вода» схожі за принципом роботи з кондиціонерами і коштують істотно дешевше, але проигрьвают інших видів насосів по універсальності, адже з морозного повітря багато тепла не отберешь, і вони можуть застосовуватися в першу чергу для нагрівання гарячої води. Виконуватися такі пристрої можуть в двох варіантах: спліт або моно.

У першому випадку установка складається з двох блоків, сполучених інженерними комунікаціями: до складу зовнішнього входять потужний вентилятор і випарник, внутрішній містить конденсатор і автоматику. При цьому компресор може розташовуватися як у внутрішньому блоці, так і в зовнішньому, щоб уникнути шуму в приміщенні.

У другому випадку всі елементи збираються в єдиному корпусі і монтуються або в будинку, з’єднуючись з вулицею гнучким воздуховодом, або зовні У теплових насосів є цілий ряд переваг. Так, система дуже довговічна, самі насоси працюють за 20-25 років (на багато компресори виробники декларують термін експлуатації не менше 25 років), після чого компресор насоса може бути замінений і система продовжить свою роботу. Крім того, системи теплових насосів безпечні. оскільки відсутні паливо, відкритий вогонь і небезпечні гази, і комфортні. І, звичайно ж, великою перевагою є екологічна чистота системи — не утворюють шкідливі оксиди, застосовувані в них фреони не містять хлороугперодое і озоно безпечні. Зазначимо, що, вибираючи тепловий насос. не варто замовляти обладнання максимальної потужності, щоб покрити можливі пікові навантаження на систему опалення при самих сильних морозах.

Це невиправдано дорого і не має сенсу: кількість дійсно холодних днів зазвичай не перевищує двох-трьох тижнів за рік і вибирати стоїть насос, потужність якого становить 60-80% від максимальної. Для покриття пікових навантажень можна встановити резервний котел з традиційним видом палива або використовувати вбудовані теплові насоси Тени, які можуть включатися по черзі (їх режим роботи може визначатися спеціальним алгоритмом, який програмується користувачем), додаючи системі теплову потужність.

Звичайно, зараз початкові витрати на систему опалення на основі теплового насоса досить високі, приймемо ще стільки ж, якщо не більше, потрібно буде витратити на облаштування систем. Однак якщо дивитися в майбутнє в розрізі неминучого підвищення цін на традиційні енергоносії, то за рахунок низьких витрат на опалення можна значно скоротити витрати.

Ще більше заощадити допоможе багатотарифний лічильник в поєднанні з теплоаккумулирукнцим баком за рахунок використання електроенергії, накопиченої за більш низькими тарифами в нічний час. Якщо потрібно комфортно і надійно опалити невеликий будинок або приміщення і неподалік немає газопроводу, то тепловий насос найкраще на сьогодні рішення. І, встановивши сучасний тепловий насос від провідних світових виробників, ви ще мінімум 20 років будете із задоволенням згадувати про прийняте колись рішенні.

Короткий опис статті: теплові насоси повітря повітря В якості альтернативного джерела тепла може використовуватися не тільки сонячна енергія, а й енергія землі. Зробити це допоможуть пристрої, що називаються тепловими насосами.   Принцип їх де… Принцип дії теплового насоса!RMTMETA!tags=тепловий насос!RMTMETA!description=Тепловим насосом називається пристрій, який перетворює низькотемпературне тепло джерела в високотемпературне тепло, необхідне для ото лення приміщення. При цьому джерелом тепла може бути не толысо земля, але і вода, повітря.

Джерело: Принцип дії теплового насоса

Також ви можете прочитати