Принцип роботи теплового насоса для опалення будинку

Теплові насоси зазвичай використовуються в будинках в якості приладів, які легко справляються і з кондиціонуванням, і з опаленням приміщення. Вони забирають тепло з вулиці і направляють його в житлове приміщення, створюючи приємний мікроклімат.

Існує кілька різновидів теплових насосів:

• насос з системою грунт-вода;
• насос з системою вода-вода;
• насос з системою вода-повітря;
• насос з системою повітря-повітря.

Загальний принцип роботи

Всі ці пристрої мають різну будову, однак насоси всіх типів працюють по одній і тій же простою схемою. У кожному насосі є дуже важлива деталь - компресор, від правильної роботи якого залежить кондиціонування приміщення.

За допомогою цієї деталі тепловий насос може стискати все розсіяне тепло, має низький потенціал. Таким чином, весь холодне повітря або холодна вода стискається в компресорі і за рахунок цього стиснення піднімає свою температуру.

Щоб було зрозуміло, як саме працює цей пристрій, потрібно розглянути елементарний приклад.

Точно відомо, що літр води, яка має температуру + 1 ° С, містить в собі приблизно 4 кДж теплової енергії. Така ж кількість енергії має 100 г води при температурі + 10 ° С.

Саме це фізична властивість води допомагає пояснити великий коефіцієнт корисної дії теплового насоса.

Якщо цей пристрій може нагріти воду до температури 60 ° С, це зовсім не означає, що весь цей час для нагрівання витрачається електрична енергія.

Теплові насоси витрачають електричну енергію тільки під час стиснення вологи або повітря і під час безпосереднього перенесення тепла. Можна сказати, що приміщення отримує тепло абсолютно безкоштовно.

Насоси такого типу дають приблизно 10 КВт теплової енергії, витративши при цьому всього лише 1,5-2,5 кВт / год електричної енергії.

Як це виглядає на практиці. Практично на кожній дільниці з будівництвом можна виявити грунтові води. Як правило, така вода має температуру близько 10 ° С.

Після стиснення цієї води в компресорі на виході можна отримати воду з температурою 60 ° С, причому сама рідина не піддається стисненню, стискається тільки хімічна речовина, яка є посередником в цій системі.

Зазвичай використовуються фреони, так як вони досить чутливі до всіх температур. Ці хімічні речовини дуже легко і швидко забирають тепло з грунтових вод за допомогою випарника, і таким же чином добре віддають все отримане тепло на опалювальний контур через систему конденсаторів.

З чого складається?

Ще зі шкільних років багато хто пам`ятає, що цикл Карно є оборотним процесом, в основі якого лежать два адіабатичних і два ізотермічних процесу.

У цій системі виконується механічна робота і обмін тепловою енергією з двома ємностями, мають різні температури.

Один з них має більшу температуру і, відповідно, називається нагрівачем, а інший називають холодильником. Те ж саме можна спостерігати і в теплових насосах.

Внутрішня частина теплового насоса складається з наступних елементів:

• конденсатора;
• випарника;
• капіляра;
• компресора, який працює з використанням електричної енергії.

Крім цих деталей, кожен насос складається з керуючого терморегулятора і холодоагенту. Останній циркулює в системі газ з певними хімічними і фізичними властивостями, які сприяють роботі насоса.

Як саме працює?

За допомогою капілярного отвори під великим тиском холодоагент швидко надходить у випарник. На цій ділянці відбувається простий фізичний процес випаровування, так як в випарнику рівень тиску значно зменшується.

Під час цього процесу хімічна речовина, яка є холодоагентом, починає забирати тепло з внутрішніх стінок випарника, а він, у свою чергу, забирає тепло у грунту або води.

За рахунок цього процесу випарник постійно охолоджується і не вимагає додаткових пристроїв для цього процесу.

Компресор забирає в себе холодоагент, який потрапляє в нього з випарника, і стискає його. Стиснутий холодоагент швидко нагрівається і виштовхується в конденсатор, де він дуже швидко віддає все набране тепло на опалювальний контур.

В результаті речовина, яка виступає холодоагентом, стає рідким і процес починається заново.

Слід зауважити, що коли температура приміщення приходить в норму і його більше не потрібно опалювати, то тепловий насос перестає працювати і не використовує електричну енергію даремно.

Як тільки температура в будинку почне падати, насос знову почне працювати, здійснюючи зворотний цикл Карно.

Як тепер уже стало ясно, використання теплових насосів призначене для перекачування розсіяною теплової енергії як води, так і землі, і навіть повітря в тепло, що володіє високим потенціалом. Саме таке тепло легко може нагріти будь-яке приміщення.

А це, погодьтеся, чимала кількість.

Всі власники будинків, де стоять теплові насоси, можуть економити дуже велика кількість особистих грошових коштів, які могли б піти на покупку дизельного палива для печей.

основні переваги

1. Економічна ефективність.
   Будь-який, навіть самий маленький тепловий насос, використовує електроенергію набагато ефективніше, ніж найбільші котли. Більш того, для котлів потрібна велика кількість палива, а насоси беруть енергію з природних джерел.

2. Застосовуються повсюдно.
   Тепло в розсіяному вигляді зустрічається в будь-якому місці на нашій планеті, тому ці насоси можна використовувати в будь-якій точці земної кулі. Крім того, ці пристрої можуть працювати в будь-яких умовах і в будь-яких місцях, де є електрика.

   Однак якщо його немає, то є моделі насосів, що використовують бензин або дизель в якості джерела додаткової енергії.

3. Чи не шкодить навколишньому середовищу.
   Теплові насоси не виробляють шкідливі випари, які можуть зашкодити довкіллю. Вони використовують виключно енергію, видобуту з води, повітря та грунту, і зовсім мала кількість електроенергії.

   Холодоагенти повністю безпечні і для людини, і для природи

4. Універсальність пристрою.
   Вони можуть працювати як на обігрів, так і на охолодження будинку. Це дозволяє застосовувати їх в країнах з різними погодними і кліматичними умовами.

5. Повністю безпечні для людини.
   Всі елементи, з яких складається тепловий насос, мають високу стійкість до займання. Більш того, ці елементи не перегріваються, що додатково допомагає захистити житло від виникнення пожежі.

Саме через ці перерахованих переваг теплові насоси стали популярними в багатьох країнах світу.

Значна економія коштів, гарантія безпеки і надійність - ось що найбільше цінується власниками будинків, де є такі пристрої.