Принцип действия теплового насоса: Принцип работы теплового насоса. Как работает тепловой насос?

Принцип работы теплового насоса. Как работает тепловой насос?

Все больше и больше интернет пользователей интересуются альтернативами способами отопления: тепловыми насосами.

Для большинства это абсолютно новая и неизвестная технология, поэтому и возникают вопросы типа: «Что такое тепловой насос?», «Как выглядит тепловой насос?», «Как работает тепловой насос?» и пр.

Здесь мы постараемся просто и доступно дать ответы на все эти и еще много других вопросов, связанных с тепловыми насосами.

Что такое Тепловой Насос?

Тепловой насос — устройство (другими словами «тепловой котел»), которое отбирает рассеянное тепло из окружающей среды (грунт, вода или воздух) и переносит его в отопительный контур вашего дома.

Тепловой насос Грунт-Вода

Благодаря солнечным лучам, которые непрерывно поступают в атмосферу и на поверхность земли происходит постоянная отдача тепла. Именно таким образом поверхность земли круглый год получает тепловую энергию.

Воздух частично поглощает тепло от энергии солнечных лучей. Остатки солнечной тепловой энергии почти полностью поглощается землей.

Кроме того, геотермальное тепло из недр земли постоянно обеспечивает температуру грунта +8°С (начиная с глубины 1,5-2 метра и ниже). Даже холодной зимой температура на глубине водоемов остается в диапазоне +4-6°С.

Именно это низкопотенциальное тепло грунта, воды и воздуха переносит тепловой насос из окружающей среды в отопительный контур частного дома, предварительно повысив температурный уровень теплоносителя до необходимых +35-80°С.

ВИДЕО: Как работает тепловой насос Грунт-Вода?

Что делает Тепловой Насос?

Тепловые насосы — тепловые машины, которые предназначены для производства тепла с использованием обратного термодинамического цикла. Тепловые насосы переносят тепловую энергию от источника с низкой температурой в систему отопления с более высокой температурой. В процессе работы теплового насоса происходят затраты энергии, не превышающие объем произведенной энергии.

Прямой цикл Карно

В основе работы теплового насоса лежит обратный термодинамический цикл (обратный цикл Карно), состоящий из двух изотерм и двух адиабат, но в отличии от прямого термодинамического цикла (прямого цикла Карно) процесс протекает в обратном направлении: против часовой стрелки.

В обратном цикле Карно окружающая среда выступает в роли холодного источника тепла. При работе теплового насоса тепло внешней среды благодаря совершению работы передается потребителю, но с уже более высокой температурой.

Передать тепло от холодного тела (грунт, вода, воздух) возможно только при затрате работы (в случае с тепловым насосом — затраты электрической энергии на работу компрессора, циркуляционных насосов и пр.) или другого компенсационного процесса.

Еще тепловой насос можно назвать «холодильником наоборот», так как тепловой насос это та же холодильная машина, только в отличии холодильника тепловой насос забирает тепло снаружи и переносит его в помещение, то есть обогревает помещение (холодильник же охлаждает путем отбора тепла из холодильной камеры и выбрасывает его через конденсатор наружу).

Как работает Тепловой Насос?

Теперь поговори о том как работает тепловой насос. Для того, что понять принцип работы теплового насоса нам нужно разобраться в нескольких вещах.

1. Тепловой насос способен извлекать тепло даже при отрицательной температуре.

Большинство будущих домовладельцев не могут понять принцип работы теплового насоса Воздух-Вода (в принципе любого воздушного теплового насоса), так как не понимают каким образом может извлекаться тепло из воздуха при отрицательной температуре зимой. Вернемся к основам термодинамики и вспомни определение теплоты.

Теплота — форма движения материи, представляющая собой беспорядочное движение образующих тело частиц (атомов, молекул, электронов и др.).

Даже при температуре 0˚С (ноль градусов по Цельсию), когда замерзает вода, в воздухе все еще есть теплота.  Ее значительно меньше чем, например при температуре +36˚С, но тем не менее и при нулевой и при отрицательной температуре происходит движение атомов, а значит и происходит выделение теплоты.

Движение молекул и атомов полностью прекращается при температуре -273˚С (минус двести семьдесят три градуса по Цельсию), что соответствует абсолютному нулю температуры (ноль градусов по шкале Кельвина). То есть и зимой при минусовой температуре в воздухе есть низкопотенциальное тепло, которое можно извлекать и переносить в дом.

2. Рабочая жидкость в тепловых насосах — хладагент (фреон).

Хладагент R-410А, используемый в тепловых насосах

Что такое холодильный агент? Хладагент — рабочее вещество в тепловом насосе, которое отбирает теплоту от охлаждаемого объекта при испарении и передает тепло рабочей среде (например, воде или воздуху) при конденсации.

Особенность хладагентов в том, что они способны закипать и при отрицательных и при относительно низких температурах. Кроме того хладагенты могут переходить из жидкого состояния в газообразное и наоборот. Именно во время перехода из жидкого состояния в газообразное (испарения) происходит поглощение теплоты, а во время перехода из газообразного в жидкое (конденсации) происходит передача теплоты (отделение тепла).

3. Работа теплового насоса возможна благодаря его четырем ключевым компонентам.

Для того, чтобы понять принцип работы теплового насоса его устройство можно разделить на 4 основные элементы:

1. Компрессор, который сжимает хладагент для повышения его давления и температуры.
2. Расширительный клапан — терморегулирующий вентиль, который резко понижает давление хладагента.
3. Испаритель — теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло от окружающей среды.
4. Конденсатор — теплообменник, в котором уже горячий хладагент после сжатия передает тепло в рабочую среду отопительного контура.

Именно эти четыре компонента позволяют холодильным машинам производить холод, а тепловым насосам — тепло. Для того, чтобы разобраться как работает каждый компонент теплового насоса и для чего он нужен предлагаем просмотреть видео о принципе работы грунтового теплового насоса.

ВИДЕО: Принцип работы теплового насоса Грунт-Вода

Принцип работы теплового насоса

Теперь попытаемся подробно описать каждый этап работы теплового насоса. Как уже говорилось ранее — в основе работы тепловых насосов лежит термодинамический цикл. Это значит, что работа теплового насоса состоит из нескольких этапов цикла, которые повторяются снова и снова в определенной последовательности.

Рабочий цикл теплового насоса можно разделить на четыре следующие этапы:

1. Поглощение тепла из окружающей среды (кипение хладагента).

В испаритель (теплообменник) поступает хладагент, который находиться в жидком состоянии и имеет низкое давление. Как мы уже знаем при низкой температуре хладагент способен закипать и испаряться. Процесс испарения необходим для того, чтобы вещество поглотило тепло.

Согласно второму закону термодинамики тепло передается от тела с высокой температурой к телу с более низкой температурой. Именно на этом этапе работы теплового насоса хладагент с низкой температурой проходя по теплообменнику отбирает тепло от теплоносителя (рассола), который ранее поднялся из скважин, где отобрал низкопотенциальное тепло грунта (в случаи с грунтовыми тепловым насосами Грунт-Вода).

Дело в том, что температура грунта под землей в любое время года составляет +7-8°С. При использовании геотермального теплового насоса типа Грунт-Вода устанавливаются вертикальные зонды, по которым циркулирует рассол (теплоноситель). Задача теплоносителя — нагреться до максимально возмножной температуры во время циркуляции по глубинным зондам.

Когда теплоноситель отобрал тепло из грунта, он поступает в теплообменник теплового насоса (испаритель) где «встречается» с хладагентом, который имеет более низкую температуру. И согласно второму закону термодинамики происходит теплообмен: тепло от более нагретого рассола передается менее нагретому хладагенту.

Здесь очень важный момент: поглощение тепла возможно во время испарения вещества и наоборот, отдача теплоты происходит при конденсации. Во время нагрева хладагента от теплоносителя он меняет свое фазовое состояние: хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное (происходит процесс закипания хладагента, он испаряется).

Пройдя через испаритель хладагент находиться в газообразной фазе. Это уже не жидкость, но газ, который отобрал тепло у теплоносителя (рассола).

2. Сжатие хладагента компрессором.

На следующем этапе хладагент в газообразном состоянии попадает в компрессор. Здесь компрессор сжимает фреон, который за счет резкого увеличения давления нагревается до определенной температуры.

Аналогичным образом работает и компрессор обычного бытового холодильника. Единственное существенное отличие компрессора холодильника от компрессора теплового насоса — значительно меньшая производительность.

ВИДЕО: Как работает холодильник с компрессором

3. Передача тепла в систему отопления (конденсация).

После сжатия в компрессоре хладагент, который имеет высокую температуру поступает в конденсатор. В данном случае конденсатор — это тоже теплообменник, в котором во время конденсации происходит отдача теплоты от хладагента к рабочей среде отопительного контура (например воде в системе теплых полов, или радиаторов отопления).

В конденсаторе хладагент из газовой фазы снова переходит в жидкую. Этот процесс сопровождается выделением тепла, которое используется для системы отопления в доме и горячего водоснабжения (ГВС).

4. Понижение давления хладагента (расширение).

Теперь жидкий хладагент нужно подготовить к повторению рабочего цикла. Для этого хладагент проходит через узкое отверстие термо-регулирующего вентиля (расширительного клапана). После «продавливания» через узкое отверстие дросселя хладагент расширяется, вследствие чего падает его температура и давление.

Этот процесс сравним с распылением аэрозоля из балончика. После распыления балончик на короткое время становиться холоднее. То есть произошло резкое падение давления аэрозоля вследствие продавливания наружу, температура соответственно тоже падает.

Теперь хладагент снова находиться под таким давлением, при котором он способен закипеть и испаряться, что необходимо нам для поглощения тепла от теплоносителя.

Задача ТРВ (термо-регулирующий вентиль) — снизить давление фреона путем расширения его на выходе из узкого отверстия. Теперь фреон снова готов закипать и поглощать тепло.

Цикл снова повторяется до тех пор, пока система отопления и ГВС не получит от теплового насоса необходимый объем тепла.

Принцип действия теплового насоса | Viessmann

Принцип работы теплового насоса очень напоминает по своей сути работу холодильника. В то время как холодильник отводит тепловую энергию и направляет ее наружу, то есть из внутренней части холодильника, тепловой насос делает наоборот: он забирает тепловую энергию от окружающей среды за пределами помещения и преобразует ее в полезную для отопления. Тепловой насос может забирать тепловую энергию как из воздуха внутри помещения или снаружи, так и из грунтовых вод и почвы. И поскольку температура полученного тепла, как правило, не достаточна для того, чтобы отапливать здание или обеспечивать его горячей водой, в дело вступает термодинамический процесс.

Процесс охлаждения в подробностях

В независимости от того, какой тип теплового насоса используется для отопления, в функционал теплового насоса также входит процесс охлаждения, который происходит в четыре этапа.

1. Испарение

Для того, чтобы начать процесс испарения жидкости, необходима энергия. Этот процесс можно наблюдать на примере с водой. Если емкость с водой нагревается до 100 градусов Цельсия (тепловая энергия подается) вода начинает испаряться. При дальнейшем подаче тепловой энергии температура воды не повышается. Вместо этого вода полностью преобразуется в пар.

2. Сжатие газа

При сжатии газа, например воздуха (давление увеличивается), также повышается температура. Вы можете наблюдать это например, если вы придержите отверстие в велосипедном воздушном насосе и начнете процесс «накачки» воздуха, вы почувствуете тепло.

3. Конденсация

Согласно закону сохранения энергии при конденсации водяного пара, высвобождается тепловая энергия, которая ранее использовалась для испарения.

4. Расширение

При резком снижении давления в жидкости, находящейся под давлением, температура снижается в несколько раз. Это можно наблюдать на примере баллона с сжиженным газом для кемпинговой горелки. Открытие клапана может привести к образованию льда на клапане баллона с жидким газом даже летом. (Здесь давление снижается с 30 бар до 1 бар.)

Постоянное повторение процесса

Эти процессы происходят внутри теплового насоса в замкнутом контуре. Для транспортировки тепла используется жидкость (хладагент), которая испаряется при очень низких температурах. Чтобы испарить эту жидкость, используется тепловая энергия из земли или наружного воздуха. Для этого достаточно даже температуры в минус 20 градусов по Цельсию. Холодные пары хладагента затем очень сильно сжимаются компрессором. При этом их температура возрастает до 100 градусов Цельсия. Эти пары хладагента конденсируются и отдают тепло в систему отопления. Затем давление жидкого хладагента на расширительном клапане сильно снижается. При этом температура жидкости снижается до исходного уровня. Процесс может начинаться заново.

Процесс на примере воздушно-водяного теплового насоса

Проще всего объяснить этот процесс на примере воздушно-водяного теплового насоса: тепловой насос «воздух-вода» может состоять из одной или двух составляющих. В обоих случаях встроенный вентилятор активно  направляет  окружающий воздух в теплообменник. Через теплообменник проходит хладагент, который переходит из одного состояния в другое при очень низких температурах. Внутри теплообменника хладагент нагревается воздухом из окружающей среды  и постепенно переходит в газообразное состояние. Для повышения температуры, возникающих при этом паров, используется компрессор. Он сжимает пары хладагента и увеличивает как давление, так и их температуру до требуемого значения.

Другой теплообменник (конденсатор) затем передает тепло от нагретых паров хладагента на отопление (теплые полы, радиаторы, буферная емкость или водонагреватель). Хладагент, находящийся под давлением отдает тепло, его температура падает и он снова переходит в жидкое состояние. Перед тем, как поступить обратно в контур, хладагент сначала расширяется в расширительном клапане. После того, как он достигнет своего исходного состояния, процесс процесс в холодильном контуре может начинаться с самого начала.

Принцип работы теплового насоса

Постоянный рост цен на энергетические ресурсы заставляет владельцев загородных домов задумываться об использовании альтернативных систем. Сегодня уже очевидно каждому, что таким традиционным видам топлива для отопления, как природный газ, солярка, мазут, уголь, дрова, торфобрикеты или пеллеты нужно искать замену среди альтернативных источников. Одним из таких достаточно эффективных способов получения тепла является тепловой насос, принцип работы которого основан на отборе тепла от естественных низкопотенциальных источников возобновляемой энергии окружающей среды: грунт, термальные и артезианские грунтовые воды, водоёмы, наружный воздух.

Принцип работы теплового насоса

Живое общение

5 минут общения даст больше эффекта чем изучение всего сайта

Бесплатная консультация: +7 (495) 229-85-86

Схема тепловых насосов

В общем, система отопления с использованием такого альтернативного агрегата в своём составе имеет:

• зонд, представляющий собой, по сути, систему трубопроводов, которая находится в грунте или другой среде и служит для сбора и передачи тепла;
• собственно сам насос, состоящий из четырёх основных конструктивных элементов: испаритель, компрессор, конденсатор и дроссельный вентиль, объединённых трубопроводами в замкнутую систему;
• контур отопления.

На первый взгляд может показаться, что схема тепловых насосов довольно сложная, а принцип работы теплового насоса доступен для понимания только специалисту. Однако на самом деле всё гораздо проще. Чтобы понять принцип теплового насоса достаточно посмотреть на обычный холодильник, который забирает тепло от продуктов, лежащих внутри, и отводит его через решётку на задней стенке. Только схема тепловых насосов работает с точностью до наоборот – получает тепло из внешнего источника и передаёт его внутрь.

Работа теплового насоса

Итак, замкнутая система с циркулирующим хладагентом, например, фреоном, температура кипения которого всего порядка 4°С. Как осуществляется работа теплового насоса?

1. Холодный фреон начинает нагреваться в результате получаемого тепла от первичного контура в виде зонда, который в зависимости от используемого источника низкопотенциального тепла помещён в грунт, воду или находится на улице. Если говорить о грунте, то, как правило, его температура в течение года колеблется в пределах 8°С. Естественно, что при растущей температуре фреон начинает закипать и переходит в газообразное состояние.

2. На втором этапе фреон всасывается компрессором, где происходит его резкое сжатие с выделением большого количества тепла – температура фреона может достигать 90°С.

3. Далее перегретый газ подаётся в конденсатор. Этой температуры вполне достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения загородного дома тепловым насосом. В конденсаторе температура хладагента падает, при этом выделяемое тепло передаётся системе отопления. Фреон конденсируется, превращаясь газожидкостную смесь.

4. В этом состоянии смесь поступает на дроссельный вентиль – специальный клапан, где происходит резкое снижение давления и температуры фреона, которая достигает 0°С, после чего превращённый в жидкость хладагент снова поступает с испаритель для получения тепла от возобновляемого природного источника – цикл замыкается.

Управление работой теплового насоса осуществляется терморегулятором. При достижении в помещении заранее заданной температуры он прекращает подачу электроэнергии на компрессор, останавливая работу системы, а при понижении температуры, включает его.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили геотермальные агрегаты, принцип работы которых основан на получения тепла от грунта. Они наиболее эффективны, надёжны, долговечны и обеспечивают стабильные характеристики независимо от погодных условий и времени года.

Устройство и принцип работы теплового насоса ремонт теплового насоса

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 насос 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

Принцип работы теплового насоса — Энергео

Тепловой насос представляет собой устройство по преобразованию низкопотенциальной теплоты, получаемой от какого-либо общедоступного источника, в тепловую энергию высокого потенциала, предназначенную для нужд потребителя (отопления, горячего водоснабжения). Преобразование теплоты происходит за счет ряда фазовых переходов. 

Термодинамически тепловой насос идентичен холодильной машине. И тепловой насос, и холодильная машина работают по обратному тепловому циклу, разница заключается в диапазоне рабочих температур и давлений.  В мире существует весьма широкая классификация тепловых насосов, в сфере теплоснабжения наибольшее распространение получили парокомпрессионные установки.

Цикл работы парокомпрессионного теплового насоса включает в себя следующие преобразования:

Низкопотенциальное тепло принимается тепловым насосом в специальном пластинчатом теплообменнике – испарителе и передается особому рабочему телу – хладагенту. Хладагент представляет собой вещество с низкой температурой кипения. На сегодняшний день в тепловых насосах чаще всего в качестве хладагента используются различные фреоны (R407C, R134а, R410а), а также углекислый газ и пропан. Хладагент, приняв в теплообменнике определенное количество теплоты, испаряется и в газообразном состоянии поступает в компрессор. Компрессор сжимает поступающий хладагент до высокого давления, вследствие чего повышается и температура рабочего тела. После сжатия при более высоких параметрах газообразный хладагент поступает в следующий теплообменник – конденсатор. В конденсаторе происходит передача теплоты высокого потенциала теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения потребителя с последующим переходом остывающего хладагента в жидкое состояние. После конденсатора рабочее тело проходит через редукционное устройство, где давление и температура снижаются до первоначальных параметров перед теплообменником-испарителем. Цикл замыкается и повторяется снова.

Парокомпрессионные тепловые насосы принято различать по способам отбора низкопотенциальной теплоты.

Горизонтальный геотермальный контур

Грунт имеет свойство накапливать и сохранять солнечное тепло в течение длительного времени, что ведет к относительно равномерному уровню температуры источника тепла на протяжении всего года. Это обеспечивает эксплуатацию теплового насоса с достаточно высоким коэффициентом эффективности. Забор тепла из грунта осуществляется с помощью горизонтально проложенной в грунте системы пластиковых труб на глубине 1,2-1,5 м.

Вертикальные геотермальные скважины

Вертикальный зонд — это система труб, опускаемых в вертикальную скважину, глубина и количество таких скважин зависит от мощности необходимого Вам теплового насоса. В грунте на глубине начиная с 10-15 метров в течение года поддерживается всегда одинаковая постоянная температура (около +7 — +8°С для РБ), поэтому данный вид коллектора в наших климатических условиях является наиболее надежным и эффективным.

Грунтовые воды

Если в ваших условиях грунтовые воды легко доступны, то их так же можно использовать в качестве источника тепла, т.к. температура такого источника в любое время года колеблется в среднем от 7 до 12° C. Расстояние между точкой получения тепла и точкой возврата должно быть не менее 10-15 метров. Кроме того в целях предотвращения «короткого замыкания потока», следует обратить внимание на направление потока грунтовых вод. Стоит также учитывать, что для установки подобных сооружений нужно разрешение, кроме этого они должны отвечать определенным нормативным требованиям.

Перейти к каталогу тепловых насосов «грунт-вода».

Окружающий воздух

Окружающий воздух является наиболее доступным источником низкопотенциальной теплоты для теплового насоса. Одним из преимуществ, при выборе теплового насоса данного типа, является простая схема монтажа оборудования в систему с уже установленным любым дополнительным источником тепла (например, дизельным, твердотопливным или газовым котлом). Однако стоит учитывать и то, что, ввиду особенностей наших климатических условий с достаточно низкой температурой наружного воздуха в холодное время года, работа теплового насоса в отопительный период  является не столь продуктивной, как для насосов типа «грунт-вода». Кроме того, тепловые насосы, принимающие тепло от наружного воздуха, способны работать до температуры -25°С (до -32°С — системы «воздух-водух»), при более низкой температуре автоматика теплового насоса будет переводить теплоснабжение потребителя от другого дополнительного источника.

Перейти к каталогу тепловых насосов типа «воздух-вода».

Вентиляционный воздух

Существуют тепловые насосы, использующие удаляемый из помещений воздух системы вентиляции. Применение таких тепловых насосов позволяет осуществлять рекуперацию теплоты воздуха внутри зданий. Перед удалением из помещений, тёплый воздух проходит через тепловой насос, возвращая, таким образом, системе теплоснабжения здания часть накопленной теплоты. 

Перейти к каталогу тепловых насосов, использующих вентиляционный воздух.

Принцип действия и установка теплового насоса

Тепловой насос – это сердце системы геотермального отопления. Ключевыми элементами теплового насоса являются: испаритель, компрессор, конденсатор, терморегулятор и циркулирующий по системе хладагент. Объединенные в единую систему, данные элементы позволяют забирать малое количество тепла из окружающей среды (воды, грунта) и превращать его в высокопотенциальное для отопления здания и обеспечения горячего водоснабжения.

Принцип работы тепловых насосов.

По принципу работы тепловой насос больше всего похож на холодильник. Только если холодильник забирает тепло и вытесняет его на радиатор, то тепловой насос, забирая тепло, переносит его в дом.

Охлажденный жидкий хладагент подается в теплообменник теплового насоса – испаритель. При подаче более теплого источника тепла (наружного воздуха, солевого раствора или воды) на испаритель, циркулирующий в нем хладагент забирает от источника тепла необходимую энергию для испарения и переходит из жидкого состояния в газообразное. Компрессор производит всасывание газообразного хладагента и выполняет его сжатие.  За счет увеличения давления происходит повышение температуры – таким образом, хладагент «подкачивается» до более высокого температурного уровня. Для этого требуется электричество. Хладагент направляется в расположенный за компрессором конденсатор. Здесь хладагент отдает полученное ранее тепло в циркуляционный контур системы водяного отопления, переходя в жидкое состоянии Затем с помощью расширительного клапана производится снижение имеющегося остаточного давления, и цикл начинается занов Таким образом,в зависимости от источника отбора тепла,  мы имеем разные типы тепловых насосов: «вода-вода», «грунт-вода», «воздух-вода», «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух». Первое слово в обозначении типа — это источник тепла (низкопотенциальная тепловая энергия), второе — источник нагрузки для обогрева здания (высокопотенциальное тепло).

Энергоэффективность.

Примерно две трети тепловой энергии мы можем получать бесплатно от природы: воды, грунта или воздуха и только треть необходимо потратить на работу самого компрессора в тепловом насосе. Фактически, владелец теплового насоса может экономить до 70% финансовых средств, которые он бы регулярно затрачивал при отоплении традиционным способом (электроэнергия, газ или дизтопливо) своего дома, гаража, офиса, магазина, склада и т.д.

Все вышесказанное означает, что тепловой насос берет тепловую энергию из воды, земли или воздуха и «перекачивает» в ваш дом. Во время  работы компрессор затрачивает электроэнергию. На каждый затраченный киловатт-час электроэнергии тепловой насос вырабатывает от 2,5 до 5 киловатт-часов тепловой энергии. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации, коэффициентом преобразования теплоты (КПТ) или просто СОР. По этой причине чем меньше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем больше коэффициент преобразования тепла (КПТ), то есть больше экономия электроэнергии.  Это значит, что в случае применения тепловых насосов — выгодней подключать их к низкотемпературным системам отопления. Имеется в виду обогрев от теплых водяных полов или теплых стен (укладка труб в стенах) или теплым воздухом, так как в этих случаях мы имеем теплоноситель около 30-40°С.

Типы установок коллекторов.

Геотермальные коллектора могут быть следующих типов, в порядке увеличения стоимости их организации:

Открытый коллектор.

Представляет из себя подающую скважину на воду (которая по определению есть для водоснабжения) с дебетом не менее 3-х куб.м и динамическим уровнем воды желательно не ниже 10 метров и приемную скважину в которую  осуществляется слив охлажденной воды. В таком варианте работают подавляющее большинство крупных коммерческих объектов с тепловыми мощностями от 100 кВт. Если у Вас дебет скважины и динамический уровень воды в ней подходящий то наверное это самый бюджетный и хорошо работающий вариант.

Коллектор с использованием открытого водоема.

В данном варианте организации геотермального коллектора, трубы подогревателя низкого давления наполненные незамерзающей жидкостью, в соответствии с расчетом, укладываются на дно открытого водоема и с помощью циркуляционного насоса осуществляется прокачка гликолевого раствора через тепловой насос который снимает с потока свои 5 градусов, которые, градусы, снова восстанавливаются при прохождении по трубам коллектора. Круговорот воды (температуры) в природе.

Горизонтальный коллектор.

Теплосъем осуществляется с массива грунта и теплового потока ниже глубины промерзания (около 2-х метров). В соответствии с расчетом роются траншеи, на дно которых укладываются трубы ПНД заполненные гликолевым раствором, в процессе работы теплового насоса осуществляется циркуляция теплоносителя. Возможна организация данного коллектора при наличии достаточной площади под земляные работы. Для работы теплового насоса тепловой мощностью 15кВт требуется приблизительно от 600 метров уложенной трубы ПНД и соответственной такой же погонаж вырытых траншей, общая же площадь коллектора с учетом технологии копки составит более 6 соток земельного участка.

Многоуровневый коллектор.

Является разновидностью «Горизонтального коллектора», особенностью работ будет увеличение глубины траншеи до 3,1 м, послойная укладка ПНД в несколько уровней и сокращение общей длинны траншей в 4 и более раз. Фактическая стоимость работ будет близка к стоимости «горизонтального коллектора», при резком сокращении занимаемой площади и в этом варианте уже появляется возможность вписать геотермальный коллектор в «стандартный» земельный участок.

Вертикальный коллектор.

Создается на основе скважин глубинами до 100 метров и более в которые погружаются U-образные зонды с циркулирующей незамерзающей жидкостью. Наиболее компактный тип коллекторов, может быть расположен на любом по площади участке. Все в нем замечательно кроме как уж водится цены. Для получения 15 кВт тепловой энергии необходимо от 230 погонных метров пробуренных скважин. Цены на стандартные буровые работы все себе представляют. Не смотря ни на что, возможно это самый массовый вариант геотермальных коллекторов в мире и для кого-то он будет куда лучше, чем постоянная топка хоть пелетами, хоть дровами, а диз. топливо и электроотопление окажутся и в разы дороже в эксплуатации или банально отсутсвуют достаточные подведенные мощности.

Доступность и универсальность

Практически нет такого дома или объекта, где недоступна установка теплового насоса. Источник рассеянного тепла мы можем обнаружить в любом уголке нашей планеты. Земля, вода и, конечно, воздух есть даже на самом отдаленном от цивилизации участке, вдали от газопроводов — тепловой насос везде раздобудет для себя «пищу» для того, чтобы бесперебойно обогревать ваш дом. Это оборудование не зависит от капризов погоды, поставщиков и тарифов на тепло, наличия дров или дизельного топлива, или просто от падения давления газа в сети. Тепловые насосы не только вырабатывают тепло, но и охлаждают помещения, то есть они реверсивные. Тепловые насосы могут отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его и направлять тепловые избытки в скважину или на улицу с воздухом. В летнее время избыточное тепло можно использовать на подогрев бассейна.  Также они способны одновременно с обогревом или охлаждением приготовить горячую воду для бытовых нужд.

Монтаж и пусконаладочные работы

Компания Фабрика Тепла предлагает вам предварительный расчет экономической целесообразности, подбор, поставку оборудования, проведение пусконаладочных работ. Ознакомиться со стоимостью популярных моделей тепловых насосов вы можете на нашем сайте и по телефону 8 (831) 220-70-80

Документальный фильм о тепловых насосах (СССР).

Категория: Тепловые насосы

Дата: 17 июня 2014 г.

Принцип работы теплового насоса | Полезное

Интерес к использованию экономных систем отопления обусловлен не только кризисными явлениями в экономике, но в большей степени ограниченными запасами классических энергоносителей, таких как уголь, газ, нефть. Преобразование электричества в тепло также не эффективно.

Альтернативным вариантом является использование в качестве главного агрегата отопительной системы теплового насоса. Он позволяет отбирать тепло с воздуха, воды или недр земли и передавать его в отопительную систему.

Как устроен тепловой насос?

Принцип действия теплового насоса базируется на использовании физических явлений происходящих при переходе веществ с одного агрегатного состояния, например, газообразного, в другое – жидкое, и наоборот.

Если пролить на руку бензин, то ощущается чувство холода. Быстрое испарение бензина, которое требует дополнительной энергии. Эффект охлаждения при быстром испарении жидкости используется в холодильных камерах. В них используется фреон с отрицательной температурой кипения, а испарение происходит под давлением от компрессора в специальном испарителе с маленьким отверстием.

Большой перепад давлений приводит к моментальному испарению жидкого фреона с понижением температуры, вследствие чего появляется возможность отбора тепла от продуктов в морозильной камере. В холодильнике циклически происходит и другой процесс, обратный испарению. Газообразный фреон при помощи того же компрессора резко сжимается и переходит в жидкое состояние. При этом выделяется тепло, которое отдается наружу на конденсаторе (сетка на задней стенке). Таким образом, холодильник отбирает тепло у продуктов и выводит его наружу.

Если холодильник вмонтировать в стену и открыть дверцу, то он будет забирать тепло (охлаждать) в одной комнате и отдавать тепло (нагревать) в другой. Именно этот принцип заложен в основу работы теплового насоса.

«Холодильник наизнанку», так еще называют тепловой насос. Функциональные элементы и принцип работы теплового насоса такие же, как у холодильника, только тепло он забирает с воздуха, подземных вод или почвы ниже зоны промерзания, а отдает его в систему обогрева помещения. Тепловой насос является своего рода усилителем тепла от естественных источников с низкой температурой.

Какими бывают тепловые насосы

Прежде чем устанавливать систему отопления с тепловым насосом следует определиться в доступности низкотемпературных источников тепла, технической и экономической целесообразности их использования. Принцип работы теплового насоса при этом остается неизменным, но варианты его построения могут быть разными:

• Геотермальный тепловой насос. В качестве источника отдачи тепла используются слои грунта ниже зоны промерзания. Отбор тепла осуществляется при помощи горизонтальных или вертикальных трубопроводов, по которым циркулирует жидкость с низкой температурой кипения;
• водный насос. Источником тепла служат подземные или незамерзающие поверхностные водоемы. В качестве последних могут быть коллекторы сточных вод с крупных предприятий, тепловых электростанций и прочие;
• «бросовые» тепловые насосы. В качестве низкотемпературного энергоносителя могут использоваться вентиляционные магистрали, канализационные трубопроводы и другие источники тепла, которое не используется для других целей.

Главный узел теплового насоса, содержащий компрессор, испаритель, конденсатор и другие функциональные агрегаты занимает объем примерно, как холодильник. В зависимости от системы отбора тепла и системы отопления, в которую будет осуществляться отдача тепла, конструкция тепловых насосов может существенно отличаться.

При выборе системы отопления тепловым насосом надо учитывать ряд факторов, таких как:

• сезонность проживания;
• средние температуры в данной местности;
• теплопотери отапливаемого объекта;
• доступность различных источников тепла.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks

Если в вашем доме нет воздуховодов для распределения тепла, не бойтесь. Вы можете использовать специальный тип теплового насоса, называемый мини-сплит-насосом . Самый симпатичный из всех тепловых насосов, он соединяет наружный блок источника воздуха с несколькими внутренними блоками. Эти внутренние блоки подключаются к водяному нагревателю или обогревателям помещения. Эти бесканальные мини-сплит-системы полезны для дооснащения дома системой теплового насоса, потому что их расположение снаружи и внутри дома является гибким.Еще один плюс заключается в том, что для установки требуется всего 3-дюймовый (7,6 сантиметровый) канал, который проходит через стену, что довольно незаметно. Они также универсальны. Воздухоочистители для помещений могут быть установлены в стенах, потолках или на полу, и при этом они небольшие.

А кто может забыть чиллер обратного цикла (RCC) с тепловым насосом? Этот плохой мальчик не нагревает и охлаждает воздух, а нагревает и охлаждает воду и может эффективно работать при температурах ниже нуля. В системе RCC тепловой насос подключается к изолированному резервуару для воды, который он либо нагревает, либо охлаждает.Затем система с вентилятором и змеевиком нагревает или охлаждает воздух от бака через воздуховоды к одной или нескольким зонам нагрева. Система RCC также может перекачивать горячую воду через систему лучистого теплого пола, поэтому, когда этой зимой босиком комфортно на поджаренном плиточном полу, вы можете поблагодарить свой RCC.

В типичном тепловом насосе с воздушным источником тепла требуется резервная горелка для подачи временного тепла, когда система переключается на обратный ход для размораживания змеевиков. Эта резервная горелка предотвращает продувку системы холодным воздухом через регистры во время размораживания змеевиков, что является ключевым моментом, если ваша цель — оставаться в тепле.Кто-то может сказать, что система RCC лучше в том, что она использует горячую воду из резервуара для размораживания змеевиков, поэтому резервная горелка не требуется. Это также означает, что система никогда не выпускает холодный воздух, когда этого не следует делать, и в результате вам остается тепло и уютно.

Новый тип теплового насоса, перспективный для экстремальных климатических условий, — это тепловой насос для холодного климата, который эффективно работает при чрезвычайно низких температурах — даже ниже 0 градусов по Фаренгейту (-18 градусов Цельсия). Тепловой насос Cold Climate определяет минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения желаемого уровня нагрева или охлаждения, и регулирует свою мощность вверх или вниз, поэтому он никогда не тратит энергию впустую.Это чрезвычайно экологичная альтернатива, но она все еще находится на ранних стадиях внедрения из-за задержек с финансированием, что замедлило исследования. В 2011 году Канада инвестировала 4 миллиона долларов в развитие системы отопления для холодного климата.

Тепловой насос All-Climate — это еще один новый тип насоса, который может работать при температурах до -30 градусов по Фаренгейту (-34 градуса Цельсия) и может повысить эффективность до 60 процентов по сравнению со стандартным тепловым насосом. [источник: EERE]. Однако тепловой насос All-Climate предназначен в первую очередь для обогрева и не будет работать эффективно в климатических условиях, где тепловой насос большую часть времени находится в режиме охлаждения.

Даже специальные тепловые насосы имеют ограничения. Прочтите, чтобы узнать о плюсах и минусах тепловых насосов, а также о том, что вам нужно знать перед покупкой.

Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks

Если в вашем доме нет воздуховодов для распределения тепла, не бойтесь. Вы можете использовать специальный тип теплового насоса, называемый мини-сплит-насосом . Самый симпатичный из всех тепловых насосов, он соединяет наружный блок источника воздуха с несколькими внутренними блоками. Эти внутренние блоки подключаются к водяному нагревателю или обогревателям помещения.Эти бесканальные мини-сплит-системы полезны для дооснащения дома системой теплового насоса, потому что их расположение снаружи и внутри дома является гибким. Еще один плюс заключается в том, что для установки требуется всего 3-дюймовый (7,6 сантиметровый) канал, который проходит через стену, что довольно незаметно. Они также универсальны. Воздухоочистители для помещений могут быть установлены в стенах, потолках или на полу, и при этом они небольшие.

А кто может забыть чиллер обратного цикла (RCC) с тепловым насосом? Этот плохой мальчик не нагревает и охлаждает воздух, а нагревает и охлаждает воду и может эффективно работать при температурах ниже нуля.В системе RCC тепловой насос подключается к изолированному резервуару для воды, который он либо нагревает, либо охлаждает. Затем система с вентилятором и змеевиком нагревает или охлаждает воздух от бака через воздуховоды к одной или нескольким зонам нагрева. Система RCC также может перекачивать горячую воду через систему лучистого теплого пола, поэтому, когда этой зимой босиком комфортно на поджаренном плиточном полу, вы можете поблагодарить свой RCC.

В типичном тепловом насосе с воздушным источником тепла требуется резервная горелка для подачи временного тепла, когда система переключается на обратный ход для размораживания змеевиков.Эта резервная горелка предотвращает продувку системы холодным воздухом через регистры во время размораживания змеевиков, что является ключевым моментом, если ваша цель — оставаться в тепле. Кто-то может сказать, что система RCC лучше в том, что она использует горячую воду из резервуара для размораживания змеевиков, поэтому резервная горелка не требуется. Это также означает, что система никогда не выпускает холодный воздух, когда этого не следует делать, и в результате вам остается тепло и уютно.

Новый тип теплового насоса, перспективный для экстремальных климатических условий, — это тепловой насос для холодного климата, который эффективно работает при чрезвычайно низких температурах — даже ниже 0 градусов по Фаренгейту (-18 градусов Цельсия).Тепловой насос Cold Climate определяет минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения желаемого уровня нагрева или охлаждения, и регулирует свою мощность вверх или вниз, поэтому он никогда не тратит энергию впустую. Это чрезвычайно экологичная альтернатива, но она все еще находится на ранних стадиях внедрения из-за задержек с финансированием, что замедлило исследования. В 2011 году Канада инвестировала 4 миллиона долларов в развитие системы отопления для холодного климата.

Тепловой насос All-Climate — это еще один новый тип насоса, который может работать при температурах до -30 градусов по Фаренгейту (-34 градуса Цельсия) и может повысить эффективность до 60 процентов по сравнению со стандартным тепловым насосом. [источник: EERE].Однако тепловой насос All-Climate предназначен в первую очередь для обогрева и не будет работать эффективно в климатических условиях, где тепловой насос большую часть времени находится в режиме охлаждения.

Даже специальные тепловые насосы имеют ограничения. Прочтите, чтобы узнать о плюсах и минусах тепловых насосов, а также о том, что вам нужно знать перед покупкой.

Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks

Если в вашем доме нет воздуховодов для распределения тепла, не бойтесь. Вы можете использовать специальный тип теплового насоса, называемый мини-сплит-насосом .Самый симпатичный из всех тепловых насосов, он соединяет наружный блок источника воздуха с несколькими внутренними блоками. Эти внутренние блоки подключаются к водяному нагревателю или обогревателям помещения. Эти бесканальные мини-сплит-системы полезны для дооснащения дома системой теплового насоса, потому что их расположение снаружи и внутри дома является гибким. Еще один плюс заключается в том, что для установки требуется всего 3-дюймовый (7,6 сантиметровый) канал, который проходит через стену, что довольно незаметно. Они также универсальны. Воздухоочистители для помещений могут быть установлены в стенах, потолках или на полу, и при этом они небольшие.

А кто может забыть чиллер обратного цикла (RCC) с тепловым насосом? Этот плохой мальчик не нагревает и охлаждает воздух, а нагревает и охлаждает воду и может эффективно работать при температурах ниже нуля. В системе RCC тепловой насос подключается к изолированному резервуару для воды, который он либо нагревает, либо охлаждает. Затем система с вентилятором и змеевиком нагревает или охлаждает воздух от бака через воздуховоды к одной или нескольким зонам нагрева. Система RCC также может перекачивать горячую воду через систему лучистого теплого пола, поэтому, когда этой зимой босиком комфортно на поджаренном плиточном полу, вы можете поблагодарить свой RCC.

В типичном тепловом насосе с воздушным источником тепла требуется резервная горелка для подачи временного тепла, когда система переключается на обратный ход для размораживания змеевиков. Эта резервная горелка предотвращает продувку системы холодным воздухом через регистры во время размораживания змеевиков, что является ключевым моментом, если ваша цель — оставаться в тепле. Кто-то может сказать, что система RCC лучше в том, что она использует горячую воду из резервуара для размораживания змеевиков, поэтому резервная горелка не требуется. Это также означает, что система никогда не выпускает холодный воздух, когда этого не следует делать, и в результате вам остается тепло и уютно.

Новый тип теплового насоса, перспективный для экстремальных климатических условий, — это тепловой насос для холодного климата, который эффективно работает при чрезвычайно низких температурах — даже ниже 0 градусов по Фаренгейту (-18 градусов Цельсия). Тепловой насос Cold Climate определяет минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения желаемого уровня нагрева или охлаждения, и регулирует свою мощность вверх или вниз, поэтому он никогда не тратит энергию впустую. Это чрезвычайно экологичная альтернатива, но она все еще находится на ранних стадиях внедрения из-за задержек с финансированием, что замедлило исследования.В 2011 году Канада инвестировала 4 миллиона долларов в развитие системы отопления для холодного климата.

Тепловой насос All-Climate — это еще один новый тип насоса, который может работать при температурах до -30 градусов по Фаренгейту (-34 градуса Цельсия) и может повысить эффективность до 60 процентов по сравнению со стандартным тепловым насосом. [источник: EERE]. Однако тепловой насос All-Climate предназначен в первую очередь для обогрева и не будет работать эффективно в климатических условиях, где тепловой насос большую часть времени находится в режиме охлаждения.

Даже специальные тепловые насосы имеют ограничения. Прочтите, чтобы узнать о плюсах и минусах тепловых насосов, а также о том, что вам нужно знать перед покупкой.

Пошаговое руководство по работе вашего теплового насоса

Тепловые насосы, которые можно адаптировать практически к любому приложению, становятся все более популярными в домах и на предприятиях в Уилмингтоне, Северная Каролина. Для многих наших клиентов это возможность сэкономить на счетах за электроэнергию, что делает их такими привлекательными. Людям также нравится, как тепловые насосы обеспечивают комфорт в любую погоду.В этом пошаговом руководстве по технологии теплового насоса объясняется, как работает тепловой насос и почему установка теплового насоса является отличным вариантом для контроля микроклимата.

Холодильный цикл

Когда дело доходит до охлаждения, тепловые насосы и холодильники работают примерно одинаково. Тепло извлекается из воздуха внутри и перемещается за пределы помещения. Трехэтапный процесс заключается в преобразовании жидкого хладагента в газ, а затем обратно в жидкость. Ученые называют это фазовое преобразование или, попросту говоря, холодильным циклом.Тепловые насосы состоят из трех основных компонентов: испарителя, компрессора и конденсатора. Каждый из них играет решающую роль в том, как тепловые насосы перемещают тепло из одного места в другое.

• ШАГ ПЕРВЫЙ: Компрессор, расположенный в наружном блоке, всасывает холодный газообразный хладагент и нагревает его под давлением. Затем компрессор закачивает горячий газ под высоким давлением в конденсатор.
• ШАГ ВТОРОЙ: В конденсаторе используется вентилятор для охлаждения газа до жидкости, когда он проталкивается через спиральные металлические петли.Выделяемое тепло уходит в наружный воздух через металлические ребра на внешней стороне конденсатора.
• ШАГ ТРЕТИЙ: Охлажденная жидкость поступает во внутренний испаритель через узкий клапан, замедляя поток хладагента. Затем он испаряется в газ, проходя через охлаждающие змеевики устройства, удаляя тепло из окружающего воздуха.

Вентилятор, подключенный к испарителю, направляет охлажденный воздух в систему распределения воздуха теплового насоса. Цикл охлаждения повторяется до тех пор, пока в вашем доме или на работе не будет достигнута температура, установленная на вашем термостате.

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы с реверсивным режимом работы могут обеспечивать как обогрев, так и охлаждение. Некоторые модели могут даже увеличить объем горячего водоснабжения. Принцип работы тепловых насосов в холодную погоду зависит от выбранного вами типа установки теплового насоса.

• Тепловые насосы «воздух-воздух» отбирают тепло из наружного воздуха и конденсируют его до тех пор, пока он не станет достаточно горячим, чтобы всем было комфортно тепло.
• Геотермальные модели используют тепловую энергию, хранящуюся под поверхностью земли, для обогрева вашего дома или офиса.
• В отличие от систем центрального кондиционирования, бесканальные тепловые насосы доставляют теплый воздух непосредственно в жилые помещения через отдельные устройства обработки воздуха.

Если у вас уже есть центральная воздушная печь, тепловой насос только для охлаждения предлагает энергоэффективный способ оставаться прохладным все лето. Какими бы ни были ваши потребности в комфорте в помещении, профессионалы Airmax Heating & Cooling помогут вам выбрать идеальную систему с тепловым насосом.

Комплексное обслуживание теплового насоса

Правильная установка важна для длительного использования новой системы теплового насоса.Важно, чтобы размер оборудования соответствовал вашим уникальным потребностям в комфорте. Негабаритная система приведет к потере энергии и ваших денег из-за частых циклов включения / выключения. Тепловые насосы меньшего размера не могут поддерживать желаемый уровень комфорта. В Airmax Heating & Cooling мы проводим расчет нагрузки, чтобы вы чувствовали себя комфортно, не тратя слишком много энергии.

Наши специалисты по HVAC также могут проводить регулярные плановые настройки для повышения эффективности и производительности. Заброшенные тепловые насосы потребляют на 25 процентов больше энергии, чем хорошо обслуживаемые системы.Наши планы технического обслуживания позволяют легко поддерживать тепловой насос в отличном состоянии и экономить деньги на отоплении и охлаждении. Мы также предлагаем профессиональный ремонт теплового насоса, который вам понадобится, если ваша система когда-нибудь выйдет из строя.

Как работают тепловые насосы? Короткий ответ — замечательно! Для получения дополнительной информации о преимуществах этих энергоэффективных систем посетите наш раздел обслуживания тепловых насосов. Чтобы назначить бесплатную консультацию, позвоните в Airmax Heating & Cooling сегодня по телефону 910-795-4359.

Как работает мой тепловой насос и печь?

Тепловые насосы — это единый блок, который одновременно обогревает и охлаждает дом.Они обеспечивают более равномерную температуру во всем доме и более энергоэффективны, чем традиционные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Тепловые насосы лучше всего работают в районах с мягким зимним климатом, что делает их идеальным способом обогрева вашего дома в Бирмингеме, штат Алабама, зимой. Вот как они работают.

Как работает тепловой насос

Даже в холодную погоду тепло всегда присутствует в воздухе и в земле. Тепловые насосы забирают тепло из воздуха, земли или воды и передают его в здание. Летом процесс охлаждения здания меняется на противоположный: система отводит тепло изнутри дома и передает его в землю или в воздух.Существует три основных типа тепловых насосов:

• Воздушные тепловые насосы Воздушные тепловые насосы работают в цикле хладагента, как и кондиционер. Наружный вентилятор втягивает воздух. Затем этот воздух проходит через змеевики, заполненные хладагентом, где он нагревается и попадает в ваш дом.
• Геотермальные тепловые насосы Геотермальный тепловой насос извлекает тепло из земли. Длинный трубопровод с петлями помещается под землей, и жидкость циркулирует по петлям.Теплообменник нагревателя нагревает жидкость, и это тепло передается в дом. В зависимости от размера вашего заднего двора трубы можно укладывать горизонтально или вертикально, если пространство на земле ограничено.
• Водяные тепловые насосы Если вы живете рядом с естественным источником воды, например, колодцем, рекой или ручьем, вы можете воспользоваться тепловым насосом, работающим на водном источнике. Змеевики помещаются в воду, и от источника воды до вашего дома проходит трубопровод. Вода поглощает много тепла от солнца или земли, что делает ее отличным источником энергии.

Компоненты теплового насоса

Тепловой насос состоит из наружного блока, соединенного с внутренним устройством обработки воздуха. Тепловые насосы с воздушным источником являются обычным выбором для жилых домов. Они состоят из следующих частей:

Наружный блок, содержащий:

• Вентилятор, втягивающий воздух.
• Компрессор, который нагнетает и перемещает хладагент.
• Конденсатор, который нагревает или охлаждает воздух в зависимости от того, в каком направлении течет хладагент.
• Реверсивный клапан, изменяющий направление потока хладагента.
• Линии хладагента, соединяющие наружный блок с внутренним блоком.
• Плата управления размораживанием с датчиком, который обнаруживает лед и иней и автоматически запускает цикл размораживания. Вы узнаете, что блок размораживается, когда увидите, что из наружного блока поднимается пар.
• Электрический нагревательный элемент для дополнительного нагрева.

Внутреннее оборудование:

• Воздухоочиститель с змеевиками испарителя, двигателем нагнетателя и вентилятором, который направляет теплый воздух в воздуховоды.
• Воздуховоды и вентиляционные отверстия, распределяющие воздух по дому.
• Термостат управления.

Резервная печь для дополнительного тепла

Эффективность теплового насоса падает, когда температура начинает опускаться ниже 40 градусов по Фаренгейту. По этой причине тепловые насосы идеально подходят для климата с умеренной зимой, например, для более теплого южного региона США.

Однако, если температура резко упадет, тепловой насос оснащен либо полосой нагрева, либо резервной системой. Нагревательная пластина позволит тепловому насосу производить тепло для вашего дома.Хотя нагревательная полоска не самый эффективный выбор для длительного нагрева, она хорошо работает в течение коротких периодов времени. Многие тепловые насосы подключены к газовой, масляной или электрической печи, которые автоматически включаются и продолжают обеспечивать необходимое тепло, сохраняя тепло вашей семьи. Это называется двухтопливной системой HVAC. Вам никогда не придется беспокоиться о неприятной зиме.

Повышает энергоэффективность дома

Во многих домах для отопления используются только печи. В печи сжигается ископаемое топливо, такое как нефть, газ или пропан, для выработки тепла.Другие работают на электричестве. Тепловому насосу не нужно вырабатывать тепло; он работает на простом процессе теплопередачи. Это делает ее экологически чистой и одной из самых энергоэффективных систем отопления и охлаждения.

Хотя тепловой насос для работы использует электричество и печь может иногда срабатывать, большую часть времени тепловой насос использует возобновляемую энергию, которая постоянно присутствует в воздухе, земле или воде. Покупка теплового насоса снизит выбросы углекислого газа.

С умеренными зимами, которыми мы наслаждаемся в Алабаме, тепловые насосы — разумный выбор для жителей Бирмингема, Гувера и близлежащих районов.Если вы заинтересованы в установке теплового насоса, свяжитесь с Total Comfort Heating and Air, LLC сегодня по телефону (205) 386-2056 .

Изображение предоставлено Bigstock

Как работает тепловой насос

Основной принцип физики, объясняющий технологию тепловых насосов, используется веками. Древние китайцы использовали геотермальную энергию природных горячих источников для обогрева своих домов. Однако, несмотря на свою долгую историю, тепловые насосы все еще немного сложны для понимания, и вот почему: тепловой насос — это не печь, но он может согреть ваш дом.И это не кондиционер, но он может охладить ваш дом. Чего-чего?

Проще говоря, тепловой насос — это универсальное устройство для обогрева и охлаждения, которое спроектировано так, чтобы поддерживать комфорт в вашем доме круглый год. Он состоит из двух основных компонентов: внутреннего кондиционера и наружного теплового насоса, который похож на центральный кондиционер. В насосе есть компрессор, который поглощает, а затем отдает тепло. Летом тепловой насос работает так же, как кондиционер, поглощая тепло изнутри вашего дома и выводя его на улицу.Зимой процесс меняется на противоположный, и насос забирает тепло из наружного воздуха и доставляет его в помещение для обогрева вашего дома. И тепловые насосы можно адаптировать; они могут поглощать тепло из трех разных источников: воздуха, земли или воды.

Метод источника воздуха на сегодняшний день является наиболее распространенным и доступным способом эксплуатации теплового насоса. А поскольку он использует электричество для передачи тепла, а не для сжигания топлива, тепловой насос намного более энергоэффективен, чем большинство других нагревательных приборов, обычно потребляя на 50 процентов меньше энергии.

Пожалуй, самое удивительное в тепловом насосе — это то, что он может извлекать тепло из холодного воздуха, потому что даже холодный воздух содержит некоторое количество тепла. Например, представьте, что вы стоите на улице при 30ºF. Тебе было бы холодно, правда? Но вы будете теплее, чем если бы температура упала до 10 градусов. Именно способность поглощать тепло из воздуха — даже холодного воздуха — делает тепловые насосы надежными и гораздо более энергоэффективными, чем системы с одним источником, которые производят только холодный или теплый воздух.

И это подводит нас к еще одной замечательной особенности теплового насоса: он не генерирует тепло на пустом месте.Вместо этого он просто перемещает или «перекачивает» тепло из одного места в другое, что приводит к значительному снижению энергопотребления.

Так почему же не в каждом доме есть тепловой насос?

Теперь вы можете задаться вопросом, почему не в каждом доме есть тепловой насос, и вот почему: тепловые насосы идеально подходят для регионов с умеренным климатом, но менее эффективны в районах с длинными холодными зимами. Как правило, тепловые насосы эффективны при температуре около 30 ° F или около того. Если будет холоднее, насос будет изо всех сил отводить тепло, в результате чего он будет работать гораздо менее эффективно.

Однако это не означает, что тепловой насос не является жизнеспособным вариантом, независимо от того, где вы живете. В регионах с холодным климатом, где требуется много отопления дома, тепловой насос можно подключить к газовой печи, известной как двухтопливная система. Когда погода становится прохладной, тепловой насос производит тепло и использует печь для продувания теплого воздуха по всему дому. В очень холодную погоду, когда тепловой насос не может извлечь необходимые БТЕ, он автоматически отключается и включается печь.

А в регионах с преимущественно жаркой погодой, где отопление не так важно, тепловой насос можно подключить к воздухоочистителю.В этом случае тепловой насос нагревает или охлаждает воздух, а кондиционер циркулирует по всему дому. Чтобы узнать, является ли тепловой насос жизнеспособной альтернативой для вашего дома, обратитесь к лицензированному подрядчику по отоплению и охлаждению.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Тепловые насосы 101 | Как работают тепловые насосы?

Как работают тепловые насосы?

Охватываемых тем:

• Технология теплового насоса:
• Факты о тепловом насосе:
• Работа теплового насоса:
• Характеристики теплового насоса:

[Страница 1 из 3]

«Учеба может начаться»

Технология теплового насоса:

Тепловые насосы предлагают наиболее энергоэффективный способ обеспечить обогрев и охлаждение во многих приложениях, поскольку они могут использовать возобновляемые источники тепла в нашем окружении.Даже при температурах, которые мы считаем холодными, воздух, земля и вода содержат полезное тепло, которое постоянно пополняется солнцем. Приложив немного больше энергии, тепловой насос может поднять температуру этой тепловой энергии до необходимого уровня.

Поскольку тепловые насосы потребляют меньше первичной энергии, чем обычные системы отопления, они являются важной технологией для снижения выбросов газов, наносящих вред окружающей среде, таких как диоксид углерода (CO ₂ ), диоксид серы (SO ₂ ) и оксиды азота. (НЕТ _x ).

Факты о тепловом насосе:

1. Использование прямого сжигания (газа или масла) для выработки тепла никогда не является наиболее эффективным использованием топлива.
2. Тепловые насосы более эффективны, потому что они используют возобновляемую энергию в виде низкотемпературного тепла.

Работа теплового насоса:

Тепло естественным образом перетекает от более высокой температуры к более низкой. Однако тепловые насосы могут направлять тепловой поток в другом направлении, используя относительно небольшое количество высококачественной приводной энергии (электричество, топливо или высокотемпературное отработанное тепло).Таким образом, тепловые насосы могут передавать тепло от естественных источников тепла в окружающей среде, таких как воздух, земля или вода, или даже искусственных источников тепла, таких как промышленные или бытовые отходы, в здание или промышленное применение.

Тепловые насосы также могут использоваться для охлаждения. Затем тепло передается в противоположном направлении от охлаждаемого объекта к окружающей среде с более высокой температурой. Иногда избыточное тепло от охлаждения используется для одновременного удовлетворения потребности в тепле.

Проще говоря, во время вызова на охлаждение тепловой насос удаляет тепло и влажность из вашего дома и передает это тепло наружному воздуху.

Во время цикла нагрева тепловой насос удаляет тепло и влажность из наружного воздуха и передает это тепло в ваш дом. Это возможно, потому что наружный воздух даже при 0 градусов по Фаренгейту содержит много тепла. Помните, что ваш тепловой насос не выделяет много тепла, он просто передает его из одного места в другое.

Характеристики теплового насоса:

Постоянный нагрев …
Тепловой насос обеспечивает более низкую температуру приточного воздуха, чем печь, в течение более длительного периода времени, чтобы обеспечить более постоянный нагрев.