Тепловые насосы принцип работы тепловых насосов: Принцип действия теплового насоса

Содержание

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. 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:

Компрессор, который сжимает хладагент для повышения его давления и температуры.
Расширительный клапан — терморегулирующий вентиль, который резко понижает давление хладагента.
Испаритель — теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло от окружающей среды.
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 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.

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.

Что такое тепловой насос. Принцип работы и стоимость теплового насоса

Тепловой насос — это альтернатива газовому или электрическому котлу, принцип работы, которых основывается на произведении тепла. Тепловой насос в свою очередь не производит тепло — он берет энергию воздуха с улицы, воды или же грунта, и переносит в помещение. Таким образом, тепловой насос может работать на отопление, кондиционирование воздуха и даже на нагрев воды.

Тепловые насосы способны обеспечивать отопление даже при наружной температуре воздуха в -25°C. Тем самым, достигается высокий показатель КПД тепловых насосов – 3-5кВт тепла (или же холода) на 1 кВт электричества, в то время когда у газовых и электрических котлов уровень КПД меньше 1 кВт! Откуда тепловой насос берет тепло, если на улице -25°C? Ответ прост. Из того же воздуха. На самом деле абсолютный 0, это -273 градуса по Цельсию. Все что до этой отметки — тепло. И это тепло можно доставать, накапливать и направлять на нагрев.

Работу воздушного теплового насоса можно сравнить с работой всем знакомого бытового кондиционера. У него так же есть наружный и внутренний блок, только вот воздушный тепловой насос греет не воздух в доме, а воду, которая потом бежит в теплый пол, в радиаторы или же фанкойлы. Так мы и получаем эффективное отопление в нашем доме.

Конструкция теплового насоса на примере модели Mitsubishi Electric

Типы тепловых насосов

Тепловые насосы бывают разных типов:

Все вышеуказанные виды тепловых насосов в качестве источника энергии для тепла, холода, используют:

воздух, окружающий нас;

воду из водоемов, или же подземные воды;

грунт.

Устройства тепловых насосов разных типов очень схожи между собой, но есть и некоторые отличия. Например, у воздушного теплового насоса во внешнем блоке будут вентиляторы, которые прогоняют уличный воздух через систему. У грунтового теплового насоса будут трубы, схожие со скважиной, которые вкапываются в грунт, и забирают из него тепло для отопления или кондиционирования в доме. У водяного насоса так же будет скважина, через которую вода забирается в тепловой насос и прогоняется через систему для отопления.

Более детально об особенностях разных видов тепловых насосов читайте в статье ‘Виды тепловых насосов для отопления: виды, преимущества и применение’.

Правильно подобрать тепловой насос могут специалисты, которые при расчетах и выборе системы учитывают такие факторы:

Состояние объекта (новое, или же реконструкция)

Физическое расположение объекта (для выбора типа теплового насоса – воздушный, водяной или грунтовой)

Рассматривая различия преимуществ одного вида теплового насоса от других, можно сказать, что воздушный тепловой насос считается более универсальным, так как подойдет для многих типов коттеджей и частных домой. Он так же быстро окупится.

Что касается грунтового теплового насоса – он выглядит более эффективным, однако, такая система дольше окупается из-за стоимости земляных работ (бурения под скважину). В случае, если ваш объект находится вдалеке от комплексных построек, и электричество вам обходится очень дорого, то грунтовой тепловой насос является единственным выходом.

Водяные тепловые насосы применяться в двух случаях: если у вас обилие грунтовых вод (что встречается довольно редко), или же если рядом расположен водоем. Во втором случае, хотим предупредить, что для того чтобы забирать тепло из водоема — нужно использовать специфические теплообменники, которые к тому же довольно часто могут засоряться. Это приведет к уменьшению производительности и дорогому сервисному обслуживанию

Мы хотим проконсультировать Вас

Компания VENTBAZAR.UA занимается поставкой и монтажем ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ любого типа и мощности.

Помимо этого осуществляем:

— консультацию по вопросах альтернативного отопления на базе тепловых насосов;

— предварительный аудит теплозатрат обьекта;

— проектирование;

— сервисное обслуживание установленных нами систем.

Звоните: (044) 50 000 53 или (097) 100 05 33.

Также можете указать свои контактные данные, и наш менеджер свяжется с Вами для подбора решения для Вашей квартиры/дома или офиса.

Схема подключения к тепловому насосу различных видов агрегатов для отопления:

Сколько стоит тепловой насос, и какие производители существуют

Стоимость оборудования для коммерческих и частных помещений:

Для помещений площадью 100-150 м² — составляет от 2700 до 4500 EUR.

Для помещений площадью 170-280 м² — составляет от 4700 до 15000 EUR.

Для помещений 400 м²и выше — ИНДИВИДУАЛЬНО.

К премиум сегменту можно отнести следующих производителей: Hitachi Yutaki, Mitsubishi Electric, Daikin Altherma, Viessmann, Vaillant.

К средне-ценовому сегменту: MyCond, Gree Versati, Cooper&Hunter.

Подводя итоги, можно сказать, что идеальным вариантом является использование теплового насоса ‘воздух-вода’. Он прост в монтаже, эксплуатации и довольно быстро окупается. Если не верите нам, то посчитайте, сколько вы сможете сэкономить на отоплении квартиры или дома, если установите тепловой насос. Все необходимые формулы мы опубликовали здесь.

Для чего вам нужен тепловой насос? Прежде всего, чтобы экономить на отоплении. А как бонус вы получаете систему кондиционирования всего дома в жаркий период года и наличие горячей воды в доме круглый год.

Преимущества и недостатки тепловых насосов:

Произвести грамотные расчеты, подобрать и купить тепловой насос Вам помогут наши технические специалисты. Звоните по номеру (044) 50 000 53, или же закажите Обратный звонок в шапке сайта и получите бесплатную консультацию!

Принцип работы теплового насоса, что такое тепловой насос, оборудование для отопления

Тепловий насос Нitachi купити стало не лише престижно, а й економічно вигідно за всіма параметрами.

Основними перевагами обладнання є його універсальність: працює на опалення, кондиціювання та гаряче водопостачання будь-якого будинку і квартири за низьких експлуатаційних витрат.
У новій лінійці теплових насосів Yutaki від Hitachi представлено 70 моделей продуктивністю від 7 до 32 кВт.
Тепловий насос для опалення будинку за ціною впевнено конкурує з іншим опалювальними агрегатами.
Устаткування повністю вдосконалили, щоб вигідно виокремлюватися серед конкурентів.
Насос для системи опалення з лінійки Yutaki Hitachi відрізняється від попередніх моделей потужністю установок, збільшенням коефіцієнта ефективності СОР, а також наявністю спеціального комплекту для кондиціювання.
Новий білий дизайн установок робить їх максимально підходящими навіть для найвишуканішого інтер’єру.
Купити тепловий насос цього бренду – економія коштів на опаленні, охолодженні і ГВП житла, очевидна вигода у зв’язку з постійним підвищенням всіх тарифів на опалення.

Де замовити теплові насоси в Києві?

Щоб обладнання радувало вас тривалим терміном служби й ефективною безперебійною роботою, замовте теплові насоси в Україні від перевіреного бренду. Компанія Hitachi на українському ринку представляє свою продукцію вже більше 20 років. Наш тепловий насос за ціною в Києві впевнено конкурує з іншими провідними виробниками і дозволяє стати володарем функціонального агрегату без зайвих фінансових витрат.

Ми пропонуємо теплові насоси Нitachi в Києві за цінами виробника

У нас представлена офіційна продукція бренду, що дозволяє пропонувати клієнтам теплові насоси за ціною без накруток. Пряма співпраця з японською корпорацією гарантує доступну вартість теплового насосу всіх моделей, своєчасні постачання та регулярне оновлення асортименту.
У нас також можна замовити тепловий насос під ключ — ми візьмемо на себе всі турботи про доставку, встановлення та запуск обладнання.

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

Как работает тепловой насос | Как работают тепловые насосы

Основные сведения о тепловом насосе

Один очень важный момент, который следует понимать, отвечая на вопрос «как работают тепловые насосы?» в том, что тепловые насосы не производят тепло — они перемещают тепло из одного места в другое. Печь создает тепло, которое распределяется по всему дому, но тепловой насос поглощает тепловую энергию из наружного воздуха (даже при низких температурах) и передает ее воздуху в помещении. В режиме охлаждения тепловой насос и кондиционер функционально идентичны, они поглощают тепло из воздуха в помещении и отводят его через наружный блок.Щелкните здесь, чтобы узнать больше о тепловых насосах и кондиционерах.

При рассмотрении того, какой тип системы лучше всего подходит для вашего дома, следует учитывать несколько важных факторов, включая размер дома и местный климат. У местного дилера Carrier есть опыт, чтобы должным образом оценить ваши конкретные потребности и помочь вам принять правильное решение.

Важные компоненты системы теплового насоса

Типичная система теплового насоса с источником воздуха состоит из двух основных компонентов: наружного блока (который выглядит так же, как наружный блок сплит-системы кондиционирования воздуха) и внутреннего блока обработки воздуха.Как внутренний, так и внешний блок содержат различные важные компоненты.

Наружный блок

Наружный блок содержит змеевик и вентилятор. Змеевик работает либо как конденсатор (в режиме охлаждения), либо как испаритель (в режиме нагрева). Вентилятор обдувает змеевик наружным воздухом для облегчения теплообмена.

Внутренний блок

Как и наружный блок, внутренний блок, обычно называемый блоком обработки воздуха, содержит змеевик и вентилятор. Змеевик действует как испаритель (в режиме охлаждения) или конденсатор (в режиме нагрева).Вентилятор отвечает за перемещение воздуха через змеевик и воздуховоды в доме.

Хладагент

Хладагент — это вещество, которое поглощает и отводит тепло при циркуляции в системе теплового насоса.

Компрессор

Компрессор нагнетает хладагент и перемещает его по системе.

Реверсивный клапан

Часть системы теплового насоса, которая меняет направление потока хладагента, позволяя системе работать в противоположном направлении и переключаться между нагревом и охлаждением.

Расширительный клапан

Расширительный клапан действует как дозирующее устройство, регулируя поток хладагента, когда он проходит через систему, что позволяет снизить давление и температуру хладагента.

Как работает тепловой насос — режим охлаждения

Одна из наиболее важных вещей, которые нужно понять о работе теплового насоса и процессе передачи тепла, заключается в том, что тепловая энергия естественным образом стремится переместиться в области с более низкими температурами и меньшим давлением.Тепловые насосы полагаются на это физическое свойство, позволяя теплу контактировать с более прохладной средой с более низким давлением, чтобы тепло могло передаваться естественным образом. Так работает тепловой насос.

Тепловой насос в режиме охлаждения.

Шаг 1

Жидкий хладагент перекачивается через расширительное устройство на внутреннем змеевике, которое функционирует как испаритель. Воздух из помещения проходит через змеевики, где тепловая энергия поглощается хладагентом. Получающийся в результате холодный воздух обдувается воздуховодами дома.Процесс поглощения тепловой энергии приводит к нагреванию жидкого хладагента и его испарению в газообразную форму.

Шаг 2

Теперь газообразный хладагент проходит через компрессор, который сжимает газ. В процессе сжатия газа он нагревается (физическое свойство сжатых газов). Горячий хладагент под давлением проходит через систему к змеевику наружного блока.

Шаг 3

Вентилятор наружного блока перемещает наружный воздух через змеевики, которые служат змеевиками конденсатора в режиме охлаждения.Поскольку воздух снаружи дома холоднее, чем горячий сжатый газовый хладагент в змеевике, тепло передается от хладагента к наружному воздуху. Во время этого процесса хладагент снова конденсируется до жидкого состояния при охлаждении. Теплый жидкий хладагент перекачивается через систему к расширительному клапану внутренних блоков.

Шаг 4

Расширительный клапан снижает давление теплого жидкого хладагента, что значительно его охлаждает. В этот момент хладагент находится в холодном жидком состоянии и готов к перекачке обратно в змеевик испарителя внутреннего блока, чтобы снова начать цикл.

Как работает тепловой насос — режим отопления

Тепловой насос в режиме обогрева работает так же, как и в режиме охлаждения, за исключением того, что поток хладагента реверсируется с помощью реверсивного клапана, названного так же удачно. Реверсирование потока означает, что источником тепла становится наружный воздух (даже при низкой температуре наружного воздуха), а тепловая энергия выделяется внутри дома. Внешний змеевик теперь выполняет функцию испарителя, а внутренний змеевик выполняет роль конденсатора.

Физика процесса такая же.Тепловая энергия поглощается в наружном блоке холодным жидким хладагентом, превращая его в холодный газ. Затем к холодному газу прикладывают давление, превращая его в горячий газ. Горячий газ охлаждается во внутреннем блоке за счет прохождения воздуха, нагрева воздуха и конденсации газа до теплой жидкости. Теплая жидкость сбрасывается под давлением, когда она входит в наружный блок, превращая ее в охлаждающую жидкость и возобновляя цикл.

Как работает тепловой насос — Обзор

Тепловой насос — это универсальная и эффективная система охлаждения и обогрева.Благодаря реверсивному клапану тепловой насос может изменять поток хладагента и либо обогревать, либо охлаждать дом. Воздух обдувается змеевиком испарителя, передавая тепловую энергию от воздуха хладагенту. Эта тепловая энергия циркулирует в хладагенте в змеевике конденсатора, где она высвобождается, когда вентилятор продувает воздух через змеевик. Благодаря этому процессу тепло перекачивается из одного места в другое.

Местный эксперт Carrier HVAC может помочь оценить ваши потребности в отоплении и охлаждении и порекомендовать подходящую систему теплового насоса.

Как работают тепловые насосы

Цель этой страницы — охватить основные концепции, объясняющие, как работают тепловые насосы, и предоставить практическую информацию для всех, кто рассматривает возможность установки теплового насоса. Эта практическая информация включает в себя анализ стоимости установки и эксплуатационных расходов, а также список поставщиков. Тепловые насосы — прекрасное изобретение, весьма увлекательное с точки зрения физики. Вы видите их в повседневных применениях, будь то в системах охлаждения, таких как кондиционеры, или в системах отопления, которые будут объяснены на этой странице.

Для начала давайте сначала обсудим основы работы тепловых насосов.

Как работают тепловые насосы — основы

Тепловой насос — это устройство, которое «транспортирует» тепловую энергию из одного места в другое. Это основная особенность работы тепловых насосов. Кондиционер — это разновидность теплового насоса. Он «забирает» тепло из помещения и перекачивает его наружу. Таким образом, в помещении у вас есть холодный воздух, выходящий из вентиляционного отверстия после прохождения через теплообменник. С внешней стороны теплый воздух выходит из другого теплообменника.Теплообменник на внутренней стороне называется испарителем, а теплообменник на внешней стороне называется конденсатором.

В следующем разделе более подробно рассказывается о том, как работают тепловые насосы.

Принципы работы

На рисунке ниже показана схема теплового насоса.

Источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pump. Автор: http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Ilmari_Karonen

Ступень 1 — теплообменник горячей стороны (для кондиционеров это наружная сторона).

Ступень 2 — расширительный клапан.

Ступень 3 — теплообменник холодной стороны (для кондиционеров — на внутренней стороне).

Ступень 4 — компрессор.

Разделение тепловых насосов на эти четыре этапа является основным способом понять, как работают тепловые насосы.

В тепловых насосах используется рабочая жидкость, называемая хладагентом. Этот хладагент выбирается на основе его полезных физических свойств на различных этапах работы внутри теплового насоса.Хладагент циркулирует через тепловой насос с помощью компрессора, который управляет процессом. Хладагент входит в компрессор на стадии 4 в газообразном состоянии (насыщенный пар) при более низком давлении и более низкой температуре и выходит при более высоком давлении и более высокой температуре в перегретом газообразном состоянии. Затем хладагент проходит через теплообменник с горячей стороны и при этом переходит в жидкое состояние (стадия 1). Связанные с этим потери тепла газа и скрытая теплота конденсации (из-за фазового перехода от газа к жидкости) передаются из теплообменника в любую среду, с которой теплообменник контактирует.Для кондиционеров такой средой является наружный воздух. Затем хладагент проходит через расширительный клапан (ступень 2), который заставляет жидкий хладагент мгновенно превращаться в смесь газа и жидкости при давлении и температуре ниже, чем перед входом в клапан. Затем эта смесь проходит через теплообменник холодной стороны на стадии 3, во время которой хладагент полностью превращается в газ. Связанная скрытая теплота парообразования (из-за фазового перехода жидкой части смеси в газ) поглощается теплообменником из любой среды, с которой теплообменник контактирует.Для кондиционеров такой средой является воздух в помещении. С этой стадии хладагент поступает в компрессор в виде насыщенного пара, и цикл повторяется.

Как вы, возможно, видите, полезные свойства хладагента — это в основном свойства фазового перехода, которые возникают спонтанно, когда хладагент подвергается изменениям давления и температуры как в компрессоре, так и в расширительном клапане. Чтобы полностью понять этот процесс, необходимо выполнить термодинамический анализ. Отличный справочник, объясняющий термодинамические детали того, как работают тепловые насосы: Модели тепловых насосов Ок-Ридж: I.Стационарная компьютерная модель для тепловых насосов воздух-воздух , Национальная лаборатория Ок-Ридж, С. К. Фишер, К. К. Райс, август 1983 г.

Интересным аспектом работы тепловых насосов является то, что вы действительно можете передавать больше тепловой энергии, чем энергия, необходимая для их работы. Например, с помощью кондиционера вы можете транспортировать больше тепловой энергии из здания, чем электроэнергии, необходимой для его питания. Это создает впечатление, что эффективность превышает 100%. Но как это возможно? Как можно получить что-то даром? Ну, на самом деле нет.Как было сказано ранее, тепловой насос просто переносит энергию из одного места в другое. Это не то же самое, что создавать что-то из ничего. Таким образом, в случае теплового насоса для семантики более подходящим становится определение коэффициента производительности (COP), который равен: (переносимая тепловая энергия) / (потребляемая энергия). Таким образом, для «эффективности» 400% COP = 4.

В качестве альтернативы можно использовать тепловой насос в качестве обогревателя вместо охладителя / холодильника. По сути, это означает, что кондиционер нужно перевернуть так, чтобы внешняя часть была обращена внутрь помещения, а внутренняя часть — наружу.С такой настройкой у вас будет обогреватель вместо кондиционера. И еще раз: вы можете получить кажущуюся эффективность более 100%.

Но есть загвоздка.

Для достижения высокого КПД необходимо работать в определенных диапазонах температур. Поэтому, если вы используете тепловой насос в качестве обогревателя зимой, у вас не может быть чрезмерно низкой температуры наружного воздуха, иначе ваш COP снизится. Фактически, COP будет приближаться к 1 для наружных температур -18 градусов Цельсия или ниже.Это связано с тем, что по мере того, как становится холоднее, становится все труднее извлекать тепло снаружи (перекачивать его в помещении). В конце концов, передаваемая тепловая энергия становится равной потребляемой электрической энергии (COP = 1), и стоимость отопления становится намного дороже. Таким образом, в этом случае тепловой насос, используемый для отопления, лучше всего использовать при умеренных зимних температурах.

Аналогичным образом, если вы используете тепловой насос в качестве охладителя (кондиционера) летом, у вас не может быть чрезмерно высокой температуры наружного воздуха, иначе ваш COP снизится.К счастью, летом никогда не бывает достаточно жарко, чтобы снизить коэффициент полезного действия до 1 — для этого потребуется температура наружного воздуха 50+ градусов по Цельсию!

Это интуитивно понятно — более низкий КПД является результатом «выталкивания тепловой энергии вверх» в большей степени и работы против естественного направления теплопередачи — от горячего к холодному. Таким образом, чем больше разница температур, с которой вы работаете, тем больше энергии требуется и тем меньше отдачи вы получите.

Таким образом, мы сталкиваемся с практической дилеммой, особенно когда речь идет об обогревателе: чем больше он вам нужен, тем менее эффективным он становится, и чем меньше он вам нужен, тем эффективнее он становится. Но есть способ справиться с этим. Вы можете использовать тепловую энергию земли, чтобы поддерживать высокий КПД. Это обсуждается в следующем разделе.

Земляной тепловой насос

Этот раздел особенно полезен для многих людей, которые хотят знать, как работают тепловые насосы, поскольку они имеют в виду геотермальные / наземные источники.

На схеме ниже показан геотермальный тепловой насос. На этом рисунке показана конфигурация теплового насоса и контура заземления.

На этом рисунке показана сеть подземных труб, образующих замкнутый контур. Если вы войдете достаточно глубоко (например, 5-6 м в районе Оттавы) — значительно ниже линии замерзания, температура земли будет примерно постоянной 10 градусов Цельсия в течение всего года с небольшими колебаниями. Это связано с энергией солнца, которое нагревает землю и поддерживает постоянный температурный профиль круглый год на определенной глубине.Именно этот стабильный температурный режим позволяет геотермальному тепловому насосу работать эффективно.

Зимой жидкий раствор незамерзания, такой как пропиленгликоль (смешанный с водой), который служит в качестве теплоносителя, прокачивается по трубам и по мере продвижения по ним нагревается примерно до (окружающей) земли. температура, которая для области Оттавы составляет 10 градусов по Цельсию. По мере того, как раствор незамерзания возвращается вверх (в нагретом состоянии), он попадает в теплообменник, который позволяет передавать тепловую энергию (полученную от земли) тепловому насосу, который затем передает энергию в помещении, чтобы обогреть здание.Охлажденный в этот момент раствор антифриза возвращается под землю, чтобы снова получить тепло от земли, и цикл повторяется. Длина трубы, идущей под землей, пропорциональна желаемой тепловой нагрузке.

В летнее время тепловой насос может работать в обратном направлении, как охладитель (кондиционер). Таким образом, операция аналогична, за исключением того, что вместо получения тепла от земли, раствор незамерзания (который теперь действует как охлаждающая среда) «отдает» тепло земле.По мере того, как антифриз возвращается вверх (в охлажденном состоянии), он попадает в теплообменник, который позволяет передавать тепловую энергию изнутри здания посредством теплового насоса. Это позволяет зданию охладиться внутри. Раствор антифриза, который нагревается в этот момент, возвращается под землю, чтобы снова терять тепло на землю, и цикл повторяется. Длина трубы, идущей под землей, пропорциональна желаемой охлаждающей нагрузке.

Что делает этот метод настолько привлекательным, так это то, что у вас есть бесплатный, легко доступный в изобилии «радиатор» или «источник тепла», доступный из-под земли, который можно использовать для высокоэффективных тепловых насосов.Зимой вы используете тепловой насос в качестве источника тепла, а летом вы включаете тепловой насос в обратном направлении и используете его в качестве источника охлаждения. Поскольку на определенной глубине под землей температура относительно постоянна круглый год, COP остается высоким круглый год.

Основным преимуществом этого метода является нагревание, поскольку именно там достигается большая часть экономии. Это может быть усовершенствование других методов отопления, которые могут использовать природный газ, мазут или электрическое отопление.Кстати, электрическое отопление — один из наименее эффективных способов обогрева здания, так как его коэффициент полезного действия равен 1.

Основным недостатком наземных тепловых насосов является первоначальная первоначальная стоимость, которая в США и Канаде может составлять около 2500 долларов (или больше) за тонну мощности. Обратите внимание, что одна тонна равна 12 000 БТЕ / час или 3,5 кВт.

Но поскольку годовые эксплуатационные расходы могут быть значительно меньше, чем у обычных систем отопления, эта система окупается за несколько лет.

На рисунке ниже показано изображение подземной трубопроводной сети, типичной для такой установки.

Источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Ground_source_heat_pump. Автор: Marktj

Трубы можно укладывать вертикально под землей в глубокую яму глубиной в сотни футов или в большие неглубокие траншеи глубиной несколько метров. Глубокая яма может быть лучшим вариантом, если у вас небольшая территория или вы не хотите копать большую площадь, хотя такая установка будет стоить больше, чем система с горизонтальной петлей. Длина используемой трубы обычно составляет сотни футов. Как правило, требуется 500-600 футов трубы в траншеях 250-300 футов на тонну пропускной способности системы, в зависимости от влажности почвы (ссылка: http: // www.earthheat.ca).

Трубы обычно изготавливаются из пластика, который требует большей длины для достижения температуры земли, чем металлические трубы, но они легче, гибче и очень долговечны.

Краткая информация

Вот несколько фактов о геотермальных тепловых насосах:

• Общее снижение затрат на электроэнергию в здании может составить 60%.

• Срок окупаемости 6-8 лет.

• Типичный КПД геотермального теплового насоса для отопления и охлаждения составляет 3-4

В следующем разделе мы проведем анализ стоимости замещения.

Анализ затрат на замену

Если у вас есть система отопления, которую вы планируете заменить на систему с геотермальным тепловым насосом, разумно сначала оценить потребление энергии, чтобы узнать, сколько вы сэкономите, если вообще сэкономите. Попросите кого-нибудь прийти к вам домой или на работу и провести оценку. Но вы также можете попробовать свои силы в приблизительном подсчете, посмотрев на свои счета за электроэнергию. Если вы используете электричество для обогрева помещений и / или воды, то выясните, сколько затрат на электроэнергию связано с этими конкретными видами использования в течение одного года.Назовите эту сумму X . Таким образом, ваша годовая экономия будет равна AS = X (1 — 1 / COP).

Если вместо этого вы используете топливо, расчет становится более сложным. Сначала необходимо подсчитать, сколько топлива для отопления вы потребляете ежегодно. Ваши счета за электроэнергию должны содержать эту информацию. Давайте воспользуемся природным газом в качестве примера расчета.

Для природного газа единицей измерения является объем, м ³ (кубических метров). Из ваших счетов за электроэнергию сложите общий объем (в м ³) природного газа, использованного в течение одного года, на основе показаний вашего счетчика.Назовите этот том V .

Плотность энергии природного газа составляет около 35 000 БТЕ / м ³.

Сейчас,

35000 БТЕ = 10,26 кВтч

Для производства 10,26 кВтч тепловой энергии количество потребляемой тепловой энергии электроэнергии, необходимой тепловому насосу, составляет 10,26 / COP (например, для COP = 3, потребляемая энергия составляет 10,26 / 3 = 3,4 кВтч).

Соответствующие затраты на электроэнергию тогда равны EC = (10,26 / COP) × (стоимость киловатт-часа электроэнергии в вашем районе). Обратите внимание, что стоимость электроэнергии на кВтч должна равняться общей стоимости , которая составляет: (общая сумма, подлежащая оплате по счету за электроэнергию) / (общее количество потребленных кВтч на основе показаний вашего счетчика).В моем районе тариф на электроэнергию составляет 15 центов / кВтч.

Итак, годовые затраты на электроэнергию с использованием геотермального теплового насоса составляют EC × V .

Теперь, исходя из ваших счетов за электроэнергию, рассчитайте общую стоимость использования природного газа в течение одного года, включая налоги. Назовите это NGC .

Таким образом, ваша экономия затрат в год составит AS = NGC — EC × V . В некоторых случаях это число может быть отрицательным, и в этом случае вы заплатите больше за геотермальную систему с тепловым насосом, чем за вашу текущую систему.

Теперь можно посмотреть срок окупаемости.

Учитывая, что затраты на техническое обслуживание, вероятно, минимальны, приблизительный срок окупаемости в годах = (стоимость установки теплового насоса) / AS

Тот же базовый расчет применяется к другим видам топлива для отопления, таким как пропан. Просто отслеживайте используемые единицы и используйте правильную плотность энергии на единицу объема (онлайн-поиск предоставит вам эту информацию). В некоторых случаях вы можете использовать галлоны вместо кубических метров.

Геотермальный тепловой насос прямого обмена

Разновидностью геотермального теплового насоса является Геотермальный тепловой насос с прямым обменом .В этой системе медный змеевик теплового насоса помещается непосредственно в землю и в результате обменивается теплом напрямую с землей. Это обеспечивает более эффективный теплообмен с почвой, поскольку не происходит промежуточного теплообмена с контуром заземления до того, как произойдет теплообмен с змеевиком теплового насоса. Есть более прямой путь теплообмена. Эта более простая конструкция позволяет использовать более короткие трубки и снизить стоимость установки. Однако недостатком этой конструкции является то, что компрессор нельзя размещать на большом расстоянии от катушек заземления.Это может быть ограничительным в зависимости от приложения. Кроме того, стоимость хладагента может быть высокой из-за большого объема, необходимого для длинного медного змеевика.

Вернуться на страницу Engineering

Вернуться на домашнюю страницу Real World Physics Problems

пожаловаться на это объявление

Принцип работы Тепловые насосы

Шум

Для геотермального теплового насоса нет необходимости в наружном блоке с движущимися механическими компонентами: внешний шум не создается.

Для теплового насоса с воздушным источником требуется наружный блок, содержащий движущиеся механические компоненты, включая вентиляторы, которые производят шум. В 2013 году CEN начал работу над стандартами защиты от шумового загрязнения, создаваемого наружными блоками тепловых насосов.

В США допустимый уровень шума в ночное время был определен в 1974 году как «средний 24-часовой предел воздействия в 55 децибел по шкале А (дБА) для защиты населения от всех неблагоприятных воздействий на здоровье и благополучие в жилых районах ( U.S. EPA 1974). Этот предел представляет собой 24-часовой средний уровень шума (LDN) днем и ночью, со штрафом в 10 дБА, применяемым к ночным уровням между 22:00 и 07:00 часами, чтобы учесть нарушение сна, и без штрафа к дневным уровням.

Еще одной особенностью внешних теплообменников АШП является необходимость остановки вентилятора время от времени на несколько минут, чтобы избавиться от мороза.

Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks

Если вы регулярно пользуетесь тепловым насосом, вам следует менять фильтр примерно раз в месяц. Возможно, вам удастся заменить фильтр только один раз в три месяца, если вы будете запускать устройство только периодически.Следите, чтобы вентиляторы и змеевики были чистыми и свободными от мусора, а ваш тепловой насос должен проверять профессионал раз в год или два.

Общие проблемы с тепловыми насосами включают слабый воздушный поток, негерметичные или шумные воздуховоды, проблемы с температурой, использование неправильной заправки хладагента, дребезжание, скрип и скрежет. Если можете, попытайтесь определить место возникновения проблемы. Слабый воздушный поток выходит только из одного регистра, или все регистры имеют низкий воздушный поток? Неприятный шум исходит из воздуховодов или внутри самого теплового насоса?

Есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы определить и, возможно, устранить проблему теплового насоса, прежде чем обращаться за профессиональной помощью.Во-первых, если устройство не работает, попробуйте перезагрузить его двигатель. Проверьте систему зажигания насоса на наличие проблем и убедитесь, что у вас нет сработавшего прерывателя цепи или перегоревшего предохранителя. Проверьте термостат, чтобы убедиться, что он работает правильно. Замените фильтр, если он грязный, и убедитесь, что нет препятствий для воздушного потока. Если воздуховоды издают шум при расширении и сжатии, вы можете попробовать сделать вмятину на боковой стороне воздуховода, чтобы сделать поверхность более жесткой. Погремушки можно устранить, закрепив незакрепленные детали, и если вы слышите скрип внутри устройства, вам может потребоваться заменить или отрегулировать ремень вентилятора, соединяющий двигатель и вентилятор.Скрежетание может указывать на износ подшипников двигателя, для устранения которого потребуется помощь профессионала.

Имейте в виду, что если у вас нет склонности к механике, вам, вероятно, не следует пытаться выполнять такие ремонтные работы. А поскольку тепловые насосы могут содержать опасные материалы, это еще одна веская причина для получения профессиональной помощи. Утечка химического вещества — плохая новость, и вы можете легко пораниться, взяв сломанное устройство.

Тепловой насос должен прослужить от 10 до 30 лет, а геотермальные установки — лидеры по долговечности.Фактически, некоторые компоненты геотермальных тепловых насосов могут служить даже дольше. Имейте в виду, что технология может измениться до того, как ваш тепловой насос выйдет из строя, поэтому вы можете обнаружить, что срок службы вашего теплового насоса превышает возможности технического специалиста по его обслуживанию. Новые технологии могут сделать тепловые насосы более безопасными или более эффективными, поэтому вы можете следить за новыми видами тепловых насосов.

Чтобы узнать больше о тепловых насосах, воспользуйтесь ссылками на следующей странице для получения дополнительной информации.

Первоначально опубликовано: 13 мая 2009 г.

Как работает тепловой насос | HVAC

В тепловом насосе с воздушным источником тепла используются передовые технологии и цикл охлаждения для обогрева и охлаждения вашего дома.Это позволяет тепловому насосу обеспечивать комфорт в помещении круглый год, независимо от сезона.

Тепловой насос в режиме кондиционирования воздуха

При правильной установке и функционировании тепловой насос может поддерживать прохладную комфортную температуру, снижая при этом уровень влажности в вашем доме.

Теплый воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента между внутренним испарителем и наружными конденсаторными блоками.
Теплый воздух в помещении затем направляется к воздухоочистителю, в то время как хладагент перекачивается из внешнего змеевика конденсатора во внутренний змеевик испарителя. Хладагент поглощает тепло, проходя через воздух в помещении.
Этот охлажденный и осушенный воздух затем проталкивается через соединительные внутренние воздуховоды к вентиляционным отверстиям по всему дому, снижая внутреннюю температуру.
Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный метод охлаждения.

Тепловой насос в тепловом режиме

Тепловые насосы уже много лет используются в регионах с более мягкими зимами. Тем не менее, технология тепловых насосов с воздушным источником энергии претерпела значительные изменения, что позволяет использовать эти системы в районах с длительными периодами отрицательных температур.

Тепловой насос может переключаться из режима кондиционирования воздуха в режим нагрева путем реверсирования цикла охлаждения, в результате чего внешний змеевик работает как испаритель, а внутренний змеевик — как конденсатор.
Хладагент проходит через замкнутую систему холодильных линий между наружным и внутренним блоком.
Хотя наружные температуры низкие, достаточно тепловой энергии поглощается из наружного воздуха змеевиком конденсатора и выделяется внутри змеевиком испарителя.
Воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
Хладагент перекачивается из внутреннего змеевика во внешний змеевик, где он поглощает тепло из воздуха.
Этот нагретый воздух затем проталкивается через соединительные каналы к вентиляционным отверстиям по всему дому, повышая внутреннюю температуру.
Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный способ согреться.

Детали теплового насоса

Чтобы лучше понять, как ваш воздух нагревается или охлаждается, полезно немного узнать о деталях, составляющих систему теплового насоса. Типичная система с воздушным тепловым насосом представляет собой раздельную или состоящую из двух частей систему, в которой в качестве источника энергии используется электричество.Система содержит наружный блок, похожий на кондиционер, и комнатный кондиционер. Тепловой насос работает вместе с устройством обработки воздуха, распределяя теплый или прохладный воздух по внутренним помещениям. Помимо электрических компонентов и вентилятора, система теплового насоса включает:

Компрессор: Перемещает хладагент по системе. Некоторые тепловые насосы содержат спиральный компрессор. По сравнению с поршневыми компрессорами спиральные компрессоры тише, имеют более длительный срок службы и обеспечивают на 10–15 ° F более теплый воздух в режиме нагрева.

Плата управления: Определяет, должна ли система теплового насоса находиться в режиме охлаждения, обогрева или размораживания.

Змеевики: Конденсатор и испарительный змеевик нагревают или охлаждают воздух в зависимости от направления потока хладагента.

Хладагент: Вещество в холодильных линиях, которое циркулирует через внутренний и наружный агрегаты.

Реверсивные клапаны: Измените поток хладагента, который определяет, охлаждается или нагревается ваше внутреннее пространство.

Термостатические расширительные клапаны: Регулируют поток хладагента так же, как кран крана регулирует поток воды.

Аккумулятор: Резервуар, который регулирует заправку хладагента в зависимости от сезонных потребностей.

Холодильные линии и трубы: Соедините внутреннее и внешнее оборудование.

Нагревательные полосы: Электрический нагревательный элемент используется для дополнительного нагрева. Этот добавленный компонент используется для добавления дополнительного тепла в холодные дни или для быстрого восстановления после низких температур.

Воздуховоды: Служат воздушными туннелями в различные помещения внутри вашего дома.

Термостат или система управления: Устанавливает желаемую температуру

Мы отвечаем на 8 самых распространенных вопросов о тепловых насосах

Тепловой насос Mitsubishi сохраняет на кухне прохладу летом и тепло зимой.

Тепловые насосы — это круто — все так говорят? Но они еще в некотором роде… волшебные? Не совсем, конечно.Но технология, которая приводит в действие тепловые насосы, загадочна, если вы не являетесь экспертом в физике, а также в области отопления и охлаждения. И большая часть литературы в Интернете либо предлагает вам купить тепловой насос, либо хочет, чтобы вы НЕ покупали тепловой насос и использовали масло или пропан для получения тепла. Поэтому мы решили демистифицировать тепловые насосы для всех и прямо ответить на вопросы, чтобы вы могли принимать собственные обоснованные решения о покупке. Вы готовы учиться? Поехали:

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос — это автономный двухкомпонентный прибор, в котором используются холодильные технологии и электричество для обогрева и охлаждения домов, предприятий и других объектов.Тепловой насос состоит из двух компонентов: конденсатора, который чаще всего находится вне дома, который производит обогрев или охлаждение, и внутреннего блока, который обычно устанавливается на стене и пропускает горячий или холодный воздух в дом; поскольку конденсатор и воздухообрабатывающий агрегат разделены или «разделены» линией хладагента, тепловые насосы иногда могут называться «мини-разделителями». Тепловые насосы обеспечивают исключительно высокий КПД, а также возможность обеспечивать обогрев и охлаждение без необходимости прокладки воздуховодов в доме; поскольку использование воздуховодов не требуется, вы можете услышать, что тепловые насосы называют «бесканальными».”

Вот пример обычного типа теплового насоса:

Настенная кассета Mitsubishi с тепловым насосом (внутренний блок) вверху и конденсатор (наружный блок) и пульт дистанционного управления внизу. Обратите внимание, что эти изображения непропорциональны, и конденсаторы обычно составляют два или более футов в поперечнике.

Как работает тепловой насос?

Как работает тепловой насос — на этой диаграмме показан процесс охлаждения.

Проще говоря, тепловой насос использует электричество и хладагент для перемещения тепла из одного места в другое.

Для обеспечения тепла тепловой насос работает, отбирая тепло из воздуха за пределами вашего дома и передавая его охлаждающему хладагенту — затем хладагент сжимается, что значительно увеличивает температуру; затем хладагент перемещается во внутренний блок теплового насоса, который затем пропускает воздух над горячим хладагентом, повышая его температуру, чтобы приспособиться к термостатическому запросу тепла внутри дома.

Тепловой насос состоит из двух основных частей — «настенной кассеты», которая устанавливается внутри вашего дома, и конденсатора, который остается снаружи вашего дома.Настенные кассетные и конденсаторные блоки теплового насоса соединены линией хладагента.

Внутренняя настенная кассета с термостатическим управлением обеспечивает как обогрев, так и охлаждение. Когда требуется тепло, тепловой насос включает вентилятор в наружном блоке, чтобы начать процесс отвода тепла из воздуха за пределами вашего дома. Линия хладагента передает это тепло к внутреннему блоку, который затем передает тепло воздуху внутри вашего дома через вентилятор внутри настенной кассеты.В режиме охлаждения процесс обратный: тепло выводится из дома, а холодный воздух возвращается внутрь.

В чем преимущество теплового насоса?

Тепловые насосы действительно экономят ваши деньги на расходах на электроэнергию.

Поскольку тепловой насос использует электричество только для выработки энергии, а не для выработки тепла, он обеспечивает исключительно высокий КПД. При использовании традиционного резистивного электрического нагрева — например, электрического плинтуса или обогревателей — количество выделяемого тепла пропорционально количеству используемой электроэнергии: одна единица тепла на единицу электроэнергии для 100% эффективности.

При использовании теплового насоса коэффициент полезного действия резко возрастает, поскольку потребляемая электроэнергия используется только для питания двух вентиляторов (испарителя и конденсатора), компрессора и насоса, чтобы сконцентрировать тепло снаружи и передать его в ваш дом. Благодаря этому тепловые насосы способны обеспечивать более 3 единиц тепла на каждую единицу электроэнергии, используемой при КПД более 300%. Средняя зимняя температура в штате Мэн составляет 37 градусов, поэтому сезонная эффективность Mitsubishi Hyper Heat составляет около 285%

Это означает более низкие счета за электроэнергию для комфортного дома — тепловые насосы очень недороги в эксплуатации, увеличивая ваши счета за электроэнергию в среднем на 75 долларов в месяц за тепловой насос, который постоянно работает в доме.Если вы используете тепловой насос вместе с основной системой отопления, такой как масляная, газовая или электрическая, вы получите дополнительную экономию, используя тепловой насос для компенсации расхода основного топлива: один тепловой насос может компенсировать до 300 галлонов масла. в обычном доме, экономя деньги на дорогих ископаемых видах топлива. Кроме того, тепловые насосы помогут снизить углеродный след вашего дома.

Как тепловой насос влияет на мои счета за отопление и электричество?

Heat Pumps повысит ваши счета за электроэнергию, но снизит ваши затраты на другие виды топлива для отопления.

Каждый отдельный тепловой насос (часто называемый индивидуальным), который используется ежедневно, увеличивает ваш счет за электроэнергию на 50–100 долларов в месяц. Однако тепловой насос соответственно сократит ваши счета на отопительное топливо — для типичного домашнего хозяйства, которое использует 800 галлонов масла в год, тепловой насос может уменьшить количество используемого масла на 300 галлонов. Если нефть стоит 2,75 доллара за галлон, цена за миллион британских тепловых единиц (британских тепловых единиц, стандартная мера тепла в США) составит 28,06 доллара. Чтобы получить такое же количество тепла, 1 миллион БТЕ, от теплового насоса с текущим стандартным тарифом на электроэнергию 14.5 центов за киловатт-час, это будет стоить вам 14,71 доллара. Другими словами, отопление дома с помощью теплового насоса эквивалентно отоплению дома маслом по цене 1,44 доллара за галлон, или на 48% меньше.

Каковы преимущества теплового насоса при использовании солнечной энергии?

Дом с солнечной панелью на крыше

Преимущество солнечных панелей заключается в том, что днем, когда светит солнце, панели на крышах собирают солнечную энергию и преобразуют ее для использования в вашем доме в качестве электричества.Во многих домах электроэнергия, вырабатываемая массивом, которая не используется в доме, возвращается вам вашей электроэнергетической компанией и используется для компенсации вашего счета за электричество в конце каждого месяца. В большинстве домов по-прежнему будет выставляться счет за электроэнергию, использованную в ночное время, во время штормов или в периоды интенсивного использования, например, в очень жаркие периоды лета.

Однако ваш тепловой насос питается от электричества — и когда вы соединяете солнечные панели для электричества с тепловыми насосами для тепла (которые используют электричество для выработки энергии), вы отапливаете свой дом в среднем примерно за 9 центов за кВтч по сравнению с14,5 цента за кВтч без солнечной энергии, что эффективно снижает ваши затраты на эксплуатацию теплового насоса почти на 40% в год.

Правда ли, что тепловые насосы перестают работать, когда становится очень холодно?

Сервисный техник True North с конденсаторным агрегатом теплового насоса

Да, но для того, чтобы тепловой насос полностью перестал работать, должно стать очень и очень холодно.

Различные модели тепловых насосов имеют разные характеристики того, насколько холодно может быть, прежде чем они перестанут быть эффективными.Для этого примера мы будем использовать рейтинг теплового насоса Mitsubishi Hyper Heat ™, который рассчитан на обеспечение достаточной тепловой мощности до -13 градусов по Фаренгейту.

Тепловые насосы рассчитаны на «мощность». В этом примере, когда температура составляет 30 градусов, тепловой насос легко будет производить 100% своей мощности с максимальной эффективностью. Однако, когда температура начинает падать, начинает падать и мощность, а когда мощность начинает падать, тепловой насос будет «усерднее работать», чтобы поддерживать температуру в вашем доме.Это похоже на то, как вам приходится нажимать на педаль газа, чтобы поднять машину на крутой холм, именно здесь эффективность тепловых насосов начинает падать — больше энергии используется, чтобы производить меньшую мощность.

При использовании теплового насоса Mitsubishi Hyper Heat ™ КПД начинает падать примерно при 2 градусах по Фаренгейту. При -2 градусах вы получите около 87% мощности устройства. А при -13 градусах вы получите около 76% мощности устройства. Неясно, при какой температуре устройство полностью перестанет работать — у нас еще не было достаточно холодного дня, чтобы продемонстрировать это с тепловыми насосами Hyper Heat ™, хотя в некоторых документах Mitsubishi указывается, что точка остановки составляет -18 градусов.

В старых домах с меньшей теплоизоляцией, большими потерями тепла или сквозняками тепловому насосу также потребуется больше работать, чтобы компенсировать быструю потерю тепла из-за этих проблем. Однако новые дома часто имеют отличную изоляцию и построены для предотвращения потерь тепла — в этих случаях тепло, создаваемое тепловым насосом, сохраняется внутри дома и помогает тепловому насосу работать с большей эффективностью.

Могу ли я отапливать дом с помощью тепловых насосов без других источников тепла?

В некоторых регионах с более теплым климатом тепловые насосы могут быть единственным источником тепла зимой.Однако здесь, в штате Мэн, мы рекомендуем, чтобы в большинстве домов был либо основной, либо резервный источник тепла на очень холодные дни или длительные периоды низких температур, в течение которых тепловые насосы будут иметь проблемы с восстановлением после потери тепла. Этими другими источниками могут быть нефть, газ, пропан, электричество или биомасса. True North предлагает тепло из древесных гранул из биомассы или тепло природного газа для снижения затрат на топливо для отопления и снижения выбросов углерода, которые способствуют изменению климата.

Что такое водонагреватель с тепловым насосом?

Этот водонагреватель с гибридным электрическим тепловым насосом Geospring Pro был установлен в подвале штата Мэн для обеспечения максимальной эффективности

Водонагреватель с тепловым насосом использует ту же технологию теплового насоса, которая описана выше, для нагрева горячей воды в доме.Водонагреватели с тепловым насосом очень хорошо изолированы, и вода может очень хорошо удерживать тепло — как таковые, водонагреватели с тепловым насосом могут обеспечить горячей водой типичную семью из четырех человек при очень низких эксплуатационных расходах, чаще всего 15 долларов или меньше в месяц.

Есть вопросы? Хотите узнать, подходит ли для вашего дома тепловой насос или водонагреватель с тепловым насосом? Позвоните нам в любое время по телефону 207-221-5677 или напишите нам по адресу [email protected]!

Страница 1 из 11

Тепловой насос — Energy Education

Рис. 1. Наружные компоненты бытового теплового насоса.^[1]

Тепловой насос — это устройство, которое забирает энергию из воздуха с целью обогрева или охлаждения помещения. Этот процесс известен как кондиционирование пространства. ^[2] Тепловые насосы работают как тепловая машина в обратном направлении, поскольку они работают от источника электричества, перемещая тепло из холодного места в теплое. Это, казалось бы, нарушило бы Второй закон термодинамики, но основная причина, по которой это не так, заключается в том, что эта теплопередача не является спонтанной ; для этого требуется вложенная энергия.Для отопления дома тепловой насос извлекает тепло из наружного воздуха, еще больше нагревает теплый воздух и передает его в помещение. При домашнем охлаждении тепловой насос меняет этот процесс, и тепло извлекается из воздуха в помещении и выводится наружу, как в холодильнике или кондиционере, тем самым охлаждая внутренний воздух. ^[2]

Операция

Цикл нагрева

Цикл нагрева теплового насоса работает, забирая тепло из воздуха снаружи, нагревая его дальше и используя этот теплый воздух для нагрева воздуха в помещении.Это делается следующим образом: ^[2]

Жидкий хладагент поглощает тепло в «испарителе» наружного воздуха, превращаясь в газ.
Хладагент проходит через «компрессор», который повышает давление газа, повышая его температуру.
Горячий газ протекает через «змеевики конденсатора» внутри обогреваемого пространства, и, поскольку он имеет более высокую температуру, чем это пространство, он передает тепло в комнату и снова конденсируется в жидкость.
Жидкость, наконец, течет обратно через клапан, который снижает ее давление, чтобы охладить ее и повторить цикл.

Это можно визуализировать на рисунке ниже.

Рисунок 2: Процесс и части, участвующие в цикле нагрева. ^[3]

Цикл охлаждения

Цикл охлаждения теплового насоса используется для охлаждения помещения путем отвода тепла от него и отвода его в другое место, обычно на улицу для кондиционирования воздуха или в комнату для холодильника.Для этого «испаритель» и «змеевики конденсатора» меняются ролями, и поток хладагента меняется на противоположный: ^[2]

Холодный хладагент поглощает тепло из более горячего помещения в испарителе, поэтому помещение охлаждается.
Затем его пропускают через компрессор для повышения его температуры.
Он проходит через змеевики конденсатора и передает это тепло наружному воздуху.
Затем он расширяется, чтобы снизить давление, и охлаждается до температуры ниже комнатной, чтобы повторить цикл.

Этот процесс можно визуализировать на рисунке 3.

Рисунок 3: Цикл охлаждения теплового насоса. ^[3]

Коэффициент полезного действия

основная статья

Производительность теплового насоса выражается отношением тепловой мощности к работе, которую необходимо вложить. По сути, эта величина показывает, сколько охлаждения или обогрева делается на доллар (электричество в конце концов не бесплатное). Этот коэффициент известен как коэффициент полезного действия (K), представленный уравнением: ^[2]

[math] K = \ frac {heat} {электричество} [/ math]

Итак, для отопления этот коэффициент равен:

[математика] K = \ frac {Q_H} {W_ {in}} [/ математика]

, а для охлаждения это:

[math] K = \ frac {Q_C} {W_ {in}} [/ math]

где:

[math] Q_H [/ math] — количество тепла, подводимого к комнате для ее обогрева
[math] Q_C [/ math] — тепло, излучаемое из комнаты для охлаждения
[math] W_ {in} [/ math] — это затраченная работа в виде электричества.

Чем выше значение этого коэффициента, тем лучше тепловой насос передает тепло, поскольку для выработки определенного количества тепла требуется меньше работы. перевод.Однако есть предел, установленный законами энтропии и вторым началом термодинамики.

Кондиционер

основная статья

Кондиционер (A / C) — это система, которая работает на тех же основных принципах, что и тепловые насосы, хотя для них требуются некоторые другие компоненты. ^[4] Кондиционеры не так универсальны, как тепловые насосы, потому что они выполняют только функцию охлаждения. Однако во многих случаях они имеют более практическое применение, поскольку некоторые места на Земле не требуют обогрева.Они работают, по сути, выполняя тот же цикл охлаждения, что и тепловые насосы.

Список литературы

↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Heat_Pump.jpg
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 ^2,4 Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Сохранение энергии в домашних условиях и контроль теплопередачи», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 4-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Томсон Брукс / Коул, 2006, гл.5, sec.G, pp.149-153
↑ ^3,0 ^3,1 Адаптировано из Energy: Its Use and Environment R. Hinrichs and M. Kleinbach.
↑ Consumer Energy Center, Системы центрального отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) [Online], Доступно: http://www.

Принцип действия теплового насоса | Viessmann

Процесс охлаждения в подробностях

1. Испарение

2. Сжатие газа

3. Конденсация

4. Расширение

Постоянное повторение процесса

Процесс на примере воздушно-водяного теплового насоса

Принцип работы теплового насоса. Как работает тепловой насос?

Что такое Тепловой Насос?

ВИДЕО: Как работает тепловой насос Грунт-Вода?

Что делает Тепловой Насос?

Как работает Тепловой Насос?

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

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

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

ВИДЕО: Принцип работы теплового насоса Грунт-Вода

Принцип работы теплового насоса

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

2. Сжатие хладагента компрессором.

ВИДЕО: Как работает холодильник с компрессором

3.

4. Понижение давления хладагента (расширение).

Принцип работы теплового насоса

Схема тепловых насосов

Работа теплового насоса

Принцип работы теплового насоса — Энергео

Что такое тепловой насос. Принцип работы и стоимость теплового насоса

Конструкция теплового насоса на примере модели Mitsubishi Electric

Сколько стоит тепловой насос, и какие производители существуют

Преимущества и недостатки тепловых насосов:

Похожие статьи:

Принцип работы теплового насоса, что такое тепловой насос, оборудование для отопления

Де замовити теплові насоси в Києві?

Ми пропонуємо теплові насоси Нitachi в Києві за цінами виробника

Устройство и принцип работы теплового насоса ремонт теплового насоса

Как устроен тепловой насос и как он работает?

Земные недра как глубинный теплоисточник

Грунтовое тепло — близкозалегающая энергия

Виды теплонасосов, применяемые в системе отопления в России

Как работает тепловой насос | Как работают тепловые насосы

Основные сведения о тепловом насосе

Важные компоненты системы теплового насоса

Наружный блок

Внутренний блок

Хладагент

Компрессор

Реверсивный клапан

Расширительный клапан

Как работает тепловой насос — режим охлаждения

Шаг 1

Шаг 2

Шаг 3

Шаг 4

Как работает тепловой насос — режим отопления

Как работает тепловой насос — Обзор

Как работают тепловые насосы

Принцип работы Тепловые насосы

Шум

Рекомендации по производительности

Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks

Как работает тепловой насос | HVAC

Мы отвечаем на 8 самых распространенных вопросов о тепловых насосах

Тепловой насос — Energy Education

Операция

Цикл нагрева

Цикл охлаждения

Коэффициент полезного действия

Кондиционер

Список литературы

Published by alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ