Принцип работы теплового насоса

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.