Тепловые насосы

Тепловой насос или тепловой насос – это устройство, необходимое для переноса рассеянной тепловой энергии в водогрейный или отопительный контур. Принцип работы в этом случае основан на замкнутом цикле Карно.

Когда и как был создан тепловой насос?

Начальная концепция тепловой помпы была создана в 1852 году физиком Уильямом Томпсоном. После этого его разработку усовершенствовал Петер фон Риттингер. Его и считают разработчиком теплового насоса, ведь именно он установил его в 1855 году. Но, несмотря на это, широко использоваться эти устройства стали только в 40-х годах 20 века. Случилось это после того, как изобретательных Роберт Вебер начал экспериментировать с морозильной камерой. На выходе из нее он случайно коснулся горячей трубы. и обратив внимание на то, что тепло просто выходит снаружи.

Роберт Вебер решил использовать это тепло для подогрева воды, поместив трубу в бойлер. При этом часть тепла все равно попадала прямо в воздух. Поэтому изобретение решило, что от одного и того же источника можно греть воду и воздух в доме. После усовершенствования изобретения Вебер получил возможность отапливать дом.

Именно Вебер выдвинув идею о том, чтобы брать тепло прямо с земли, где температура в течение года не менялась кардинально. Для этого у земли он поместил трубы из меди, по которым двигался фреон. Он забирал тепло у земли, затем конденсировался и отдавал тепло уже в доме. После этого цикл повторялся. Движение воздуха по дому было возможно за счет вентилятора.

 

Состав и принцип работы

Тепловая помпа состоит из нескольких элементов, а именно:

• конденсатор;
• дроссель или датендер;
• испаритель;
• компрессор;
• терморегулятор;
• хладагент.

Под действием высокого давления хладагент через капиллярное отверстие поступает к испарителю, где и испаряется. Одновременно он уносит тепло из внутренних стенок испарителя. А последние забирает его у земляного, воздушного или водяного контура.

После этого компрессор забирает хладагент из испарителя, сжимает его, что приводит к повышению температуры у хладагента. Эта смесь выталкивается в конденсатор, где она отдает тепло в контур, переходя к жидкому состоянию. Этот процесс постоянно повторяется. Когда температура достигает заданного уровня, тепловой насос прекращает работу. А когда температура в доме падает, терморегулятор автоматически запускает его снова.

Результат работы теплового насоса – превращение рассеянной тепловой энергии земли, воздуха, воды в тепло, необходимое для нагревания объекта или воды. При этом около 75% энергии для отопления можно брать из воды или воздуха из земли. И этот ресурс –ndash; бесплатный. Для работы самой помпы требуется 25% энергии. С помощью работы теплового насоса можно отапливать помещение, подогревать воду, кондиционировать воздух в доме.

Типы тепловых насосов

В зависимости от принципа работы такого оборудования различают компрессионные и абсорбционные устройства. Первые работают за счет механической или электрической энергии, другие –; с помощью топлива или электроэнергии. В зависимости от источника тепла выделяют воздушные, земляные, водяные и комбинированные типы.

По источнику отбора тепла различают следующие типы устройств:

1. Геотермальные. Такие насосы используют тепло подземных или надземных вод, самой земли. Они бывают замкнутого или открытого типа. Замкнутые водные насосы являются горизонтальными, вертикальными или водными.
2. Воздушные. Они берут тепло из воздуха, но считаются малоэффективными, ведь испаритель постоянно обледен.
3. На вторичном тепле. Эти устройства используют тепло от вентиляции или канализации. Вариант считается целесообразным для использования на промышленных объектах, ведь они производят много тепла, которое требует утилизации.
4. Трасовый гидро-газодинамический насос. Она переносит тепловую энергию за окружающую среду в целевой контур.
5. Детандерная. Работают на базе тепловой машины или детандера. Такое устройство считается более производительным, ведь могут работать на гелии или водороде.

Особенности и преимущества тепловых насосов

Следует помнить, что чем меньше разница между температурой источника тепла и температурой теплоносителя, тем больше будет КПТ. Чем больше коэффициент загрузки теплового насоса, тем более целесообразным будет его использование. Какие преимущества имеют данные устройства:

1. Экономичность. Тепловой насос использует энергию более эффективно, чем электрические котлы.
2. Широкая область применения – устройство берет тепло от земли, воды, воздуха.
3. Экологичность. Работа тепловой помпы не требует сжигания топлива, в результате чего высвобождается угарный газ. Также не загрязняется почва вокруг дома. Используемые в системе фреоны – современные, они безопасны для окружающей среды.
4. Универсальность. Тепловые насосы могут работать как на обогреве, так и на охлаждении. В летний период излишки тепла можно использовать для подогрева воды в доме или бассейне рядом.
5. Безопасность. Все тепловые насосы пожарны и взрывобезопасны. Для нагревания не требуется открытый огонь, газ или потенциально вредные смеси. Сами детали системы не перегреваются. Также, при необходимости, работу теплового насоса можно остановить на некоторое время, а затем –; безопасно запустить снова.

На данный момент у Украины нет технических и законодательных возможностей для того, чтобы определить реальные технические показатели тепловых насосов. Это часто является причиной того, что производители или продавцы завышают реальные показатели, характеризующие оборудование.