Конструкция и принцип работы теплового насоса

Общая информация

Тепловой насос — это в некотором смысле «холодильник наоборот». В обоих устройствах основными элементами являются испаритель, компрессор, конденсатор и дроссель (регулятор потока), соединенные трубопроводом, в котором циркулирует хладагент — вещество, способное кипеть при низкой температуре и меняющее свое агрегатное состояние с газового в одной части цикла на жидкое — в другой. Просто в холодильнике главная роль отводится испарителю и отбору тепла, а в тепловом насосе — конденсатору и передаче тепла.

принцип работы тепловых насосов и обычных холодильников одинаков и основан на двух хорошо знакомых всем физических явлениях. Первое: когда вещество испаряется, оно поглощает тепло, а когда конденсируется, отдает его.
Второе: когда давление меняется, меняется температура испарения и конденсации вещества — чем выше давление, тем выше температура, и наоборот.
Основными частями теплового насоса являются: два теплообменника, компрессор и регулятор потока (дроссель). Схематично тепловой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров: в первом, внешнем, циркулирует теплоноситель, собирающий тепло окружающей среды, во втором — хладагент (вещество, которое испаряется при малых температурах, отбирая теплоту теплоносителя, и конденсируется, отдавая тепло теплоприемнику), в третьем — теплоприемник (вода в системах отопления и горячего водоснабжения здания).
Внешний контур (коллектор) представляет собой уложенный в землю или в воду полиэтиленовый трубопровод, в котором циркулирует незамерзающая жидкость – 50% раствор этиленгликоля или этилового спирта. Источником низкопотенциального тепла может служить грунт, скальная порода, озеро, река.
Во второй контур, где циркулирует хладагент, как и в бытовом холодильнике, встроены аппараты теплообменники — испаритель и конденсатор, а также устройства, которые меняют давление хладагента — распыляющий его в жидкой фазе дроссель (узкое калиброванное отверстие) и сжимающий его уже в газообразном состоянии компрессор.
В основе рабочего цикла Теплового насоса лежит обратный цикл Карно. Жидкий хладагент продавливается через дроссель, его давление падает, и он поступает в испаритель, где вскипает, отбирая тепло, поставляемое коллектором из окружающей среды. Далее газ, в который превратился хладагент, всасывается в компрессор, сжимается в нём повышая свою температуру на десятки градусов, выталкивается в конденсатор, где отдаёт тепло теплоносителю системы отопления. При этом газ охлаждается и конденсируется, превращаясь в жидкость, чтобы вновь подвергнуться разряжению в расширительном вентиле (дросселе) и вернуться в испаритель. После этого рабочий цикл начинается сначала.
В зимнее время тепловой насос переносит из окружающей среды «тепло», которое затем используется в системе отопления. Летом, наоборот, «холод» из скважины (7-9°C) переносится в помещение дома.
Принцип работы примерно такой же, как и зимой, только вместо радиаторов/тёплого пола используются фанкойлы. При пассивном охлаждении теплоноситель просто циркулирует между фанкойлами и скважиной т.е. холод из скважины напрямую поступает в систему кондиционирования (компрессор не работает). Если пассивного охлаждения не достаточно, включается компрессор теплового насоса, который дополнительно охлаждает теплоноситель.

Водяной тёплый пол и тепловой насос

Тепловой насос совмещённый с системой отопления основанной на водяном тёплом полу лучше всего подходят друг к другу. Технические характеристики тепловых насосов таковы, что в систему отопления теплоноситель подаётся с температурой не больше 55 0С, температура теплоносителя возвращающегося из системы отопления не должна превышать 50 °C. При использовании традиционных радиаторов необходим тщательный расчёт отопительных приборов. Для тёплого пола такой разницы в температуре вполне достаточно. При установке теплового насоса совмещённого с системой отопления в виде водяного тёплого пола энергия будет не только экономно производиться, но и экономно распределяться. Тепловой насос позволяет сэкономить до 80% энергоресурсов, по сравнению с использованием традиционных источников тепла, а тёплый пол экономит 10-15% энергии по сравнению с радиаторными системами отопления.
Источниками тепла для тепловых насосов могут быть грунт, вода, воздух. Все они аккумулируют солнечную энергию. В качестве теплового контура используются полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Теплоносителем является – 50% раствор этиленгликоля или этилового спирта.

Источники тепла

Грунт аккумулирует солнечную энергию. Эта энергия воспринимается грунтом либо непосредственно в форме солнечной радиации, либо косвенно, в форме тепла, получаемого от дождя или из воздуха и составляет в течение всего года 8–12 градусов. Грунт имеет свойство 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 высоким коэффициентом мощности (к. п. д.).

Земляной контур

При использовании в качестве источника тепла энергии грунта трубопровод, в котором циркулирует теплоноситель (антифриз), располагается горизонтально («в горизонте») на глубине 1-2м (на 20см ниже уровня промерзания грунта). Минимальное рекомендуемое расстояние между трубами должно составлять 1м.
При укладке теплового контура в землю желательно использовать участок с влажным грунтом, если же он сухой, контур надо сделать длиннее. Ориентировочная удельная тепловая мощность трубопровода уложенного в землю составляет 20-30Вт на 1м трубопровода т.е. для теплового насоса с производительностью 10кВТ необходимо уложить 350-450 метров теплового контура, для укладки которого хватит участка 20х20 кв.м.

Скважина

Если свободного участка для укладки теплового контура нет (придомовая территория уже облагорожена и нет желания её перекапывать) или в качестве источника используется скалистая порода, то тепловой контур, имеющий форму «U» опускается в скважину. Имеет смысл пробурить несколько не глубоких скважин – это возможно обойдётся дешевле, чем одна глубокая. Главное получить общую расчётную длину теплового контура.
Ориентировочная удельная тепловая мощность трубопровода уложенного в скважину составляет 50Вт на 1м. трубопровода т.е. для теплового насоса с производительностью 10кВТ необходима скважина/ны общей глубиной 200 метров .

Водоём

При использовании в качестве источника тепла энергию близлежащего водоёма или реки контур укладывается на дно. Этот вариант считается идеальным: преимущества такого метода – короткий тепловой контур, «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоёме зимой всегда положительная), высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом.
Ориентировочная удельная тепловая мощность трубопровода уложенного на дно водоёма или реки составляет 30Вт на 1м. трубопровода т.е. для теплового насоса с производительностью 10кВТ необходимо уложить в водоём тепловой контур длинной 300 метров .
Чтобы трубопровод не всплывал, на 1 метр погонный закрепляется примерно 5кг. груза.
Если тепла из внешнего контура всё же не достаточно для отопления в сильные морозы, практикуется эксплуатация насоса в паре с дополнительным генератором тепла (в таких случаях говорят об использовании бивалентной схемы отопления). Когда уличная температура опускается ниже расчётного уровня, в работу включается второй генератор тепла – им может быть ТЭН или любой котёл работающий на горючем.
Так же, чтоб облегчить работу теплового насоса в системе могут быть использованы солнечные гелиоколлекторы. Они так же как и тепловой насос экологичны, бесшумны, не требуют частого обслуживания, обладают высоким КПД.

Говоря о соотношении цена/качество/эффективность мы предлагаем:

- геотермальные тепловые насосы шведской фирмы NIBE и литовской фирмы SVEO

Каталог не является публичной афертой.

Цены уточнйте по телефону и сделайте запрос по эл.почте.