Тепловые насосы

tepl_ob4Одним их эффективных энергосберегающих способов, дающих возможность экономить органическое топливо, снижать загрязнение окружающей среды, удовлетворять нужды потребителей в технологическом тепле, является применение тепловых насосных технологий производства теплоты.

Тепловые насосные установки предназначены для отопления, снабжения горячей водой и кондиционирования. Они незаменимы, в случае, если объект находится на достаточно далеком расстоянии от магистрали централизованного теплоснабжения. Тепловые насосы могут устанавливаться в зданиях и сооружениях любого назначения, будь то жилые, общественные, производственно-бытовые, промышленные или другие помещения.

Тепловой насос — это в некотором смысле «холодильник наоборот». В обоих системах основными элементами являются испаритель, компрессор, конденсатор и дроссель (регулятор потока), которые соединены трубопроводом. В трубопроводе циркулирует хладагент — вещество, способное кипеть при низкой температуре и меняющее свое агрегатное состояние с газового, в одной части цикла, на жидкое — в другой. Различие в том, что в холодильнике главная роль отведена 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.

Тепловой насос представляет собой систему, которая преобразует низкопотенциальную возобновляемую энергию естественных источников теплоты в энергию более высокого использования потенциала, пригодную для практического использования.
В зависимости от источников отбора тепла (атмосферный воздух, вода естественных водоемов и сбросные воды систем охлаждения промышленного оборудования, сточные воды систем аэрации, грунт) различают несколько типов тепловых насосов.

Воздушные, где источником отбора тепла является воздух.

возд_

Воздушные тепловые насосы преобразуют энергию наружного или вытяжного воздуха для отопления, охлаждения, приготовления горячей воды и подогрева бассейнов.

В зависимости от особенностей конструкции воздушные тепловые насосы различают двух типов:
- тепловые насосы «воздух-вода», в отопительном контуре которых циркулирует жидкость;
- тепловые насосы «воздух-воздух», когда дом обогревается воздухом.

Воздушный тепловой насос состоит из двух контуров – внешнего, забирающего тепло, и внутреннего, в котором движется незамерзающая жидкость. Неотъемлемыми элементами теплового насоса «воздух-воздух» и «воздух-вода» являются конденсатор, компрессор, испаритель и редукционный клапан. Тепловой насос типа «воздух-воздух» передает тепло потребителю в результате передвижения в системе жидкости, нагретой теплом окружающей среды. Тепловой насос «воздух-вода» многократно усиливает тепло при помощи компрессора в процессе циркуляции, прежде чем оно достигнет отопительного контура. Но с понижением температуры до -25 °C эффективность данного отопительного оборудования начинает снижаться и возрастает потребление электроэнергии.

Отопительная система на базе теплового насоса типа «воздух-воздух» или «воздух-вода» более экономична и экологична, чем при использовании традиционных котлов. Эффективность и выбор этого источника тепловой энергии сильно зависят от климатических условий. Воздушный тепловой насос известен более в виде кондиционера, особенно в жарких районах. Для холодных районов наиболее актуален обогрев зимой. В сильные холода, когда мощности отопления тепловыми насосами недостаточно, включаются дополнителные источники теплоснабжения. Такую систему называют бивалентной.

Геотермальные (грунтовые) - используют тепло земли, надземных или подземных грунтовых вод.

геотерм_2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геотермальные тепловые насосы названы так потому, что для их работы нагревательным и охлаждающим элементом служит верхний слой земной коры. Это самые эффективное и самые дорогие тепловые насосные установки. Они извлекают тепло из земли с помощью вертикальных и горизонтальных коллекторов. Далее, внутри помещения, тепло распределяется системой водяного или воздушного отопления. Геотермальные тепловые насосы высокоэффективны, благодаря стабильной температуре земли на глубине нескольких метров, в любой сезон года. Существующая разность температур на поверхности земли и в ее глубине может помочь сделать жизнь человека более комфортной.

Геотермальному тепловому насосу не нужны ни градирни, ни выносные конденсаторы, ни газовые котлы, поскольку для нагрева или охлаждения воды используется природный цикл теплообмена, а температурный рабочий диапазон является естественным для окружающей среды. В один геотермальный контур можно включить параллельно несколько тепловых насосов, каждый из которых способен работать как на обогрев, так и на охлаждение независимо от соседних агрегатов. Это позволяет создавать несколько автономных температурных режимов в различных зонах, будь то отдельные помещения или зоны одной большой площади.

 

Водяные - источник тепла подземные воды и открытые водоемы.

 

водян_ Тепловые насосы с водным источником тепла используют энергию, накопленную в грунтовых поверхностных или морских водах. В этом случае необходимо пробурить в земле две скважины. Одну из них используют как источник воды, другую - для возврата использованной воды в землю. Главным условием для работы насоса является достаточное для работы количество и качество воды, а также разрешение на ее использование.
В теплый период накапливается достаточное количество тепловой энергии, которая сохраняется на протяжении длительного времени. Для того чтобы водяной тепловой насос работал эффективно, необходимо, чтобы температура источника была не ниже -1˚С.

Один из ключевых элементов водяных тепловых насосов – наружный контур, который укладывается на дне водоема. Во внешнем контуре – трубопроводе водяных тепловых насосов циркулирует теплоноситель, собирающий энергию водяного источника и передающий ее через теплообменник внутреннему контуру. Внутренний контур тепловых насосов «вода-вода» содержит незамерзающую жидкость (хладагент), которая, находясь в жидком состоянии, испаряется и проходит через компрессор. Здесь происходит процесс сжатия, при котором температура пара значительно повышается. В таком состоянии энергия передается водяным тепловым насосом непосредственно в систему отопления.

Тепловые насосы могут использовать тепло выпускаемого из помещения воздуха, при этом подогревать приточный воздух — рекуператоры.