Конструкция теплового насоса – основные элементы системы отопления
Отопление тепловыми насосами становится все более популярным. Это связано с экономичной эксплуатацией устройств, а также отсутствием выделения вредных веществ в атмосферу. Работа теплового насоса заключается в преобразовании тепловой энергии из возобновляемых источников энергии в полезное тепло (горячая вода и теплый воздух в помещении).
Тепловые насосы также могут использовать отработанное тепло:
отвод воздуха из отапливаемых помещений,
воздух из промышленных процессов.
Конструкция теплового насоса. В комплектацию теплового насоса входит:
нижний источник тепла,
тепловой насос,
верхний источник тепл (система перераспределения тепла или холода по помещениям).
Нижним источником тепла может быть:
воздух,
земля,
вода.
Около 75% тепловой энергии поступает из более низкого источника тепла. Остальные 25% — это привод (электричество, которое питает компрессор).
Рабочая среда, которая находится в контуре нагрева наземного нагревательного прибора, воздушного теплового насоса или водяного насоса, передает тепло от нижнего источника питания к верхнему.
Одно отопительное устройство может использоваться как для отопления, так и для охлаждения здания. В случае отопления помещения нижний источник тепла (например, для насоса воздух-вода это воздух) находится за пределами здания. Здание является более низким источником энергии. Оно отдает тепло нижнему источнику: воде, воздуху или земле.
Тепловой насос – схема установки
Принцип работы теплового насоса основан на физических реакциях. Они возникают благодаря основным элементам теплового насоса:
испаритель
компрессор
конденсатор
расширитель
Тепловой насос – описание и схема работы
Тепло существует даже при очень низких температурах. Это значит, что вы найдете его как в земле или холодном воздухе, так и в водоеме.
Тепло также может быть извлечено изо льда. Исключение составляет абсолютный ноль (-273,15°C). При такой температуре частицы вещества (атомы, ионы и другие частицы) не движутся. Также нет тепла.
Назначение теплового насоса заключается в транспортировке тепла из охладителя в более теплую область. Это стало возможным благодаря теплообменнику (он расположен в зоне холодного воздуха). Невозможно использовать низкотемпературные тепловые ресурсы без применения теплового насоса.
Как проще всего описать схему установки теплового насоса и ее работу?
Холодный хладагент (около -12°C) поступает в первый теплообменник (в данном случае в испаритель), где он повышает свою температуру примерно до -4°C (забирая тепло от более низкого источника энергии, температура которого составляет около 10°C). Это возможно потому, что среда имеет более низкую температуру, чем энергия из земли, воздуха или воды.
Затем хладагент испаряется и переходит в следующий теплообменник – компрессор. Он питается от электричества. Во время сжатия давление хладагента увеличивается с 1 до 14 бар. Кроме того, повышается его температура (до 90°С).
Полученный пар поступает в следующий теплообменник – конденсатор. Именно в нем происходит конденсация пара. Во время этого процесса выделяется тепло. В результате хладагент охлаждается до температуры около 60° C. В то же время он выделяет тепло в систему центрального отопления. Энергия может поставляться в:
полы с подогревом,
обогрев стен,
потолочное отопление,
традиционные радиаторы,
бытовую воду.
Использованный хладагент поступает в расширительный клапан в жидком виде. Его давление (с 14 бар до 1 бар) и температура (с 60°С до 12°С) снижены. Среда возвращается в первый теплообменник, испаритель. Затем цикл повторяется.
Полезно знать
В процессе изменения состояния среды требуется отвод или рассеивание тепла.
Температура, при которой изменяется состояние среды, зависит от давления.
Испарение 1 кг воды при атмосферном давлении требует более чем в пять раз больше тепла, чем при нагревании килограмма воды до 100°С.
Все холодильное оборудование является тепловыми насосами. Однако их работа противоположна работе отопительных приборов. Холодильные установки забирают тепло изнутри здания и отдают его наружу.
Производители тепловых насосов гарантируют, что отопительное оборудование работает эффективно. Это подтверждается тем, что из 1 кВт электроэнергии, необходимой для питания компрессора, вы получите около 5 кВт тепла. Для того чтобы максимально использовать потенциал отопительного устройства, оно должно быть адаптировано к техническим требованиям здания.