энергосберегающие технологии

Тепловые насосы

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос – устройство, которое позволяет использовать низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды (земля, воздух, вода) для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования Вашего дома.

С точки зрения термодинамики тепловой насос работает по аналогии с обычным холодильником, только наоборот: отбирает тепло, подогревает и передает его в дом. Таким образом, можно сказать, что тепловой насос – холодильная машина.

Тепловой насос работает без использования углеводородного топлива, не имеет вредных выбросов и не загрязняет окружающую среду.

История.

Еще в 1852 году выдающийся британский физик и инженер Уильям Томсон Кельвин разработал концепцию тепловых насосов. Он утверждал, что холодильные машины могут с успехом применяться для обогрева жилья, а затраты потребляемой энергии могут быть ниже, чем затраты при сжигании дров или угля. Однако, потребовалось еще около 100 лет, чтобы тепловые насосы начали широко использоваться в быту. Первый бум в применении тепловых насосов произошел после нефтяного кризиса в 1970 году, но после стабилизации цен на нефть в 80-ые годы, применение тепловых насосов замедлилось. На сегодняшний день тепловые насосы прочно вошли в наш обиход и их популярность растет с каждым днем.

Принцип работы.

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы на примере геотермального теплового насоса. Внутри внешнего контура, под действием циркуляционного насоса, перемещается незамерзающая жидкость (антифриз), которая отбирает тепло из грунта и, проходя через теплообменник теплового насоса (испаритель), отдает часть тепловой энергии во внутренний контур теплового насоса. Во внутреннем контуре теплового насоса циркулирует хладагент — вещество с  низкой температурой кипения. Проходя через испаритель, хладагент закипает и превращается в газ, после чего поступает в компрессор, где сжимается до высокого давления. Как известно процесс сжатия сопровождается выделением тепла, вследствие чего происходит повышение температуры газа.  Далее разогретый хладагент поступает в другой теплообменник теплового насоса (конденсатор), где происходит передача тепла в систему теплоснабжения здания, при этом хладагент переходит в жидкое состояние. После конденсатора, охлажденный хладагент проходя через расширительный клапан поступает к испарителю и цикл повторяется.

Виды тепловых насосов.

Наиболее распространённая классификация тепловых насосов – по типу источника низкопотенциальной энергии:

грунтовые;

воздушные;

водяные.

По виду теплоносителя во внешнем и внутреннем контурах: грунт-вода, вода-вода, воздух-вода, грунт-воздух, вода-воздух, воздух-воздух.

Эффективность.

В процессе работы тепловой насос  потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии к потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты; англ. COP — сокр. от coefficient of performance) и служит показателем эффективности теплового насоса. Т.е. если в паспорте теплового насоса написано, что СОР = 4, то это означает, что израсходовав 1 кВт электроэнергии, мы получим 4 кВт тепловой мощности, из которых 3 кВт тепла нам даст природа.

Эффективность

Чем меньше разница температуры теплоносителя в контуре теплового насоса и отопительном контуре, тем больше СОР. Поэтому наиболее эффективным вариантом отопления помещений тепловым насосом, является организация низкотемпературных систем отопления, с температурой теплоносителя 35-40 градусов Цельсия. К таким системам относятся водяной теплый пол, воздушное отопление фанкойлами.

Преимущества и недостатки.

Экономичность – главное преимущество тепловых насосов. Так как количество полученного тепла в 4 раза превышает расход электроэнергии, необходимой для работы оборудования, а система отопления на базе теплового насоса полностью автономна и практически не требует эксплуатационных затрат, то с полной уверенностью можно утверждать, что тепловой насос, является самым экономичным источником энергии на сегодняшний день.

Кондиционирование. Ещё одним немаловажным преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом.

Экологичность. Тепловой насос не только экономит деньги, но и заботится о Вашем здоровье, т.к. не сжигает углеводородное топливо, а значит, не образуются вредные вещества типа CO, СO2, NOх, SO2, PbO2.

Безопасность. Тепловые насосы оснащены самыми современными системами автоматизации и контроля основных параметров работы, а отсутствие горючего топлива, открытого огня и выбросов продуктов горения делает их взрыво- пожаробезопасными.

К недостаткам, следует отнести высокую стоимость устанавливаемого оборудования и необходимость сложного монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров для грунтовых и водяных тепловых насосов.

Следует отметить, что важной особенностью системы тепло- холодоснабжения с применением теплового насоса, является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования и окупаемости.

FacebookLinkedInTwitterVKGoogle+Share