Устройство и принцип работы теплового насоса

устройство теплового насоса

Принцип работы теплового насоса основан на процессах, обратных тем, что происходят в холодильных машинах, где от источника производится забор некоторого количества тепла, преобразуемого в холод с помощью специальных узлов.

Для этого конструкцией предусмотрен испаритель и конденсатор.

Так вот, если представить весь этот механизм, то действие насоса, вырабатывающего тепло, будет происходить с точностью до наоборот. Функции конденсатора и испарителя при этом взаимозаменяемы.

Содержание:

  1. Сфера применения
  2. Устройство и принцип работы
  3. Виды и их особенности
  4. Популярные бренды в России
  5. Аспекты подбора оборудования

Область применения

Учитывая довольно простой принцип работы насоса, неудивительно, что однажды человечество решило использовать эти процессы в целях получения источника тепла буквально из воздуха. А помимо этого в качестве источника может выступать также грунт и вода. Организация такой системы позволяет наладить безотказный механизм производства тепла без необходимости больших финансовых вложений, так как при использовании имеет место существенная экономия энергетических ресурсов (до 70%).

Принцип работы классического теплового насоса дает возможность организовать систему отопления, которая помимо реальной экономии отличается еще и высокой степенью эффективности. Так, принимая во внимание тот факт, что уровень теплоотдачи этим оборудованием весьма высок (от 35 до 62 градусов), можно утверждать, что с его помощью вполне можно организовать систему отопления любого типа.

Смотрим видео о сфере применении данного оборудования:

Все это дает возможность использовать принцип работы классического теплового насоса в разных областях: при строительстве новых и реконструкции уже действующих систем теплоснабжения; на очистных сооружениях, где производится забор тепла от сточных вод; в сельскохозяйственной сфере. Такое оборудование используется и в местности, которая удалена от центральных газопроводов. Однако помимо применения в системах отопления и горячего водоснабжения, оборудование этого рода используется также в оборудовании климат-контроля.

Особенности конструкции и функционирования

Схема работы

Схема работы насоса

Принцип действия теплового насоса основывается на цикле Карно. По большому счету весь процесс подразумевает использование тех же элементов, которые задействованы в конструкции холодильника, но каждый из них выполняет другую роль. Так, основные узлы механизма:

  • Конденсатор;
  • Испаритель;
  • Понижающий давление вентиль-дроссель;
  • Компрессор, ответственный за повышение давления.

Дополнительно к этому принцип действия классического теплового насоса подразумевает необходимость соединения всех узлов трубопроводом, по которому циркулирует хладагент.

устройство теплового насосаИменно это вещество под воздействием изменяющихся значений параметров (давления и температуры) переходит в газообразное или жидкое состояние (в зависимости от этапа выполнения процесса), являясь при этом проводником того самого тепла, которое добывается из источника посредством коллектора. На схеме показан весь процесс перехода полученного из источника тепла к потребителю.

Разновидности оборудования

В качестве источника, отдаваемого тепло, может выступать природные ресурсы: вода, почва, воздух. В зависимости от того, на использовании которого из них основан принцип действия классического теплового насоса, различают следующие виды такого оборудования:

  1. Виды и их использованиеГеотермальные системы подразумевают использование грунта или воды, причем может быть задействован как наземный, так и подземный источник грунтовых вод. Это исполнение встречается в следующих вариациях:
  • Замкнутые, которые не предполагают возврат природных ресурсов, в свою очередь, эта разновидность оборудования может также быть выполнена в нескольких вариациях (горизонтальные, вертикальные, водные и — непосредственного теплообмена);
  • Открытые – представляют собой систему с возможностью возврата природных ресурсов, в частности, воды.

Чаще всего используется тепловой насос замкнутый, принцип работы которого не требует одобрения законодательных органов, как, например, в случае с применением открытых систем, использующих грунтовые воды.

  1. Воздушные насосы. Логично предположить, что источником тепла в данном случае является воздушная среда.
  2. Оборудование, функционирующее на базе вторичного тепла, которое является побочным эффектом работы некоторого оборудования. Использование вторично произведенного тепла наиболее актуально для промышленных объектов.

Наиболее популярные в России теплонасосы

Когда подбирается тепловой насос, учитывается принцип действия такого оборудования. Если внедрение таких устройств на крупномасштабных объектах вполне оправданно, то до недавнего времени для индивидуального использования подобное оборудование не являлось наиболее подходящим. Однако некоторое время назад появились альтернативные источники теплоснабжения, которые вполне успешно можно применять на небольших объектах площадью до 200 кв. м. Речь идет о немецких устройствах для индивидуального теплоснабжения фирмы Stiebel Eltron.

 оборудование марки Danfoss

Продукция марки Danfoss

Вполне разумно подбирать устройство, по мере эксплуатации которого не придется решать вопрос, как разобрать тепловой насос для отопления с целью его ремонта. Поэтому нередко выбирается модель широко известного производителя – Danfoss. В его пользу свидетельствует наличие собственного производства комплектующих и научно-исследовательского центра. В ассортименте изделий также имеется эффективное устройство для обслуживания небольших коттеджей.

Критерии выбора и средняя стоимость

Основная задача, на которую следует ответить перед покупкой, сводится к определению уровня функциональности оборудования. А значит, решая вопрос, как выбрать тепловой насос, следует учесть не только возможность отопления помещения, но также и организацию горячего водоснабжения. Существуют исполнения, которые помимо прочего являются еще и частью системы климат-контроля. Раздумывая, как выбрать компрессионный тепловой насос, учитываются следующие характеристики:

  • Коэффициент преобразования энергии (СОР), который позволяет оценить уровень эффективность оборудования, выполняя сравнение значений температур первичного и вторичного контура теплообмена;
  • Чтобы не пришлось задумываться над тем, как разобрать компрессионный насос для отопления с целью его ремонта, желательно подбирать оборудование с достаточным уровнем производительности, этот параметр определяется характеристиками компрессора;
  • Значения мощностей (и номинальной, и тепловой);
  • Параметры среды, при которых хладагент закипает, дополнительно учитывается и разновидность этого газа;
  • Особенности системы, к которой подключается насосное устройство, важно, чтобы параметры первой соответствовали характеристикам второго;
  • Исполнение контроллера, для простоты лучше подбирать вариант, который будет производить управление системой в автономном режиме.

Таким образом, для того, чтобы получить полнофункциональный теплонасос, достаточно четко определить его основные задачи, а также соотнести параметры системы отопления или климат-контроля с теми, что определяют производительность и уровень эффективности такого оборудования.

Смотрим видео, мнения потребителей что выгодней:

Чтобы не пришлось через некоторое время решать вопрос, как разобрать компрессионный насос для отопления, следует хотя бы поверхностно разобраться в том, как именно функционирует такая техника. Это позволит избежать риска сбоев в работе оборудования при неправильной эксплуатации. Принцип действия и устройство насоса довольно просты, особенно, если сравнивать с функционированием доступного для каждого пользователя бытового прибора – холодильного аппарата.