Тепловые насосы. Принцип работы
Тепловой насос (ТН) — представляет собой агрегат для переназначения тепла от источника низко-потенциальной энергии к теплоносителям, имеющим повышенную температуру.
ТН имеет принцип работы похожий на обычный, бытовой холодильник, но холодильник вырабатывает холод с помощью изъятия тепла из контейнера испарительными веществами и конденсаторами в окружающую среду. Тепловой насос же, производит диаметрально-противоположный эффект вырабатывая тепло при помощи свойств конденсаторов (теплообменных аппаратов).
Чем же отличается ТН от обычных отопительных систем, к примеру, газового, бензинового, традиционного парового?
В первую очередь это дешевизна и практичность использования. Принцип работы насоса прост и понятен, а с управлением справится даже школьник.
Мы уже упоминали, что ТН – это тот же холодильник, только обратного действия. Чем уникальна такая технология, почему так популярна и экономична?
Используя всего один киловатт для питания основного компрессора, мы имеем около пяти, шести киловатт тепла. Гениально, не правда ли? Заметьте – это не коэффициент полезного действия, не характеристика агрегата. В отдельных случаях, тот же киловатт «отдает» и большее количество тепловой энергии.
Заметим, что насос изымает около 80% тепловой энергии буквально «из воздуха», тем более система не требует вытяжек, дымоотводов, смазываний и текущих технических ремонтов. Технология является инновационной, экологически чистой, безопасной и универсальной для всех типов современных строений, а принципы работы тепловых насосов постоянно совершенствуются.
Тепловой насос. Принцип работы
И так, какой принцип действия (работы) теплового насоса?
Используя альтернативу экологически чистых энергетических источников представляется возможность исключения кризисных явлений в энергетике Украины. Сегодня, ученые углубляются в изучение уже известных источников энергии (газов, минералов, нефтяных образований), но основным и многообещающим направлением является изучение энергии воды. Энергии, которая концентрируется в водах водоемов, рек, морей и океанов, в грунтах, выбросах и т. д.
Температурные пороги этих энергоносителей достаточно низкие (5–30°С). Чтобы использовать такую энергию осуществляется переназначение температурного порога на порядок выше (70 – 110°С). Именно такое переназначение возможно при помощи тепловых насосов, они же парокомпрессионные холодильные генераторы.
Чтобы более детально рассмотреть, как работает тепловой насос существует схема.
ТН напоминает замкнутую систему контуров, в которых циркулирует разного рода энергия: теплоносители извлекающие тепло из окружения, хладагенты – испарители и приемники тепла – вода основных систем отопления и водоснабжения.
Первый (наружный) контур - это интегрированный в земельный или водный «карман» трубопровод с антифриз жидкостью. Контур номер два представляет собой контейнер с хладагентом в который интегрированы теплообменивающие элементы –испарители, конденсаторы, регуляторы давления – дросселя и компрессоры.
Внутренний контур – контур три и есть вся система отопления и снабжения горячей водой.
Алгоритм работы теплового насоса заключается в продавливании хладагента через дроссельные заслонки с последующим падением давления, что приводит к его поступлению в испарительную камеру, кипению с последующим извлечением тепла из окружения при помощи коллектора.
Хладагент в газообразном состоянии засасывается компрессором, сжимается и выбрасывается в конденсатор при высоком температурном пороге. Теплоотдающим узлом ТН выступает конденсатор, именно тут вода принимает тепло и нагревается в третьем контуре – системе теплоснабжения.
В последствие, температура газов понижается и конденсируется для дальнейшего разряжения в вентиле и возврате в испарительную камеру. Цикл повторяется, снова и снова обеспечивая бесперебойное теплоснабжение.
Особенно выгодно использовать тепловые насосы, потому что в период летнего зноя есть возможность запустить агрегат в обратном порядке – кондиционирование.