Тепловой насос

Общие данные

Тепловой насос – это высокоэффективная система обогрева, при которой используется тепловая энергия окружающей среды. При этом используется тепловая энергия воздуха, воды или земли, и нагревается до заданного уровня. Обогрев происходит при помощи электроэнергии.

Сегодня, при расходе 1 киловатта электричества можно произвести от 4 до 8 киловатт тепла. Соотношение затраченной и полезной энергии называется коэффициентом полезного действия (КПД).

Пример:
Затраченная энергия = 2 KW
Полученная тепловая энергия = 16 KW
КПД = 8

Тепловой насос работает и при низкой температуре, даже при минусовой температуре, окружающей среды. Высококачественный тепловой насос работает даже при -15 C°, однако снижается эффективность производительности тепла. Чем выше исходная температура, например, температура воздуха, тем выше КПД.

Принцип действия теплового насоса

Принцип действия теплового насоса похож на принцип работы холодильника: в замкнутом пространстве циркулируют очищенная от фреонов жидкость так называемая рабочая среда. В процессе работы эта жидкость проходит несколько этапов: испарение, конденсация, разжижение, дроселирование. Чтобы лучше понять, как тепловой насос использует природное тепло, мы рассмотрим несколько простейших физических процессов.

1. Когда жидкость испаряется, она извлекает тепло из окружающей среды.

2. Если среда сжимается, её температура повышается. Как, например, велосипедный насос.

3. При низком давлении жидкость испаряется быстрее, чем при высоком давлении. Наглядный пример – в горах, при низком давлении, вода доходит до кипения при температуре намного ниже 100 градусов. Аналогичный процесс происходит при увеличении давления.

4. Также как и в пункте 1, пар отдает свое тепло при разжижении (конденсации).

Тепловой насос имеет «холодную» сторону – первичную сторону с низким давлением, (здесь тепло извлекается из окружающей среды) и «теплую» сторону – вторичную сторону с высоким давлением (здесь отдается получаемое тепло).

Круговой процесс начинается с первичной стороны. Здесь, в режиме низкого давления, рабочая среда имеет очень низкую температуру кипения, т.е. вода испаряется уже при очень низких температурах. Окружающая среда (например, воздух) имеет температуру, при которой испаряется рабочая жидкость. Рабочая среда извлекает тепло из воздуха (1). Температура воздуха при этом может быть даже ниже нуля.

Далее пары рабочей жидкости попадают в компрессор, здесь происходит сжатие. Аналогично принципу велосипедного насоса, здесь поднимается температура рабочей среды (2).

Теперь, рабочая жидкость (в подогретом состоянии) поступает во вторичную сторону. Здесь гораздо более высокое давление, чем на первичной стороне. Здесь, пар проходит через конденсатор. Температура сетевой воды ниже температуры конденсации рабочей жидкости, поэтому пар охлаждается и снова разжижается (3). При этом тепло рабочей жидкости выделяется в воду (4). Вода нагревается для последующего использования.

Рабочая жидкость расширяется за счет расширительного клапана, давление снижается, и она возвращается в испаритель. Круговой процесс завершен.