Як працює тепловий насос: особливості конструкції та принцип роботи

news

Вартість опалювального сезону зростає з кожним роком незалежно від основного джерела енергії. Навіть природний газ, який домінує в Україні, став досить дорогим, щоб щомісяця бити за сімейним бюджетом. Бо опалювати приміщення, щоб це було і вигідно, і ефективно?

Вихід було знайдено кілька десятків років тому разом із винаходом теплонасосів. Опалення тепловим насосом дозволяє черпати енергію з природних джерел – землі, води або повітря – і витрачати її на обігрів приміщень та водопостачання у будинку. Докладніше про цей інноваційний пристрій читайте у статті нижче.

Що таке тепловий насос і як він працює?

Щоб було простіше уявити принцип роботи теплового насоса, порівняємо систему із звичайним побутовим холодильником. Згадайте: пристрій черпає тепло навіть із прохолодних продуктів та викидає його у зовнішнє середовище. Саме тому задня панель холодильника завжди тепла.

Схема роботи теплового насоса схожа, але має протилежний результат. Система (навіть узимку) черпає тепло з вулиці та використовує його для обігріву приміщень та води в будинку.

Щоб забрати і доставити тепло з вулиці в будинок, пристрій насоса має на увазі зовнішній контур — схему труб, заповнених теплоносієм, що незамерзає, і стикаються з джерелом тепла. Далі теплоносій прямує до насоса, віддає енергію внутрішньому контуру та повертається на вулицю за новою порцією тепла.

У пристрої насоса також є внутрішній контур – система трубок, заповнених холодоагентом, наприклад, фреоном. При контакті з теплоносієм із зовнішнього контуру, фреон закипає, випаровується і вирушає компресор вже у вигляді газу. Компресор стискає газ, через що він нагрівається до 80-90°C.

Далі гарячий газ потрапляє в колектор і конденсатор, де остигає, зріджується і при цьому передає своє тепло на теплообмінник, який розподіляє тепло між системами ОВіК в будинку. Рідкий фреон повертається на “старт”, де знову нагрівається від зовнішнього контуру і цикл знову повторюється.

Переваги теплового насоса в порівнянні з іншими системами опалення

  1. Універсальний: забезпечить будинок опаленням, гарячим водопостачанням, кондиціюванням;
  2. Екологічний: насос використовує природні відновлювані джерела тепла, які просто оточують вашу оселю. Як теплоносій використовується вода або еко-фреон, які також безпечні для вас та навколишнього середовища.
  3. Надвисокий коефіцієнт корисної дії: принцип дії теплового насоса дозволяє витрачати 1 кВт енергії на живлення агрегату, при цьому система виробляє до 5 кВт тепла для обігріву приміщень/води в будівлі;
  4. Не потрібні спеціальні дозволи на встановлення, як у випадку з газовим або твердопаливним котлом;
  5. Сучасна автоматика дозволить налаштувати добові ритми температури, а також контролювати все обладнання системи, в т.ч. бойлери, контури опалення, терморегулятори та ін.
  6. Термін експлуатації обладнання сягає 30-40 років, за умови щорічного обслуговування.

Схема робочого процесу теплового насосу

Фото із сайту: shop.alterair.ua/ru/

  1. Паркан тепла з вулиці за допомогою зовнішнього контуру. Залежно від типу системи, джерелом тепла виступає вода, повітря чи ґрунт;
  2. Передача тепла холодоагенту (фреону), через що той випаровується;
  3. Стиснення газу, від чого відбувається його нагрівання;
  4. Передача енергії холодоагенту через колектор, через що газ зріджується;
  5. Тепло розподіляється по будинку;
  6. Холодоагент та теплоносій повертаються на вихідні позиції, щоб повторити цикл заново.

Різновиди теплових насосів

Моделі теплових насосів насамперед розрізняють типом джерела енергії, з якого вони можуть черпати тепло. Так, бувають системи, які використовую відразу всі доступні джерела, проте частіше агрегати можна поділити на 3 групи:

1) Система «вода-вода»

Встановлення водяного насоса має на увазі ділянку доступ до води з постійною температурою навіть взимку. Найлегше її знайти на глибині 30+ метрів (для цього буриться свердловина). Якщо буріння свердловин неможливе, як джерело тепла для цього пристрою можна використовувати штучну/природну водойму, колодязь або резервуари для стічних вод або відходів життєдіяльності.

2) Геотермальні насоси

Найбільш надійними вважаються геотермальні системи, які черпають тепло надр землі. Установка має на увазі буріння глибоких свердловин або, якщо це неможливо, укладання системи труб горизонтально на ділянці. В останньому випадку ділянку можна використовувати тільки для відпочинку або висадки декоративних однорічних рослин.

3) Повітряні теплові насоси 

Ці пристрої найпопулярніші, адже принцип дії повітряного теплового насоса дозволяє встановлювати агрегат у квартирах чи котеджах без ділянки.

Однак повітря не може похвалитися такою ж стабільністю температури, як ґрунт та вода. Тому більшість з повітряних теплонасосів мають істотний недолік: система працює тільки за плюсової температури на вулиці, а це робить їх непридатними для опалення в північних областях країни.

Зауважимо, що зараз доступні до встановлення низькотемпературні системи, які черпають тепло при температурі -20, але вони на порядок дорожчі за звичайні повітряних теплонасосів.

0 Комментариев