Тепловой насос
– это устройство, которое нагревает воду в системе, сжимая
фреон, изначально подогретый от источника низкопотенциального тепла,
компрессором до 28 бар. Подвергаясь высокому давлению, газообразный
теплоноситель с изначальной температурой 5-10 °С; выделяет
большое количество тепла. Что позволяет прогреть теплоноситель системы
отопления до 50-60 °С, без применения традиционных видов
топлива. Поэтому считается, что тепловой насос обеспечивает
пользователя самым дешёвым теплом.
Цель статьи: сделать
обзор теплового насоса. Информация будет полезна тому, кто стремится
максимально сэкономить на отоплении и горячем водоснабжении
собственного дома.
Тепловой насос обогревает дом бесплатной энергией природы
В теории, отбор тепла возможен из воздуха, грунта, грунтовых вод,
сточных вод, открытых водоёмов. На практике – для большинства
случаев доказана целесообразность использования оборудования,
забирающего тепловую энергию из воздуха и грунта.
Самые популярные ТН под потребности СО и ГВС – геотермальные
(использующие тепло земли) устройства. Они выделяются наилучшими
эксплуатационными показателями в условиях тёплого и холодного климата,
в песчаном и глинистом грунте с разным уровнем грунтовых вод. Потому
что температура грунта ниже глубины промерзания почти не изменяется на
протяжении всего года.
- Тепловой насос — выход при нехватке выделенной
мощности электроэнергии.
Энергия тепла почти бесплатна, почему почти?
Электроэнергия все же тратится для перекачки тепла из окружающей среды
в теплоноситель и обратно. При затрате 2,5 кВт электроэнергии мы
получаем на выходе 7,5 – 10 кВт тепловой, экономия при этом
составляет ≈ 3 – 3,5 раза.
Принцип действия теплового насоса
Теплоноситель нагревается от низкотемпературного источника
(5…10 °С) тепла. Насос сжимает хладагент,
температура которого при этом повышается (50…60 °С)
и нагревает теплоноситель системы отопления или ГВС.
- В процессе работы ТН задействованы три тепловых контура:
- наружный (система с теплоносителем и циркуляционным
насосом);
- промежуточный (теплообменник, компрессор, конденсатор,
испаритель, дроссельный клапан);
- контур потребителя (циркуляционный насос, тёплый пол,
радиаторы; у ГВС – бак (бойлер), точки водоразбора).
Контур съёма тепловой энергии
- Грунт нагревает солевой раствор.
- Циркуляционный насос поднимает рассол в теплообменник.
- Раствор охлаждается хладагентом (фреоном) и возвращается в
грунт.
Теплообменник
- Жидкий фреон, испаряясь, забирает тепловую энергию у
рассола.
- Компрессор сжимает хладагент, его температура резко
повышается.
- В конденсаторе фреон через испаритель отдаёт энергию
теплоносителю отопительного контура и снова становится жидким.
- Остывший хладагент, через дроссельный клапан уходит к
первому теплообменнику.
Отопительный контур
- Подогретый теплоноситель отопительной системы подтягивается
циркуляционным насосом к рассеивающим элементам.
- Отдаёт тепловую энергию воздушной массе помещения.
- Остывший теплоноситель по обратной трубе возвращается к
промежуточному теплообменнику.
Основные характеристики тепловых насосов
|
Характеристики
|
Диапазон значений
|
Особенности
|
|
Тепловая мощность, кВт
|
До 8
|
Помещения площадью не более 80 – 100 м², при высоте
потолка не более 3 м.
|
|
8-25
|
Для одно уровневых дачных домов с потолком 2.5м, площадью от 50
м²; коттеджей для ПМЖ, до 260 м².
|
|
Свыше 25
|
Целесообразно рассматривать для 2-3 уровневых жилых домов
с потолками
2.7м; промышленных объектов – не более 150 м², при
высоте потолка в 3 и более.
|
|
Потребляемая мощность основного оборудования (предельное потребление
вспомогательных элементов) кВт/ч
|
От 2 (от 6)
|
Характеризует энергопотребление компрессора и циркуляционных насосов
(тэна).
|
|
Схема работы
|
Воздух-воздух
|
Трансформированная тепловая энергия воздуха передаётся в помещение
потоком прогретого воздуха через сплит-систему.
|
|
Воздух-вода
|
Энергия, снятая с пропущенного через прибор воздуха, передаётся
теплоносителю жидкостной отопительной системы.
|
|
Рассол-вода
|
Передачу тепловой энергии от возобновляемого источника выполняет
натриевый или кальциевый раствор.
|
|
Вода-вода
|
По магистрали открытого первичного контура грунтовые воды несут
тепловую энергию прямо к теплообменнику.
|
|
Температура теплоносителя на выходе, °С
|
55-70
|
Показатель важен для расчёта потерь на длинном отопительном контуре и
при организации дополнительной системы горячего теплоснабжения.
|
|
Сетевое напряжение, V
|
220, 380
|
Однофазные – потребляемая мощность не более 5.5 кВт, только
для стабильной (малонагруженной) бытовой сети; самые дешёвые
– только через стабилизатор. Если есть сеть 380 V,
то трёхфазные приборы предпочтительнее – больший диапазон
мощностей, меньше вероятность «просадить» сеть.
|
