Этот высокотехнологичный и еще не сильно распространенный прибор используется для отопления и кондиционирования воздуха в помещении. Тепловой насос работает по принципу цикла Карно: в процессе механической работы термодинамическая система обменивается теплотой с двумя резервуарами, имеющими различающиеся температуры. Попросту говоря, он забирает тепло из воздуха, воды или земли и перенаправляет в дом. Что может быть проще и выгоднее?
Разновидности тепловых насосов
Тепловые насосы бывают разных типов:
- система грунт - вода (рассол - вода), использующая грунтовой зонд);
- система вода - вода (открытая система), использующая водяную скважину);
- система вода - воздух, использующая зонды или скважины;
- система воздух - воздух (кондиционер наоборот).
У каждого вида теплового насоса есть свои преимущества и недостатки, но если оценивать с точки зрения финансовой выгоды, наиболее привлекателен вариант воздух – воздух. Его комплектация наименее дорогая, и срок окупаемости - наименьший; такой теплонасос можно установить в уже построенном доме, причем бурение или прокладывание каких-либо сложных коммуникаций не потребуется.
Устройство теплового насоса
Внутренний контур тепловых насосов имеет следующие компоненты:
- конденсатор;
- капилляр;
- испаритель;
- электрический компрессор;
- терморегулятор;
- циркулирующий в системе газ, так называемый хладагент.
Принцип работы теплового насоса
Через капиллярное отверстие под большим давлением циркулирующее в системе химическое вещество быстро поступает в испаритель, а там, благодаря резкому уменьшению давления, начинается его испарение. В ходе этого процесса хладагент забирает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель в свою очередь забирает тепло у грунта или воды. Далее хладагент из испарителя вбирается в компрессор, сжимается, из-за этого его температура подскакивает, и он выталкивается в конденсатор, где отдает полученное тепло отопительному контуру. В результате понижения температуры хладагент переходит из газа обратно в жидкость. И все по новой.
Когда температура в помещении доходит до нужной отметки, срабатывает терморегулятор, останавливая тепловой насос. И система вновь начинает работать, когда температура в отопительном контуре опускается ниже запрограммированной нормы. Это есть обратный цикл Карно.
Важно отметить, что в данной системе не требуется никаких дополнительных охлаждающих устройств, поскольку каждый компонент насоса, нагревшись, быстро охлаждается, отдавая тепло дальше по цепочке.
Выходит, для отопления помещения высокопотенциальное тепло берется из рассеянной тепловой энергии земли, воды или воздуха. Около 75% отопительной энергии можно взять у природы и лишь 25% необходимо затратить для работы самого теплового насоса. Выгода налицо: владельцы тепловых насосов экономят 3/4 средств, которые при традиционных отопительных системах регулярно уходили бы на топливо, газ или электроэнергию.
Тепловые насосы могут использоваться не только для отопления помещений, а также для горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха. Но обязательным условием для последней функции является наличие в приборе реверсивного клапана для работы в обратном режиме.
Преимущества тепловых насосов
1. Повсеместное использование тепловых насосов. Во-первых, источник рассеянного тепла найдется в любом месте планеты. Если насчет воды можно еще поспорить, то земля и воздух уж точно! Везде тепловой насос найдет, от чего «подпитаться», чтобы затем эту «пищу» трансформировать в тепло для вашего дома. А во-вторых, тепловой насос может работать даже без электричества. Конечно, удобнее, когда все-таки есть «провода» для запуска компрессора. Но если все же их нет, можно выбрать модель насоса, в которой используются дизельный или бензиновый двигатель.
2. Экономность тепловых насосов. Тепловой насос использует полученную энергию намного эффективнее любых других обогревательных систем, работающих на топливе. Коэффициент полезного действия у него значительно превышает единицу. Помимо КПД есть более красноречивая величина - коэффициент преобразования тепла (или трансформации тепла). КПТ выражает отношение получаемого тепла к затраченной энергии. Например, КПТ, равный 4,5, означает, что, получив 1 кВт, тепловой насос выдаст 4,5 кВт мощности, таким образом, 3,5 кВт - достанутся нам совершенно бесплатно.
3. Безопасность тепловых насосов. Тепловой насос практически не взрыво- и пожароопасен, не более, чем любой бытовой прибор. Ведь при его работе не требуются топливо, открытый огонь, опасные газы, смеси и прочее. Взрываться там просто нечему, нельзя также угореть или отравиться. Ничто при работе насоса не нагревается так сильно, чтобы вызвать воспламенение горючих материалов. Остановка теплового насоса не приводит к его поломкам или замерзанию жидкостей.
4. Экологичность тепловых насосов. Озонобезопасность - за это качество «зеленые» особенно любят тепловые насосы. При его работе не сжигается никакое топливо, а значит, не выделяются ни углекислый газ, ни угарный газ, ни оксиды азота, серы или свинца, - в общем, вся та «химия», которая отравляет наш воздух, а затем оседает в почву и воду. Используемые тепловыми насосами в качестве хладагента фреоны безопасны и для человека, и для окружающей среды, поскольку не содержат хлоруглеродов.
5. Универсальность тепловых насосов. Работа теплового насоса реверсивна (обратима). Этот агрегат может не только согреть дом, но и, наоборот, забрать лишнее тепло, что отлично пригодится в жаркую погоду. Некоторые владельцы домов, отапливаемых тепловым насосом, еще больше увеличивают его КПД, подводя забранное из дома тепло к бассейну: дом охладился - бассейн подогрелся.
Особенности использования тепловых насосов
Чтобы тепловой насос служил вам максимально эффективно, нужно учесть:
- он оправдывает себя лишь в качественно утепленном здании, где теплопотери не превышают 100 Вт/м2. Чем теплее дом, тем больше выгода. В противном случае тепло, собранное на улице, туда же и уходит;
- экономия электроэнергии зависит от температур теплоносителей во входном и выходном контурах: чем больше их разница, тем меньше КПТ, а значит, и стоимость отопления возрастает. Поэтому выгоднее подключать тепловой насос к низкотемпературным системам отопления. Главным образом речь идет об обогреве от водяных полов или теплым воздухом: по медицинским требованиям их теплоноситель не должен нагреваться более 35°С.
