Тепловой насос: назначение, конструкция и схема работы, преимущества и недостатки

Дата публикации: 30.09.2024

Содержание:

• Что такое тепловой насос
• Конструкция теплонасоса
• Как работает тепловой насос
• Классификация тепловых насосов
• Работа тепловых насосов типа «воздух-воздух» и «воздух-вода»
• Эксплуатация геотермального и акватермального тепловых насосов
• Преимущества и недостатки тепловых насосов для отопления
• Тепловые насосы ООО «Биоконд»

Для получения тепла в зимнее время можно использовать тепловой насос, принцип работы и назначение которого мы рассмотрим в данной статье. Вы узнаете, какие бывают тепловые насосы, как они работают, какие преимущества и недостатки имеют. На основе этой информации вы сможете выбрать подходящий вариант отопления для вашего помещения, а также выгоду от использования альтернативных источников отопления.

Что такое тепловой насос

Тепловой насос — это устройство, способное отбирать тепло у окружающего воздуха (иной среды) и переносить его в помещение для обогрева. Устройство работает по принципу холодильника, только вместо охлаждения нагревает теплоноситель.

Чтобы это стало возможным, требуется электроэнергия и замкнутый холодильный контур, по которому циркулирует хладагент. Обычно для этих целей в системах кондиционирования используется фреон R32 или R410A. Каждый из них отличается высокой удельной холодо- и теплопроизводительностью. Чем выше эти показатели, тем выше эффективность теплового насоса.

Конструкция теплонасоса

Стандартный тепловой насос состоит из следующих элементов:

• компрессор;
• теплообменники (испаритель и конденсатор);
• шкаф автоматики (плата управления);
• соединительный трубопровод;
• дросселирующее устройство (капилляр, терморегулирующий вентиль, электронный расширительный клапан);
• датчики температуры и давления.

Сама конструкция имеет достаточно большой размер и визуально похожа на внешний блок кондиционера, так как находится в защитном коробе.

Такая система отлично подойдет не только для частного дома, но и удовлетворения нужд крупных потребителей. Например, ими могут быть: медицинские учреждения, промышленные предприятия, производственные цеха, логистические компании, склады, музеи картинные галереи магазины, учебные заведения, центры обработки данных, овощехранилища и иные объекты с большой площадью, которым требуется определенные климатические условия с четко заданными параметрами температуры и влажности.

Как работает тепловой насос

Тепловой насос — это климатическое оборудование, направленное на охлаждение или обогрев помещения, в данном случае устройство будет брать тепло из внешней среды: грунтовых вод, земли, воздуха.

Работа данного вида оборудования основана на следующих принципах:

1. По внутреннему контуру системы перемещается хладагент. Он жидкий и не замерзает. Его задача — забирать тепло у окружающей среды и передавать его насосу.
2. В испарителе находится фреон, под воздействием тепла он закипает и становится газообразным.
3. Попадая в компрессор, газ подвергается сжатию, за счет которого его температура значительно повышается.
4. После этого газ направляется в теплообменник, где отдает высвободившееся тепло внутреннему контуру отопления, нагревая тем самым теплый пол или батареи. После остывания газ снова становится жидким и попадает в испаритель.

Этот цикл может повторяться бесконечное число раз пока работает компрессор. Для работы ему требуется электропитание.

Классификация тепловых насосов

По конструкции

• сплит-системы. Состоят из двух блоков — наружного и внутреннего. Первый находится снаружи обслуживаемого объекта, второй — внутри помещения. В наружном агрегате находятся компрессор, конденсатор, осевой вентилятор и другие элементы холодильного контура, во внутреннем — компоненты гидравлического контура, отвечающего за нагрев воды.
• моноблоки. Все элементы и холодильного, и гидравлического контуров находятся в одном корпусе.

По принципу работы

• насосы типа «воздух-воздух». Агрегаты используют в качестве источника тепла наружный воздух;
• тепловые насосы типа «воздух-вода». Устройства забирают тепло из окружающей среды и используют его для нагрева воды для отопления или ГВС.
• геотермальные тепловые насосы типа «земля-воздух». Источником тепла выступает грунт на глубине в несколько метров и более. Чем глубже проложена скважина, тем выше и стабильнее температура грунта;
• акватермальные насосы типа «вода-вода». Они используют тепло геотермальных для нагрева воды в системе отопления.

Работа тепловых насосов типа «воздух-воздух» и «воздух-вода»

Данные агрегаты являются энергоэффективными устройствами, не только обеспечивающими комфортный микроклимат, но и экономящими средства потребителей. Тепловые насосы используют тепловую энергию уличного воздуха для обогрева помещений и/или горячего водоснабжения. В последнем случае устройства типа «воздух-вода» комплектуются дополнительным резервуаром-накопителем. В нем находится вода, температура которой поддерживается на заданном пользователем уровне. Вода из этого бака расходуется на санитарные нужды потребителей. Вместо израсходованной доливается водопроводная вода, прошедшая предварительную обработку (водоподготовку).

Тепловые насосы типа «воздух-воздух» конструкционно схожи с обычными сплит-системами, но обладают расширенными температурными режимами эксплуатации и другими техническими возможностями. Такие установки пользуются большой популярностью благодаря относительно невысоким эксплуатационным и монтажным затратам, а также простоте эксплуатации. В агрегатах типа «воздух-вода» роль внутреннего блока выполняет фреоново-водяной теплообменник, нагревающий воду, которая подается в фанкойлы, теплые полы и радиаторы.

Эксплуатация геотермального и акватермального тепловых насосов

Для того чтобы отбирать тепло у грунта, строят теплообменник из труб, который может располагаться на значительной глубине. В качестве хладагента используется пропиленгликоль. Возможны и иные варианты, например спирт или водно-гликолевая смесь. Данные жидкости отбирают у грунта тепло и, как следствие, испаряются, после чего переносят его в конденсатор теплового насоса.

Далее принцип работы системы напоминает схему теплового насоса типа «воздух-вода». Газообразный хладагент всасывается компрессором, сжимается в нем и доводится до высокой температуры. Затем он нагнетается в конденсатор, где отдает свое тепло теплоносителю — воде. В результате хладагент конденсируется, то есть переходит в жидкое состояние и снова возвращается в находящийся в грунте испаритель.

Выделяют следующие типы аква- и геотермальных тепловых насосов:

• «вода-вода». Используется тепло наземной или подземной воды для нагрева воды в отопительной системе;
• «грунт-вода». Используется тепло земли или грунтовых вод для нагрева воды в отопительной системе;
• «грунт-воздух». Используется тепло земли или грунтовых вод для нагрева воздуха, циркулирующего в обслуживаемых помещениях.

Преимущества и недостатки тепловых насосов для отопления

Чтобы решить, подходит такой вариант для отопления  или нет, нужно взвесить все достоинства и недостатки каждой из систем. К положительным качествам можно отнести следующие:

• высокая энергоэффективность — затрачивая на работу 1 кВт электроэнергии, установка выдает 5 кВт тепла;
• можно сделать полностью независимой, если запитать от электро- или ветрогенератора, солнечных батарей, тогда вовсе не придется платить за коммунальные услуги; 
• несмотря на стоимость оборудования, его окупаемость составляет 8-10 лет; 
• универсальность — тепловой насос подходит не только для отопления, но и для охлаждения помещений, также он может греть воду;
• высокая безопасность;
• длительный срок службы;
• обслуживание требуется нечасто — система полностью герметична и при правильном монтаже она не требует каких-либо вмешательств в свою работу;
• не выделяет продуктов горения.
• для предприятий они удобны тем, что можно выбрать подходящий вариант по компоновке оборудования
• насосы могут обслуживать большую площадь
• низкая стоимость получаемой энергии

Минусы тепловых насосов могут зависеть от их классификации. Например, для геотермальных тепловых насосов имеет значение размер площади земельного участка, а для акватермальных — наличие водоема поблизости.

В зависимости от производителя климатического оборудования, минусы могут заключаться в завышенной стоимости или высоком уровне шума при работе теплового насоса, требующем отдельного изолированного помещения.

Наша компания может предложить выгодные для покупателей варианты,  отличающиеся   надежностью  и  подходящими техническими характеристиками.

Тепловые насосы ООО «Биоконд»

Компания «Биоконд» является поставщиком в Беларусь  известных во всем мире брендов тепловых насосов с гарантией от прямого производителя. Обращаясь к нам, вы получаете высококлассную технику для решения проблемы теплоснабжения и горячего водоснабжения на объектах широкого спектра назначения, таких как производственные предприятия, гостиницы, рестораны и офисы, но наилучшим образом подходящим для загородных коттеджей.