Что такое тепловой насос воздух-вода?

Что такое тепловой насос воздух-вода?

Тепловые насосы — это устройства, позволяющие использовать низкопотенциальную энергию окружающей среды (грунт, водоем или воздух) на нужды нагрева (отопление, горячее водоснабжение, подогрев воды в бассейнах и пр.) и охлаждения (холодоснабжение и кондиционирование). Идея, заложенная в работу теплового насоса, до гениальности проста. Природа насквозь пропитана энергией. Земля, вода, воздух, пески пустынь, скальные породы и даже льды Антарктиды являются накопителями и вторичными источниками, содержащими неиссякаемые запасы низкопотенциальной энергии. Все, что требуется — взять ее, привести к компактному виду и пустить в свои дома. Для этого и был создан тепловой насос (ТН).
Уникальность данного оборудования заключается в том, что в мире не существует мест, где оно не может быть использовано. Земля, вода, воздух присутствуют повсеместно, и тепловой насос всегда найдет себе «пищу».

На данной странице речь пойдет о тепловых насосах использующих тепловую энергию воздуха.

Даже самый холодный воздух содержит некоторое количество тепла

Из курса общей физики известно: «Тепло переходит от более нагретых тел к менее нагретым»

Тепловой насос был изобретен для обратного переноса тепла: от менее нагретых тел к более нагретым.

Как это происходит?

Чтобы понять принцип работы теплового насоса рассмотрим подробнее его работу и составные части.

Самый холодный

Тепловой насос — это холодильная машина, основными узлами которой являются:

  1. Компрессор (находится в наружном блоке)
  2. Конденсатор (внутренний теплообменник)
  3. Расширительный вентиль
  4. Испаритель (наружный теплообменник)

Принцип работы теплового насоса воздух-вода

  1. Газообразный хладагент (6 °С) поступает в компрессор сжатия.
  2. Компрессор используя электрическую энергию сжимает газообразный хладагент, при этом его давление и как следствие температура хладагента увеличиваются согласно универсального газового закона Менделеева—Клапейрона.
  3. Нагретый хладагент (85 °С) под высоким давлением поступает в конденсатор. В конденсаторе происходит передача тепла от нагретого хладгента теплоносителю (воздуху или воде, в зависимости от типа конденсатора). В результате хладагент охлаждается и происходит процесс конденсации (переход из газообразного состояния в жидкое).
  4. После конденсатора установлен расширительный вентиль. Функция расширительного вентиля — понизить давление хладагента. Вследствие понижения давления температура также падает.
  5. Пройдя через расширительный вентиль хладагент поступает в теплообменник, который расположен на улице (испаритель). В испарителе хладагент испаряется (переходит из жидкости в газ) либо проще сказать закипает. При этом температура кипения хладагента ниже температуры наружного воздуха (нормальная температура кипения фреона R22 при атмосферном давлении -40 °С). В процессе кипения фреон отбирает тепло наружного воздуха. Далее цикл происходит снова.

Проще говоря, компрессор работает не для выработки тепла, а для ее перемещения из улицы в помещение. Поэтому, затрачивая всего 1 кВт электрической мощности для вращения вала компрессора, мы получаем от 2 до 5 кВт тепла на конденсаторе (в зависимости от температуры наружного воздуха).

Сравнение работы теплового насоса с традиционным отопительным оборудованием

Сравнение

Принцип работы теплового насоса отличается от традиционных отопительных приборов, основанных на сжигании топлива или прямого преобразования электричества. В таких системах единица энергии превращается в неполную единицу тепла. С другой стороны тепловой насос, используя единицу электрической энергии, «перекачивает» от 2 до 5 единиц (кВт) тепла (в зависит от температуры наружного воздуха).

Таблица

Преимущества

Тепловые насосы «воздух-вода» характеризуются широким спектром преимуществ, требующих отдельного рассмотрения:

  • Высокая эффективность. КПД тепловых насосов «воздух-вода», если рассматривать соотношение между затраченной электроэнергией и энергией тепла, отданной отапливаемому помещению, составляет порядка 500%. Среднегодовой COP = 3,7…4,0.
  • Низкая стоимость. Отсутствие необходимости в дополнительном функциональном оборудовании и привлечения дорогостоящих технологий для установки, значительно снижают себестоимость систем «воздух-вода» и делают их наиболее доступными для широкого круга потребителей.
  • Возможность адаптации под любые объекты. Тепловые насосы подобного типа могут быть установлены в любом месте и адаптированы под любое здание. Не требуют согласования с контролирующими органами. Не требует изменений ландшафта и перепланировки зданий.
  • Совместимость, функциональность, эргономика. Тепловые насосы «воздух-вода» могут эффективно работать с любыми видами циркуляционных отопительных систем, а компактные размеры и современный продуманный дизайн позволяет гармонично вписать их в любое помещение.
  • Тепловые насосы «воздух-вода» функционируют бесшумно и абсолютно безопасны для экологии и человека, так как их работа не связана с взрывоопасными и токсичными веществами, открытым пламенем, выделением газа или дыма.
  • Простое и очень удобное управление. Высокая надежность решения позволяет использовать технологию более 10−15 лет. Нет огромных счетов за газ. Не нужно заготавливать дрова. Не нуждается в чистке котлов.

Окупается через 3−5 лет в отличии от котлов на жидком топливе. Вы начинаете экономить с первого дня эксплуатации.