Тепловые насосы: преимущества, типы, принцип работы

В последние годы в западных и европейский странах для обогрева и кондиционирования различных зданий и сооружений используются тепловые насосы. Для украинского потребителя данное оборудование сравнительно новое, еще не привычное. Поэтому и продажи его в нашей стране пока находятся на сравнительно невысоком уровне. Хотя интерес к этому энергоэффективному отопительному оборудованию растет с каждым годом.

Преимущества тепловых насосов

Тепловой насос - это устройство, позволяющее использовать энергию природы для отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования, вентиляции любого здания - частного дома, коммерческого или промышленного объекта, снижая к минимуму эксплуатационные затраты на их содержание.

Схема действия теплового насоса во многом похожа на работу обычного холодильника или кондиционера. Главное отличие  -  в его способности одинаково эффективно работать как на подогрев, так и на охлаждение. При этом используется один и тот же базовый цикл охлаждения.  В качестве источника  тепла такие установки используют окружающую среду - воздух, воду, грунт и т.д.

В настоящее время тепловые насосы считаются  самым экономичным оборудованием для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования.

При этом, современные тепловые насосы отличаются еще целым рядом преимуществ:

- энергоэффективность,

- низкие эксплуатационные затраты,

- универсальность (способность работать как на охлаждение, так и на обогрев),

- безопасность,

- длительный срок эксплуатации (до 50 лет),

- минимальный контроль со стороны пользователя и т.д.

Тепловые насосы можно устанавливать для обогрева и кондиционирования воздуха, как в частных домах, так и в коммерческих или промышленных объектах.

Специалисты классифицируют тепловые насосы  на несколько типов.

В зависимости от принципа работы теплового насоса выделяют компрессионные и абсорбционные тепловые насосы. .

В зависимости от источника тепла, тепловые насосы бывают геотермальные (горизонтальные, вертикальные, водные), для которых источником тепла являются земля и вода, и воздушные, источником тепла для них является воздух.

Тепловые насосы вода-вода

Основной особенностью такого оборудования является работа только с жидкими средами – с грунтовыми водами, откуда берется тепловая энергия, и со средой-теплоносителем.

Эти устройства отличаются высокой энергетической эффективностью и могут с успехом заменять сразу три типа оборудования: отопительные приборы, кондиционеры и системы горячего водоснабжения.

Тепловые насосы вода-вода имеют достаточно простую конструкцию, объясняющую их принцип действия. Главными конструктивными элементами в таких устройствах считаются испаритель, конденсатор, компрессор и дроссель.

Вода по трубкам испарителя проникает внутрь устройства из грунтовых вод. Температура таких вод, как правило, составляет от 8 до 10°C тепла. Продвигаясь дальше, жидкая среда задействует хладагент, который расположен между трубками: при контакте с трубками, где температура достаточно высока, часть хладагента начинает закипать, отбирая энергию у грунтовых вод.

Уже охлажденная вода сливается в другую скважину, а испаренный хладагент всасывается в компрессор, где постепенно сжимается и выталкивается в конденсатор. Температура фреона составляет порядка 70-80°C тепла: энергия этого тепла передается жидкому теплоносителю в системе отопления. Это и вызывает нагрев воды.

Отработанный хладагент постепенно стекает на дно конденсатора, где под воздействием перепадов давления, возвращается на свои исходные позиции - в испаритель

Согласно проведенным исследованиям, установка и эксплуатация теплонасоса вода-вода примерно в 1, 5 раза выгоднее, чем устройство и работа даже самой эффективной газовой котельной. Кроме того, тепловые насосы примерно в 3-4 раза выгоднее работающих электрических котлов.

В среднем, годовая экономия тепловых насосов, использующих и в качестве теплоносителя, и в качестве источника энергии жидкости, составляет около 1000 – 1600 кВт при средней мощности оборудования 4-5 кВт.

Тепловой насос воздух-вода

Тепловые насосы воздух-вода - современные устройства, принцип действия которых основан на заборе тепловой энергии из окружающего воздуха и на трансформации этой энергии в тепло, передаваемое теплоносителю. В данном случае теплоносителем выступает вода.

Любой тепловой насос, используемый в качестве источника тепловой энергии воздух, а в качестве теплоносителя – воду, состоит из двух блоков – внутреннего и наружного.

Принцип действия такого насосного оборудования схож с работой простого кондиционера. Но есть два существенных отличия между насосами и кондиционерами: тепловые насосы ориентированы на прогрев теплоносителя, а не воздуха в помещениях, а также могут работать как автономные системы горячего водоснабжения.

Тепловой насос для отопления воздух-вода работает следующим образом:

- забирает тепловую энергию из поступающего снаружи воздуха;

- прогревает ее до заданной температуры;

- отдает нагретую тепловую энергию теплоносителю, в данном случае – воде;

- выделяет побочную энергию после охлаждения фреона.

Область применения теплонасосов воздух-вода достаточно широка. Чаще всего насосное оборудование используется:

- как резервное устройство, оснащенное гидравлическим блоком и наружным модулем;

- как основное оборудование, ориентированное на эффективное отопление и горячее водоснабжение индивидуальных жилых (и не только жилых) строений общей площадью не более 150-170 кв. м.

Установка инверторного теплового насоса воздух-вода отличается своей простотой и экономичностью.  

Все, что для этого нужно – смонтировать в соответствии с требованиями производителя наружный и внутренний блоки, а также провести всю систему отопления и горячего водоснабжения. Никаких дополнительных работ в виде бурения скважин, прокладки труб в грунте не потребуется.

Тепловой насос воздух-воздух

Тепловой насос воздух-воздух - самое простое, универсальное и эффективное оборудование, предназначенное для обогрева помещений – промышленных или жилых.

Принцип работы насосного оборудования основан на использовании потенциала воздуха в атмосфере и на отоплении помещений.

Работа теплонасоса воздух-воздух  во многом напоминает работу кондиционера, правда, функционирующего в обратную сторону. Так, насосное оборудование отбирает тепло у более холодного воздуха, после чего направляет его в системы для обогрева помещений.

Принцип работы основан на способности хладагента, входящего в структуру теплового насосного оборудования, снижать температуру воздуха при расширении. Значение этой температуры становится ниже значений температуры окружающей среды, что и приводит к выбросу и отбору тепловой энергии.

Последующее сжатие направлено на резкое повышение температуры хладагента, благодаря чему и создаются подходящие условия для передачи отобранной тепловой энергии теплоносителю.

Естественно, что циклы охлаждения температуры, забора тепловой энергии и ее передаче теплоносителю постоянно повторяются, что и обеспечивает регулярный и эффективный обогрев помещений.

Список преимуществ тепловых насосов, работающих по принципу воздух-воздух сводится к ряду параметров:

- Универсальность. Такие системы в холодное время года могут использоваться для обогрева помещений, в теплое время года – для кондиционирования воздуха и вне зависимости от времени года – для обеспечения горячего водоснабжения;

- Простота монтажа. Для установки систем не нужно бурить скважины, прокладывать трубы, укладывать теплообменное оборудование на дно водоема. Процедура монтажа оборудования не сложнее установки обычного кондиционера.

- Высокая теплоотдача.

В своих отзывах о тепловом насосе воздух-воздух покупатели говорят о высокой производительности и достаточно высокой эффективности оборудования.  Нередко упоминается и многофункциональность устройств, которые позволяют заменить не только отопительные установки для обогрева помещения, но и колонки, и другие приспособления, предназначенные для обеспечения горячего водоснабжения.

В настоящее время современные тепловые насосы достаточно дорогие, особенно для нашего отечественного потребителя. Однако, стоит отметить, что с учетом существенной экономии энергии окупаются они быстро, всего за несколько лет. Но если взять во внимание  постоянное подорожание энергоресурсов, то тепловой насос может стать наилучшим вкладом в будущее.

 Источник: www.budport.com.ua