Тепловой насос — устройство для преобразования так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды (земли, воздуха, грунтовых вод) в тепловую энергию для отопления или пассивного охлаждения помещений. Это эффективный способ экономии топлива и одновременно экологически чистый способ производства тепла.
Обобщенная конструкция теплового насоса состоит из компрессора, теплового расширительного клапана, испарителя и конденсатора. Внутри системы из этих компонентов циркулирует теплоноситель (хладагент).
Принцип работы тепловых насосов
Любое тело с температурой выше абсолютного нуля обладает запасом тепловой энергии, которую и используют тепловые насосы как для нагревания, так и для охлаждения. Для нагревания применяется тот же тип термодинамического цикла, который используется в холодильниках, только в противоположном направлении — тепло берется из воздуха или грунта и посредством системы отопления высвобождается в нагреваемом помещении. Для повышения температуры пары хладагента сжимаются, чтобы температура была достаточной для отопления и подогрева воды.
Классификация тепловых насосов
В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на:
Компрессионные теплонасосы — приводятся в действие с помощью механической энергии (электричества или топлива).
Абсорбционные тепловые насосы — также используют в качестве источника энергии тепло (с помощью электричества или топлива).
В зависимости от источника тепла тепловые насосы делятся на:
1. Геотермальные тепловые насосы. Используют тепло земли, наземных или подземных грунтовых вод. В свою очередь бывают замкнутого и открытого типа.
1.1 Теплонасосы замкнутого типа бывают:
- Горизонтальные, в которых коллекторы располагаются горизонтально в грунте ниже глубины промерзания.
- Вертикальные, в которых коллекторы располагаются вертикально в скважинах глубиной до 200 м. Подходят для небольших участков.
- Водные, в которых коллекторы находятся в открытом водоеме ниже глубины промерзания воды.
- Тепловые насосы с непосредственным теплообменом, в которых хладагент с помощью помпы подается по медным трубкам, а теплообмен происходит напрямую через их стенки.
1.2 Теплонасосы открытого типа. Вода после прохождения по системе возвращается в землю.
2. Воздушные тепловые насосы. Используют в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии воздух — открытый (наружный или атмосферный) или отработанный вентиляционный.
3. Тепловые насосы, использующие производное (вторичное) тепло. В качестве источника тепла используется воздух, вода, канализационные стоки, тепло трубопровода центрального отопления.
КПД тепловых насосов
Для того чтобы тепловой насос считался эффективным, он должен отдавать энергии больше, чем потреблять. С учетом того, что вместе с электричеством для работы теплонасосы используют энергию воздуха или вода, нагретых солнцем или геотермальными процессами, которые являются бесплатными, соотношение потраченной и полученной энергии (коэффициент преобразования) будет больше 1.
Коэффициент преобразования обычно составляет от 1 до 5. У каждого теплонасоса он может меняться в зависимости от разницы температур входного и выходного контура, ландшафта, используемого источника тепла и хладагента, теплопотерь здания и проч.
Для выбора теплового насоса и расчетов в каждом конкретном случае следует обратиться к экспертам.
