Как работает тепловой насос для отопления дома: Принцип функционирования теплового насоса | Эйркул

Принцип функционирования теплового насоса | Эйркул

• Виды холодильного оборудования
• Обзор климатического оборудования
• Виды холодильных компрессоров
• Драйкулеры: назначение
• Программы обслуживания и ремонта компрессоров
• Назначение и сферы применения промышленных осушителей воздуха
• По каким характеристикам выбирать чиллер?
• Как работают теплообменники и на какие типы они делятся?
• Где и для каких задач используется щит управления?
• За счет чего работают тепловые насосы?
• Использование тепловых насосов для отопления
• Принцип работы теплового насоса
• Основные типы холодильных камер по функциональному назначению
• Полезная информация по выбору промышленного охладительного оборудования
• Какие признаки указывают на неисправность холодильного оборудования?
• Где применяются холодильные камеры?
• Винтовые компрессора Bitzer серии HSN– надежное и эффективное решение для холодоснабжения любого предприятия

Новости

12:04:2023

Новинка! Спиральные компрессоры ScrollTech

Предлагаем вашему вниманию новую линейку спиральных компрессоров ScrollTech

29:12:2022

Режим работы 30. 12.2022-09.01.2023

Тепловыми насосами называются агрегаты, которые обеспечивают передачу теплоэнергии от менее нагретых предметов к более нагретым и при этом увеличивают их температуру. Они стали чрезвычайно популярными в последние годы, поскольку позволяют получать дешевое тепло и при этом не загрязнять окружающую среду.

Оборудование включает такие элементы, как:

• компрессор, функционирующий от обычной электросети;
• конденсатор;
• испаритель;
• терморегулятор;
• капилляр;
• рабочая среда или хладагент, в качестве которого зачастую применяется фреон.

Принцип работы насосных изделий схож с функционалом кондиционеров, холодильников и прочей техники, способной переносить теплоэнергию из окружающей среды во внутрь помещений. Устройства поглощают тепло грунтовых вод, земли, воздуха.

1. Незамерзающая жидкость движется по внешнему контуру отопительной системы, забирает тепло из окружающей среды и подает его к насосу.
2. В испарителе происходит передача энергии фреону, который закипает и переходит в газообразное состояние.
3. Компрессор сжимает газ. Это способствует повышению его температуры.
4. При попадании в теплообменник (радиаторы, систему «теплый пол») газ отдает теплоэнергию внутреннему контуру отопления, остывает, снова превращается в жидкость, а затем возвращается в испаритель. Так завершается рабочий цикл.
5. Далее процесс повторяется по такому же принципу.

Проще говоря, устройства забирают теплоэнергию с улицы (снаружи) и направляют ее внутрь зданий, создавая там приятный микроклимат и обеспечивая оптимальные температурные показатели.

Принцип действия теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 16 февраля, 2020

Опубликовано автором

Принцип работы теплового насоса

Простейший тепловой насос был спроектирован еще в 1852 году и получил название «умножитель тепла». Лорд Кельвин открыл основополагающие принципы действия, которые легли в основу всего современного отопительного оборудования.

Согласно законам физики, тепло передается от нагретого тела к тому, что имеет меньшую температуру. Но, возможен обратный процесс, при условии использования для этого дополнительной энергии.

Немного позже был открыт принцип обратного цикла Карно. Вещество, при испарении, поглощает тепло, а после конденсации на поверхности, отдает его. Именно этот закон лежит в основе холодильников и кондиционеров. Низкотемпературный воздушный теплонасос работает как эти бытовые приборы, только в «обратную сторону».

Основной принцип теплового насоса заключается в аккумулировании низкотемпературного тепла при испарении и дальнейшей отдачи энергии при последующей конденсации. Этот процесс происходит без изменения температуры, если только рабочее тело не будет сжато механически, что приведет к повышению температуры.

Теплонасос функционирует как холодильник, только наоборот: холодильник переносит тепло изнутри во вне, в то время как тепловой насос переносит тепло из окружающей среды вовнутрь. Природное тепло теплоносителя (в роли которого выступает вода или рассол) передается к испарителю. Внутренний контур теплового насоса заполнен

хладагентом (рабочее вещество: фреон, аммиак, метан, пропан и др.), который, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает в конденсатор, где происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый конденсатор передает тепло в систему отопления.

Первичный контур теплового насоса состоит из элементов, участвующих в получении тепла из внешнего источника – например теплообменника, циркуляционного насоса рассола или воздушного вентилятора, а у водо-водяного теплового насоса еще и промежуточного теплообменника.

Вторичный контур включает в себя компоненты, необходимые для преобразования энергии и передачи ее потребителю.

Низкотемпературные воздушные тепловые насосы для отопления дома работают, используя тот же физический принцип, но с большей эффективностью. Как отопление осуществляется на практике?

• Любое, даже охлажденное тело, имеет потенциальную тепловую энергию. Даже при отрицательной температуре в воздухе содержится определенное количество тепла. При -15°С больше, чем при -25°С. При -5°С еще больше тепла находится в воздухе. Принцип работы воздушного теплового насоса позволяет извлечь то небольшое количество тепловой энергии, которое есть и в зимнее время года в воздухе, и передать его в помещение.
• В наружном блоке, установленном на улице, расположен змеевик с испарителем. Внутри контура циркулирует фреон – жидкость, которая свободно переходит в газообразное состояние и обратно. Фреон испаряют, при этом поглощается то тепло, которое есть в наружном воздухе даже при отрицательных температурах.
• Испарившийся газ поступает в компрессор, где создается высокое давление и где фреона нагревается.  Под давлением фреон разогревается и поступает в конденсатор, где он преобразуется в жидкость. При этом выделяется тепло, которое фреон получил при испарении во внешнем блоке от наружного воздуха.
• Фреон, по замкнутому контуру, обратно возвращается в испаритель, и цикл повторяется.

 

Режимы работы тепловых насосов

В зависимости от характера отопления и необходимости различных температур для отопления, существует выбор типа теплового насоса или его комбинации с другим теплогенератором. По режиму работы выделяют моновалентное, бивалентное и моноэнергетическое использование тепловых насосов:

• В моновалентном режиме эксплуатации тепловой насос является единственным источником тепла для помещения, включая отопление и горячее водоснабжение. Требуемая максимальная температура подачи в отопительную систему в данном случае должна быть немного ниже максимально возможной температуры подачи теплового насоса.
• В бивалентном режиме возможна эксплуатация со вторым теплогенератором как в полном параллельном режиме, так и частичном. В этом случае тепловой насос выступает как основной теплогенератор, а более высокую температуру системы отопления обеспечивает дополнительный пиковый котел.
• В моноэнергетическом режиме вторым теплогенератором выступает установка той же породы — электрическая, т.е. используется электронагревательный котел (или электронагревательная вставка).

Тепловые насосы имеют следующие преимущества по сравнению с традиционными видами отопления:

• Высокая эффективность . КПД теплового насоса составлет 300-700%, т.е. он поглощает в 3-7 раз меньше электрической энергии, чем выделяет тепла. Например, КПД насоса, представленного на рисунке, составляет 400%.
• Реверсивность. Тепловой насос может быть использован как кондиционер в летний сезон
• Экологичность. Cбережение невозобновляемых энергоресурсов и защита окружающей среды, в том числе и путем сокращения выбросов СО2 в атмосферу
• Надежность. минимум подвижных частей с высоким ресурсом работы, независимость от поставки топочного материала и его качества, защита от перебоев электроэнергии
• Долговечность. Cрок службы теплового насоса составляет 15-25 лет
• Безопасность. Не имеет открытого пламени, выхлопов,пожароопасных хранилищ для угля, дров, мазута или солярки; исключена утечка газа или разлив мазута

 

Эта статья прочитана 12100 раз(а)!

Продолжить чтение

• Виды тепловых насосов

  57

  Виды тепловых насосов Тепловые насосы в качестве первичного источника тепла используют экологически чистую природную энергию грунта, воды или воздуха (см.рис). Они также могут использовать и любое уходящее технологическое тепло. В зависимости от вида первичного источника тепла выделяют следующие виды тепловых…

• Тепловые насосы фирмы Nibe- описание, типы, особенности монтажа

  55

  Тепловые насосы Nibe NIBE Energy Systems (Швеция) — это лидер рынка теплового оборудования северо-европейских стран, Польши и Чехии. Специализируется на отоплении помещений используя геотермальные источники энергии, а так же на производстве бойлеров, водонагревателей, котлов и др. отопительной технике, качественной продаже…

• Тепловые насосы — типы и особенности

  53

  Тепловые насосы Основная масса тех кто ищет дешевое отопление, хотят приблизится по стоимости ежемесячных платежей к магистральному газу. Немаловажно и минимальное обслуживание системы отопления. Конкурентов геотермальному тепловому насосу в этом отношении нет. Воздушные ТН, газгольдеры, салярка и т. п. дороже…

Как работает тепловой насос – Будущее тепловых насосов – Анализ

МЭА (2022), Будущее тепловых насосов , МЭА, Париж https://www. iea.org/reports/the-future-of-heat-pumps, Лицензия: CC BY 4.0

• Поделиться в Твиттере Твиттер
• Поделиться на Facebook Facebook
• Поделиться в LinkedIn LinkedIn
• Поделиться по электронной почте Электронная почта
• Выложить в печать Распечатать

Скачать

Будущее тепловых насосовБудущее тепловых насосов

В тепловом насосе используется технология, аналогичная той, что используется в холодильнике или кондиционере. Он извлекает тепло1 из источника, такого как окружающий воздух, геотермальная энергия, хранящаяся в земле, или близлежащие источники воды или отработанное тепло завода. Затем он усиливает и передает тепло туда, где это необходимо. Поскольку большая часть тепла передается, а не вырабатывается, тепловые насосы намного эффективнее традиционных технологий отопления, таких как бойлеры или электрические нагреватели, и могут быть дешевле в эксплуатации.

Выход энергии в виде тепла обычно в несколько раз больше, чем требуется для питания теплового насоса, обычно в виде электричества. Например, коэффициент полезного действия (КПД) для типичного бытового теплового насоса составляет около четырех, т. е. выходная энергия в четыре раза превышает электроэнергию, используемую для его работы. Это делает текущие модели в 3-5 раз более энергоэффективными, чем газовые котлы. Тепловые насосы можно комбинировать с другими системами отопления, обычно газовыми, в гибридных конфигурациях.

Тепловой насос состоит из компрессора, который перемещает хладагент по холодильному циклу, и теплообменника, отбирающего тепло от источника. Затем тепло передается на радиатор через другой теплообменник. В зданиях тепло доставляется либо с помощью принудительной вентиляции, либо с помощью водяных систем, таких как радиаторы или полы с подогревом. Тепловые насосы могут быть подключены к баку для производства горячей санитарной воды или обеспечения гибкости гидравлических систем. Многие из тепловых насосов могут также обеспечивать охлаждение помещений летом в дополнение к удовлетворению потребностей в отоплении помещений зимой. В промышленности тепловые насосы используются для подачи горячего воздуха, воды или пара или для непосредственного нагрева материалов. Крупномасштабные тепловые насосы в коммерческих или промышленных целях или в сетях централизованного теплоснабжения требуют более высоких температур на входе, чем в жилых помещениях, которые могут быть получены за счет сбросного тепла промышленных процессов, центров обработки данных или сточных вод.

Принцип работы теплового насоса

Скачать картинкуСкачать картинку

Каталожные номера

1. Физически тепловая энергия присутствует всякий раз, когда температура выше абсолютного нуля (0 градусов Кельвина или -273 °C).

Физически тепловая энергия присутствует всякий раз, когда температура выше абсолютного нуля (при 0 Кельвинах или -273 °C).

Далее Обзор основных препятствий для ускорения развертывания тепловых насосов и соответствующих политических решений

ENERGY STAR Спросите экспертов | Продукты

Если вы хотите заменить систему кондиционирования воздуха или отопления в своем доме, вы можете подумать о тепловом насосе с воздушным источником. Эти продукты обеспечивают прохладу летом, как и стандартные кондиционеры, но также обеспечивают тепло зимой. Но как именно они делают и то, и другое?

Как работают тепловые насосы летом  

В летние месяцы тепловой насос работает так же, как обычный кондиционер. В стандартных кондиционерах используется хладагент для поглощения нежелательного тепла в вашем доме и передачи его в воздух снаружи. Это происходит путем изменения давления охлаждающей жидкости. При низком давлении хладагент легко поглощает любое тепло, имеющееся в воздухе, и испаряется из жидкого состояния в газообразное. При высоком давлении газообразный хладагент имеет более высокую энергию, чем наружный воздух, поэтому он передает тепло окружающему воздуху, а хладагент снова конденсируется в жидкость при охлаждении. Контролируя давление хладагента, кондиционер может отводить тепло из вашего дома даже в очень жаркие дни.

Как работают тепловые насосы зимой  

Тепловой насос использует тот же самый цикл «работы в обратном направлении» зимой, чтобы извлекать тепловую энергию извне и передавать ее в ваш дом. Даже когда на улице очень холодно, в воздухе все еще остается некоторое количество тепловой энергии. Поскольку наружный воздух обладает большей энергией, чем холодный хладагент низкого давления, хладагент поглощает это тепло и испаряется. Как и в цикле кондиционирования воздуха, газовый хладагент может находиться под давлением, что повышает температуру. Когда хладагент возвращается в ваш дом по трубопроводу, он используется для нагревания воздуха внутри, пока тепло не будет извлечено и не сконденсируется обратно в жидкость, после чего цикл продолжится.

Как тепловой насос экономит энергию?

Поскольку он перемещает тепло из одного места в другое, а не производит его, тепловой насос использует меньше энергии для обогрева вашего дома, чем обычная электрическая или газовая система. На самом деле, многие из них достаточно эффективны, чтобы получить маркировку ENERGY STAR. Если вы заменяете центральную систему кондиционирования воздуха, тепловые насосы могут работать с существующими воздуховодами в вашем доме или доступны в виде мини-сплит или «без воздуховодов», если в вашем доме нет воздуховодов.