Тепловой насос

Тепловой насос

Тепловой насос — представляет из себя устройство, переносящее тепловую энергию от теплоотдатчика с низкой температурой (таким теплоотдатчиком могут служить грунт, грунтовые воды, воздух, скалистая порода и др.) к теплоприёмнику с высокой температурой. Можно представить тепловой насос, как кондиционер, работающий в "обратном направлении" - на нагрев.

Тепловой насос работает следующим образом: сначала хладагент испаряется в камере с низким давлением и температурой и конденсируется в камере с высоким давлением и температурой, осуществляя, таким образом, перенос энергии (тепла) от холодного тела к нагретому, то есть в направлении, в котором самопроизвольный теплообмен невозможен.

Для увеличения нажмите на изображение

По виду теплоносителя в контурах насосы можно разделить на несколько типов: «грунт—вода», «грунт—воздух», «вода—вода», «вода—воздух», «воздух—вода», «воздух—воздух».
Эффективность и выбор определённого источника тепловой энергии зависит от климатических условий.

Тепловой насос состоит из нескольких основных элементов: соединенные трубопроводом испаритель, компрессор, конденсатор и регулятор потока - дроссель, детандер или вихревую трубу. Схематично тепловой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров: в первом, внешнем, циркулирует теплоотдатчик (теплоноситель, собирающий теплоту окружающей среды), во втором — вещество, которое испаряется, отбирая теплоту теплоотдатчика, и конденсируется, отдавая теплоту теплоприемнику, в третьем — теплоприемник (вода в системах отопления и горячего водоснабжения здания).

Внешний контур (коллектор или зонд) представляет собой уложенный в землю или в воду полимерный трубопровод, в котором циркулирует незамерзающая жидкость — антифриз. Источником низкопотенциального тепла может служить грунт, скальная порода, озеро, река, море и даже выход теплого воздуха из системы вентиляции какого-либо промышленного предприятия.

Во второй контур, где циркулирует хладагент, как и в бытовом холодильнике, встроены теплообменники — испаритель и конденсатор, а также устройства, которые меняют давление хладагента — распыляющий его в жидкой фазе дроссель (узкое калиброванное отверстие) и сжимающий его уже в газообразном состоянии компрессор.

Жидкий хладагент продавливается через дроссель, его давление падает, и он поступает в испаритель, где вскипает, отбирая теплоту, поставляемую коллектором из окружающей среды. Далее газ, в который превратился хладагент, всасывается в компрессор, сжимается и, нагретый, выталкивается в конденсатор. Конденсатор является теплоотдающим узлом теплонасоса: здесь теплота принимается водой в системе отопительного контура. При этом газ охлаждается и конденсируется, чтобы вновь подвергнуться разряжению в расширительном вентиле и вернуться в испаритель. После этого рабочий цикл начинается сначала.