Расходно-напорные характеристики разных видов тепловых насосов

О получении тепла из воздуха, грунта или воды человечество задумывалось еще в 19 веке. Прототипом оборудования, в последнее время вытесняющего с рынка традиционные способы обогрева помещения при помощи печей и котлов, стало приспособление, смонтированное немецким ученым Клеменсом Оскаром Ватеркотте для отопления собственного домовладения. Принцип действия системы заключался в использовании тепла из грунта.

Тепловой насос, как система трансформации энергии

Любой теплонасос — это система, которая используется для переноса тепловой энергии от одного источника к другому. Использование тепловых насосов позволяет достичь экономии теплоносителей. В результате потребитель получает комфортную температуру воздуха в доме при низких затратах на приобретение ресурса для изготовления тепла.

Современные тепловые насосы являются наиболее востребованными системами отопления, и полностью превосходят по всем показателям традиционные способы.

На территории постсоветского пространства тепловые насосы стали интересны населению не так давно. Качественные агрегаты позволяют быстро нагреть воздух в доме и при этом использовать минимум ресурсов. В условиях высокой стоимости угля и газа, получение тепла из природных богатств – отличный способ экономии семейного бюджета.

Принцип классификации теплонасосов

Работа любого теплового насоса основана на использовании внешней энергии. Она может быть механической, электрической, химической и т. д. , и поэтому условием для продуктивной работы устройства является наличие источника энергии, тепло которого будет потребляться для обеспечения процесса кипения рабочего тела в испарителе.

Основными характеристиками, позволяющими классифицировать тепловые насосы, являются:

•  способ передачи тепла;
• источники;
• типы входных и выходных контуров.

При условии правильной оценки потребностей и сопоставления их с возможностями, окупаемость системы теплоснабжения дома или коттеджа вне зависимости от источника тепла составляет не более 6 лет, а срок безаварийной работы до капитального ремонта – не менее 20 лет.

Технические данные тепловых насосов: главные отличия

Принцип работы всех разновидностей тепловых насосов – трансформация энергии, излучаемой источником. Получать тепло для отопления домов можно из:

• воздуха;
•  воды;
• грунта.

По типу источника тепла насосы подразделяются на геотермальные (использующие тепло почвы или подземных вод) и воздушные. В отдельную группу можно выделить тепловые насосы, использующие вторичное тепло, которое требует утилизации. Это может быть побочный продукт технологического процесса или сточные воды.

На сегодняшний день тепловые насосы принято оценивать по способу передачи энергии. Различают:

•  компрессионные;
• электро-компрессионные;
• сорбционные;
• абсорбционные насосы.

Каждая разновидность имеет ряд отличительных характеристик, которые следует учитывать при подборе теплонасоса для дома.

Компрессионные и электро-компрессионные

Компрессионные тепловые насосы представляют собой устройство, способное заставить двигаться воздух от более низкой температуры к высокой. Оборудование такого типа всегда приводится в действие при помощи механической или электроэнергии. В качестве источника для выработки тепла могут использоваться техногенные источники (бытовые отходы или побочные продукты производственных процессов).

Простейшим агрегатом, способным превращать в тепло энергию воздуха считается кондиционер. Отличительной особенностью работы компрессионных и электро-компрессионных насосов считается отсутствие выработки углекислого газа.

Сорбционные или абсорбционные

Принципиальным отличием этих видов тепловых насосов является то, что абсорбционные конструкции имеют термический компрессор, заполненный хладагентом. Вещество в нем двигается под давлением и, испаряясь при невысокой температуре, забирает энергию из окружающей среды и передает ее на теплообменник.

Термический компрессор потребляет тепло, вырабатывающееся в процессе горения газов, но при необходимости оборудование может продуктивно работать на любом другом источнике, способном выделять энергию длительное время.

Применение в быту тепловых насосов

Выбор теплового насоса зависит от потребностей и имеющихся ресурсов. Источник получения энергии напрямую влияет на выбор типа входных и выходных контуров, среди которых:

1. Вода-вода. Работа устройства основана на принципах термодинамики. Вода, перемещающаяся в замкнутом контуре, меняет свое состояние, и тем самым вырабатывает или отдает тепло.
2. Воздух-вода. Принцип работы оборудования основан на сжатии воздуха и передаче его тепла под давлением воде, посредством теплообменника.
3. Воздух-воздух. Источником выработки тепла является воздух. Он же становится и теплоносителем. В теплое время года система может работать на охлаждение помещения.
4. Грунт-вода. Принцип работы такого насоса основан на отборе естественной теплоты почвы и использовании ее для нагрева воды или воздуха. При монтаже требуется утепление наружных участков контуров, для чего используется напыление.

Правильно подобранное оборудование для отопления, качественное напыление и расчет рабочей площади теплообменника помещения дает возможность создавать комфортную температуру воздуха в помещении при значительном уменьшении затрат на приобретение источника энергии.