Как работает тепловой насос для отопления дома – геотермальный, водяной, воздушный

Как работает тепловой насос для отопления дома? Почему он может выдавать больше тепла, чем потреблять электроэнергии? Чем отличаются грунтовые, воздушные и водяные тепловые насосы?

Из этой статьи вы узнаете откуда берут тепло или холод тепловые насосы разных типов. Мы расскажем в чем их основные отличия, преимущества и недостатки.

Принцип работы

Надо попытаться вспомнить, как функционирует холодильный агрегат. В таком оборудование сначала испаряется рабочие жидкости, после чего возвращается оптимальное количество холода. Далее – происходит конденсация, что позволяет выработать энергию.

При достижении определенной отметки тепло перемещается в теплоноситель и распределяется по всему помещению. В качестве теплоносителя могут выступать:

  • Воздух;
  • Вода;
  • Антифриз;
  • Смеси с высокой температурой кипения (собственно. теплоносители).

Отличием такого устройства от обычного холодильного агрегата является возможность функционировать в более широком диапазоне температур. Процесс управления осуществляется специальными регуляторами.

В случае, когда температура повысилась до критической отметки, оборудование отключается. Если этот показатель падает – прибор вновь включается. Таким образом, всегда поддерживается оптимальная температура.

По сути, холодильник, кондиционер и тепловой насос – это схожие по принципу работы устройства. Суть работы заключается не в производстве, а в переносе тепловой энергии. Соответственно, можно говорить о высокой эффективности устройства.

Важно!
Далее в статье могут употребляться слова: хладагент, теплоноситель, фреон. По сути, это одни и те же вещества. Которые могут выполнять разные функции.
Тепловые насосы

Тепловые насосы для отопления дома отличаются не только мощностью, но и тем, откуда они черпают тепло.

Схема функционирования грунтового теплового насоса

Суть работы оборудования сводиться к преобразованию температуры с 0-5°С до 30-55 градусов Цельсия. Подробно схема имеет следующий вид:

  1. Неглубоко в грунте монтируется трубопровод (второй вариант – бурение вертикальных скважин). Главное учитывать тот факт, что на уровне установки трубопровода всегда должна присутствовать плюсовая температура.
  2. Присоединяется второй трубопровод, внутри которого присутствует хладагент. Необходимо создать оптимальный уровень давления, что приведет к вскипанию хладагента даже при минимальном поднятии температуры.
  3. Пары хладагента выкачиваются, используя компрессор. Также устройство способствует существенному повышению давления в магистрали. Как следствие, повышается температура теплоносителя.
  4. В конденсатор направляются пары охлаждающего вещества, после чего состояние жидкости меняется. Процесс сопровождается выделением тепловой энергии.
  5. Системой теплоснабжения поглощается исходящая из конденсата энергия. Теперь охлаждаемое вещество перемещается по дросселю и в конечном итоге попадает обратно в испаритель.
Читайте также:  Воздушный тепловой насос: принцип работы, конструкция, эффективность

Тепловой насос для отопления дома – выгодное решение. Проведя определенные подсчеты можно понять, что КПД составляет примерно 400-500%.

Схема работы грунтового теплового насоса

На иллюстрации схематически показан цикл работы грунтового (геотермального) теплового насоса

Воздушные тепловые насосы

Существует два вида воздушных тепловых насосов:

  • Воздух-воздух;
  • Воздух-вода.

Первые работают как кондиционер – в режиме обогрева они нагревают воздух в помещении и охлаждают его на улице. В режиме охлаждения – наоборот. Тепловые насосы типа воздух-воздух отличаются от кондиционеров мощностью и широким диапазоном рабочей температуры.

Теплонасосы воздух-вода берут тепло из воздуха за окном и переносят иго в воду. Их удобно использовать для ГВС, в некоторых случаях – для отопления. По сути, такой агрегат – это комбинация кондиционера и бойлера косвенного нагрева.

Наружный блок воздушного теплового насоса

Наружный блок воздушного теплового насоса практически не отличается от наружного блока кондиционера по виду и устройству.

Цикл работы воздушного теплового насоса на обогрев:

  1. Фреон попадает в испаритель, где расширяется и переходит в состояние газа. Его температура понижается;
  2. В радиаторе он нагревается от воздуха с улицы до его температуры;
  3. Фреон попадает в компрессор, где сжимается и конденсируется. При этом его температура значительно возрастает;
  4. Свое тепло он отдает воде или воздуху (в зависимости от типа теплового насоса);
  5. Цикл повторяется снова.

Водяные тепловые насосы

Такие тепловые насосы используются для подогрева воды или воздуха. Для их работы необходимо наличие водоема, в который укладывается магистраль с рассолом. Водяной тепловой насос получает тепло от озера, пруда, реки или моря и использует его для подогрева воды.

Читайте также:  Расчет теплового насоса воздух-вода для отопления и ГВС

Существуют водяные теплонасосы типа вода-воздух. Они используются в качестве кондиционера. но имеют высокую производительность на обогрев и охлаждение.

Принцип работы водяного теплового насоса:

  1. Рассол в магистрали прогревается до необходимой температуры;
  2. Он попадает в теплообменник, где передает тепло охлажденному хладагенту;
  3. Нагретый хладагент попадает в конденсатор, сжимается компрессором и переходит в состояние жидкости, его температура вырастает;
  4. В теплообменнике он нагревает воду или воздух (в зависимости от типа теплового насоса); соответственно, его температура падает;
  5. Хладагент переходит в испаритель, где вскипает и охлаждается еще сильнее;
  6. Хладагент в состоянии газа переходит в теплообменник. Сопряженный с магистралью, по которой циркулирует рассол;
  7. Рабочий цикл теплового насоса повторяется заново.

Достоинства тепловых насосов

Отапливая дом таким способом можно отметить массу преимуществ. Потребляется минимальное количество электроэнергии, прибор отличается безвредностью в плане экологичности.  Также следует выделить следующие плюсы:

  • Надежность – соблюдение правил эксплуатации позволит пользоваться устройством на протяжении как минимум 15-20 лет; перепады напряжения не несут никакой опасности;
  • Универсальность – прибор способен создать комфортную и теплую атмосферу в помещениях любого типа;
  • Возможность настраивать оптимальный режим, учитывая предпочтение жильцов и условия работы;
  • Комфорт, так как насос не создает шума, никакие факторы внешней среды не влияют на его функционирование;
  • Вариативность – полученное тепло можно использовать для отопления с помощью радиаторов, теплых водяных полов, фанкойлов и теплых плинтусов.
Читайте также:  Установка наружного блока теплового насоса правильно и с умом

Недостатки

Конечно, как у любого оборудования, у тепловых насосов есть свои плюсы и минусы. К недостаткам можно отнести:

  • Высокую стоимость оборудования;
  • Сложность монтажа грунтовых и водяных тепловых насосов (укладка геотермального поля или прокладка трубопроводов в водоеме);
  • Дороговизна ремонта;
  • Необходимость точной настройки;
  • Для водяных теплонасосов необходимо наличие водоема.

Конечно, как у любого оборудования, у тепловых насосов есть свои плюсы и минусы. Причем эффективность использования таких приборов зависит от многих факторов. Но о том, что они являются отличной альтернативой традиционным способам отопления свидетельствуют отзывы владельцев тепловых насосов.

Надеемся, статья была для вас полезной. Свои вопросы вы можете оставлять в комментариях. Не забывайте поделиться ссылкой в соцсетях!

Похожие записи

Загрузка...
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (5 оценок, среднее: 4,60 из 5)
Загрузка...

Добавить комментарий