Принцип работы тепловых насосов

Тепловые насосы (ТН) или термотрансформаторы, это энергетические установки, позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения за счет использования переноса энергии тепла низко- потенциального источника к теплоносителю с более высокой температурой. В качестве источника низкопотенциального тепла могут быть использованы промышленные и очищенные бытовые стоки,окружающий воздух, вода технологических циклов, тепло грунтовых, артезианских, термальных вод, воды рек, озер, морей, систем водо- и теплоснабжения, тепло, получаемое при очистке дымовых газов и любых других сбросных тепловых потоков. В тепловых насосах используемых для бытовых нужд наиболее распространенными источниками тепла служат грунт, грунтовые (или иные источники) воды или воздух.

Основными элементами теплового насоса (рисунок 1) , являются соединенные трубопроводом: испаритель, компрессор, конденсатор и дроссель (терморегулирующий вентиль) — по ним циркулирует т.н. рабочее тело (обычно фреон). Схематично тепловой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров : в первом, внешнем контуре, циркулирует теплоотдатчик (теплоноситель, собирающий теплоту источника низкопотенциального тепла), во втором контуре — хладагент (вещество, которое испаряется, отбирая теплоту теплоотдатчика, и конденсируется, отдавая теплоту теплоприемнику), в третьем контуре — внутренний теплообменник (вода в системах отопления и горячего водоснабжения здания). К испарителю (наружному теплообменнику ) подводится теплота от низкопотенциального источника тепла , снаружи отапливаемого помещения. Непосредственно в теплообменнике испарителя теплота передается рабочему телу, например фреону, который находится под низким давлением и при данной температуре закипает. Образовавшийся пар втягивается в компрессор и там сжимается. При сжатии температура пара повышается от +90°С до +100°С. Горячий фреон под давлением поступает в конденсатор (внутренний теплообменник), по внешнему контуру которого циркулируют вода, являющаяся теплоносителем для системы отопления. В конденсаторе пары фреона конденсируются на холодных поверхностях, передают свою теплоту теплоносителю системы отопления, а сами, охлаждаясь, переходят в жидкую фазу. Далее жидкий фреон проходит через дросселирующий вентиль, после которого его давление резко уменьшается, а температура становится ниже температуры источника низкопотенциального тепла. Завершая цикл, фреон снова попадает в испаритель и далее цикл повторяется снова — кипение, испарение, охлаждение и т.д.

Рисунок 1. Принцип действия теплового насоса

Основными параметрами теплового насоса любого типа является его мощность, т.е. колличество теплоты отдаваемое прибором теплоносителю системы отопления и коэффициент производительности СОР, т.е. отношение тепловой мощности к мощности потребляемой из электрической сети. В тепловых насосах используемых для бытовых нужд наиболее распространенными источниками тепла служат грунт, грунтовые (или иные источники) воды или воздух.