Применение тепловых насосов

Применение теплового насоса (ТН) является принципиально новым решением задач по теплоснабжению с возможностью работать, при наличии реверсивного цикла хладагента, в режиме кондиционирования.

Тепловые насосы необыкновенно экономичны, например на 1 кВт затраченной электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации производит до 3-5 кВт тепловой энергии! Такие поразительные результаты возможны благодаря получению отопительной энергии от природы: грунт, вода, воздух и лишь 20-30% от полученной тепловой энергии нам необходимо затратить на работу компрессора, чтобы он попросту перекачал тепловую энергию из воздуха, земли или воды в отапливаемый дом, бассейн и т.д.

По прогнозу мирового энергетического комитета к 2020 году использование тепловых насосов для отопления и горячего водоснабжения составит 75%.

Тепловые насосы можно использовать повсеместно, он везде найдет для себя (пищу), ведь земля и воздух найдутся и на самом заброшенном участке, даже вдали от газовых магистралей и линий электропередач. Даже отсутствие 2-3 кВт электрической мощности не помеха, ведь для работы компрессора можно использовать дизельный или бензиновый двигатель.

ТН не оставит возле себя никаких следов, ведь он не сжигает никакого топлива и не производит вредных выбросов в атмосферу. Тепловой насос всегда заботится о Вашем здоровье и здоровье обитателей дома, он совершенно экологически безопасный аппарат.

Тепловой насос имеет большой срок службы до капитального ремонта (10-15 лет) и работает полностью в автономном режиме. При работе теплового насоса на отопление кроме фанкойла можно использовать систему водяных теплых полов, они как будто созданы друг для друга, ведь низкотемпературное отопление (до +59°С) не сжигает кислород, не занимает место под секции батарей, имеет равномерный нагрев всей площади, соответствует и рекомендован по всем медицинским требованиям.

При выборе теплового насоса, также как и любого другого источника тепла, следует помнить, что одним из важнейших факторов является теплоизоляция Вашего дома, ведь отапливать улицу дело неблагодарное. В среднем на 10 м2 помещения берется 1 кВт теплопроизводительности любого источника тепла (тепловой насос, газовый котёл, водонагреватель и т.д.). В системе кондиционирования на те же 10 м2 также необходимо закладывать те же 1 кВт холодопроизводительности кондиционирования, но все дополни-тельные источники тепла (электропотребители и люди), которые находятся в доме выделяют дополнительное тепло.

Поэтому при выборе агрегата его лучше взять с запасом по производительности (15%-25%), к тому же чиллер или тепловой насос быстрее наберет необходимую температуру, и температурный датчик отключит агрегат на отдых, тем самым цикл работы (вкл. и выкл.) компрессора будет более легким, что в свою очередь продлит ресурс работы машины, не затратив при этом больше электроэнергии!

Принцип работы теплового насоса

Конструкция тепловых насосов очень схожа с принципом работы домашнего холодильника (рис.5 и рис.6). В обоих случаях в гидравлических схемах мы видим 4 основные позиции.

Это: 1 - компрессор, 2 - конденсатор, 3 - дросселирующее устройство, 4 - испаритель.

Фреоны, которые применяются в обоих случаях, не содержат хлоруглеродов и озонобезопасны.

Принцип работы теплового насоса основан на цикле Карно, хорошо известном из школьного курса физики. Компрессор всасывает из испарителя хладагент, сжимает его и под давлением прокачивает в конденсатор. В конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент отдаёт полученное тепло (температура хладагента до 100°С) в отопительный контур (это то тепло, которое мы получаем), сам хладагент при этом меняет своё фазовое состояние с газообразного на жидкое.

Далее в жидком состоянии под давлением хладагент через дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) поступает в испаритель, где за счет резкого уменьшения давления происходит испарение (кипение) хладагента и он превращается в газовую фазу.

Хладагент в испарителе отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель в свою очередь совершает теплообмен с внешним источником тепла (вода, воздух, грунт и т.д.), отдавая при этом низкую температуру и забирая тепло у природы. После теплосъёма хладагент в испарителе набрав необходимую тепловую энергию, уже в газообразном состоянии вновь всасывается из испарителя в компрессор.

Так же как и в домашнем холодильнике при необходимых температурах работу теплового насоса контролирует терморегулятор (микропроцессор), который включает и выключает тепловой насос в зависимости от температурного режима.

Домашний холодильник

1 – компрессор

2 – конденсатор (находится снаружи холодильника, нагревается до 90°С)

3 - дросселирующее устройство

4 – испаритель (находится внутри корпуса холодильника, охлаждается

до -24°С)

Тепловой насос

1 – компрессор

2 – конденсатор

(находится в помещении, нагревается до 90°С и нагревает в теплообменнике воду до 60°С)

3 – дросселирующее устройство (капиллярная трубка или трв)

4 – испаритель (находится на улице, выкидывает свой холод, забирая низкопотенциальное тепло).

Коаксиальный испаритель Sporlan имеет иное конструктивное решение и отличается от пластинчатых и кожухотрубных испарителей. Отличие заключается в конфигурации теплообменника, который даже в том случае, если в режиме кондиционирования неопытные механики убрав все защиты (по давлению, по температуре и по протоку воды), «разморозят» испаритель, гидравлика по фреоновой части не будет повреждена и ТН не будет требовать полной замены. Все узлы и комплектующие ТН также выполнены и установлены от ведущих производителей.

ГК ЛИДЕР оставляет за собой право вносить и изменять технические решения и конструкции без уведомления потребителя, которые не будут влиять на ухудшение качества выпускаемой продукции. Монтаж теплового насоса / кондиционера необходимо производить только квалифицированному персоналу.

Типы тепловых насосов

Существует две категории тепловых насосов – геотермальные (тип жидкость/вода ТНГВ (Ф) и аэротермальные (тип воздух/вода ТНАВ(Ф). Наибольшее распространение получили ТН использующие в качестве тепла воздух ТНАВ(Ф). Единственным недостатком ТНБВ (воздух/вода) является его слабая эффективность работы при низких температурах на улице. Так например при температуре на улице 0°С мы можем на 1 кВт электроэнергии получить до 5 кВт тепла, а при температуре на улице -35°С мы получаем коэффициент 1:1, т.е. на 1 кВт электроэнергии мы получаем 1 кВт тепла, также как и от обычных электронагревателей. К счастью на такие морозные дни приходится не более 20% и переплачивать деньги, покупая переразмеренный тепловой насос, совершенно не нужно. Для таких «критичных» дней в тепловом насосе ТНАВ(Ф) (воздух/вода) предусмотрена специальная опция «П». Данная опция представляет собой дополнительный электрический водонагреватель, состоящий из трёх электрических тэнов по 4 кВт каждый (общая мощность 12 кВт). ТН с данной опцией считается бивалентным, т.е. при понижении температуры воздуха на улице, ТНАВ(Ф) не может добрать необходимого тепла от воздуха и микропроцессор, контролируя входную и выходную температуру воды и температуру воздуха на улице, включает дополнительные электрические нагреватели, контролируя наработку часов каждого. На тепловые насосы любого исполнения возможен монтаж от одного до нескольких дополнительных электрических водонагревателей (опций П). ТНАВ(Ф) выполнен в виде библока, который состоит из двух блоков. Наружный блок находится на улице в непосредственной близости к дому, на котором расположены на одной раме мотор-компрессор, конденсатор, гидравлическая часть агрегата и прочие элементы. Внутренний блок находится в доме (на техн.этаже и т.д.). Во внутреннем блоке находится теплоизолированный коаксиальный теплообменник, который соединяется при монтаже теплового насоса медным теплоизоли-рованным трубопроводом к вентилям блоков, как в бытовых сплит-системах. ТНГВ(Ф) выполнен в виде одного блока (моноблок). Он устанавливается в доме. На одной раме расположены: мотор-компрессор и два теплоизолированных теплообменника (хладагент/вода), где хладагент циркулируя по системе с помощью компрессора и дросселирующего устройства передаёт тепловую энергию от теплообменника первого контура, в котором находится источник тепла, к теплообменнику второго контура, который получает это тепло, и с помощью второго насоса (доп.опция) распределяет полученное тепло по дому.

Принцип работы теплового насоса библочного исполнения воздух/вода ТНАВ(Ф)

Принцип работы теплового насоса моноблочного исполнения жидкость/вода ТНГВ (Ф)

Геотермальные тепловые насосы тип жидкость (вода)/вода ТНГВ(Ф) всегда имеют высокий коэффициент работы, ведь ни в озере, скважине, реке или ручье Вы не найдете отрицательных температур. Техническое отличие геотермального теплового насоса от аэротермального заключается в том, что в геотер-мальных тепловых насосах первый теплообменник забирает тепло у природы через воду, а аэротермальный забирает тепло воздуха. В тепловых насосах ТНГВ(Ф) (жидкость/вода) циркулирует вода самого источника тепла (ручей, озеро, река, колодец, вода со скважины и т.д.). Насос забирает необходимое количество воды, прогоняя его через теплообменник, забирает тепло и уже охлажденная вода сливается обратно в водоём ниже по течению. В данном типе теплового насоса основным недостатком является отложение осадков в виде соли на стенках испарителя, ведь вода которую мы забираем у источника тепла имеет множество различных примесей. Исходя из этого, целесообразнее использовать разборный теплообменник, для удобства его обслуживания.

Тепловой насос – чиллер (кондиционер)

При наличии реверсивного цикла хладагента, тепловой насос может работать как охладитель жидкости (чиллер). Возможность реверсивного цикла осуществляет 4-х ходовой вентиль. В США под названием тепловой насос простые американцы подразумевают значение кондиционирования. Тепловой насос, работая в режиме охладителя жидкости (чиллера), может работать не только на кондиционирование, но и на охлаждение технического оборудования, бассейнов, продуктов и т.д. Работая в режиме чиллера , ТН имеет такой же высокий КПД (COP) и может работать при температуре до +43°С на улице, охлаждая воду до +2°С на выходе. При использовании в качестве рабочего тела не воду, а подготовленную смесь (незамерзающую), чиллер при определённых настройках микропроцессора, датчиков температуры и давления может охлаждать данную жидкость до -20°С.