Тепловой насос — что это? Виды тепловых насосов и принцип их работы

Тепловой насос для дома –  устройство, позволяющее обогревать жилые помещения зимой, охлаждать летом, снабжать горячей водой круглый год. Главные преимущества теплонасосов — возможность снизить расходы на отопление здания, горячее водоснабжение. Это немаловажно, если учесть постоянно растущие цены на коммунальные услуги. Подорожание электроэнергии и природного газа делает все более популярными альтернативные источники тепла.

Устройство и принцип действия теплового насоса

Принцип действия теплового насоса основан на обратном термодинамическом цикле: устройство поглощает тепло из окружающей среды (воздуха, воды, почвы) и с помощью фреона переносит его в систему отопления для нагрева теплоносителя, как правило, воды или водного раствора гликоля. Более того, данный агрегат способен не только нагревать, но и охлаждать теплоноситель, как следствие, его можно эксплуатировать не только зимой, но и летом — для охлаждения помещений. В обоих случаях электроприбор подключается к конечным устройствам системы кондиционирования — фанкойлам. Именно они нагревают или охлаждают воздух в офисах, комнатах, цехах и иных объектах, используя воду, доведенную тепловым насосом до заданной пользователем температуры.

Тепловой насос включает следующие обязательные элементы:

• испаритель;
• конденсатор;
• компрессор;
• терморегулирующий вентиль;
• датчики температуры и давления;
• запорную арматуру.

В ходе эксплуатации устройства выделяют три основных этапа:

Через теплообменник наружного блока пропускается наружный воздух (источник тепла может быть другим). Через трубки теплообменника, по которым циркулирует жидкий хладагент, ему передается тепловая энергия воздуха. В результате теплопередачи фреон закипает и переходит в газообразное агрегатное состояние. Фреоновый пар всасывается компрессором и сжимается им. В результате температура и давление хладагента резко возрастают. Перегретый пар (его температура достигает 60 °C и выше) нагнетается в конденсатор, где и нагревает теплоноситель (воду). Нагретая вода поступает в фанкойлы, радиаторы, систему отопления «водяной теплый пол». Отдав тепло, хладагент конденсируется и вновь переходит в жидкое агрегатное состояние. После этого с помощью электронного терморегулирующего вентиля фреон впрыскивается в теплообменник наружного блока.

Виды тепловых насосов

Существует несколько классификаций теплонасосов.

По способу передачи тепловой энергии выделяют устройства:

• компрессионные, в которых происходит сжатие пара. Чтобы агрегат заработал, необходим внешний источник энергии;
• абсорбционного типа. Рабочим веществом служит жидкость, для более эффективной работы смешанная с абсорбентом. Для работы устройства достаточно энергии, вырабатываемой в ходе ее эксплуатации.

В зависимости от используемого источника тепла:

• воздушные. По принципу действия они напоминают кондиционеры: поглощают тепловую энергию из внешней среды и используют ее для обогрева объектов;
• водяные. В качестве источника тепловой энергии используется вода, например, из водоема или отработанная жидкость (пар), израсходованная для охлаждения технологического оборудования;
• геотермальные. Тепловая энергия «добывается» из выходящих на поверхность геотермальных источников или подземных вод.
• грунтовые. Источником тепловой энергии является грунт или горная порода. Водяные, геотермальные и грунтовые тепловые насосы предполагают установку горизонтальных или вертикальных коллекторов, накапливающих тепло даже при отрицательных температурах окружающей среды и передающих его для отопления объектов.

По способу работы:

• «воздух — вода». Тепловые насосы забирают тепло из окружающей среды и переносят его с помощью хладагента, чтобы нагреть воду;
• «воздух — воздух». Для обогрева помещения используется тепловая энергия атмосферы. Эффективность работы зависит от температуры окружающей среды. Зимой при температуре ниже нуля устройство обычно используется не как основной, а как дополнительный отопительный прибор;
• «вода— воздух». Для нагрева воздуха в здании применяются тепловые насосы, получающие тепловую энергию из геотермального источника или подземных вод;
• «вода — вода». Тепло, заключенное в грунтовых водах, посредством хладагента передается для нагрева воды в системе отопления;
• «грунт — вода». Тепло почвы и горных пород используется для нагрева воды в системе отопления. Перенос тепла от одной субстанции к другой осуществляется с помощью хладагента.

Тепловой насос является эффективным решением для обогрева дома и может использоваться как основное или дополнительное отопительное оборудование. Затраты на приобретение устройства быстро окупаются благодаря его высокой энергоэффективности. Потребляя 1 кВт электроэнергии, он «производит» до 5 кВт тепла.

Важно правильно подобрать тип и модель теплонасоса. За квалифицированной помощью обращайтесь к специалистам компании «ТИКА ПРО». Мы поможем подобрать отопительное оборудование для вашего дома по лучшей цене. Как показывает наш опыт, наиболее востребованным HVAC-оборудованием для обогрева дома являются выпускаемые компанией TICA инверторные тепловые насосы, укомплектованные двухроторными компрессорами. Активным спросом пользуются и инверторные теплонасосы со спиральными компрессорами. С полным ассортиментом тепловых насосов и иной климатической техники можно ознакомиться в каталоге эксклюзивного дистрибьютора TICA в Российской Федерации и странах СНГ — ООО «ТИКА ПРО».

Частые вопросы про тепловые насосы

Каков основной принцип работы теплового насоса в режиме обогрева?

В основе лежит парокомпрессионный термодинамический цикл (обратный холодильный цикл). Хладагент проходит через испаритель, где поглощает тепло из воздуха или другой среды, переходя в газообразное состояние. Затем компрессор повышает его давление и температуру, после чего хладагент передает накопленную энергию через теплообменник в систему отопления. В процессе конденсации фреон возвращается в жидкое состояние, а его давление снижается перед новым циклом. Таким образом, устройство просто передает тепло из одной среды в другую с помощью физических свойств рабочего тела.

В чем заключаются главные преимущества тепловых насосов перед электрокотлами?

Ключевой фактор – энергоэффективность и экономичность. Если обычный котел преобразует электричество в тепло с коэффициентом ~0.98, то тепловой насос работает как трансформатор среды, затрачивая энергию только на работу компрессора и вентиляторов. Это позволяет получать кратно больше энергии на выходе, что критично для масштабируемого отопления домов, офисных центров и предприятий.

Чем отличаются водяные тепловые насосы от воздушных моделей?

Воздушные тепловые насосы используют тепло атмосферного воздуха; их установка проще, так как не требует сложных земляных работ. Водяные (вода–вода) и геотермальные (грунт–вода) системы оборудования забирают энергию из скважин или водоемов, где температура более стабильна круглый год. Однако современные системы TICA типа воздух-вода эффективно работают даже в суровых климатических условиях, подавая стабильное тепло в систему отопления.

Можно ли использовать тепловой насос для отопления дома или цеха через «теплый пол»?

Да, это одно из наиболее эффективных решений. Низкотемпературные системы, такие как водяной теплый пол или современные радиаторы, идеально совместимы с оборудованием TICA. В этом случае тепловой насос для отопления дома или промышленного объекта работает в наиболее щадящем и экономичном режиме, обеспечивая равномерный прогрев по всему контуру здания.

Как осуществляется подключение теплового насоса к существующей системе?

Установка теплового насоса предполагает интеграцию внутреннего блока в гидравлический контур объекта. Через соединительные трубы теплоноситель (вода или гликоль) циркулирует между насосом и потребителями (фанкойлами, приточными установками). 

Насколько эффективен тепловой насос при очень низких температурах наружного воздуха?

Современные инверторные модели TICA специально разработаны для эксплуатации в условиях РФ. Благодаря технологии впрыска пара (EVI), они сохраняют высокую теплопроизводительность при низких температурах Это делает их надежной базой для системы отопления в любом регионе.