Принцип работы теплового насоса С тепловыми насосами мы

Принцип работы теплового насоса
С тепловыми насосами мы встречаемся каждый день в быту, хотя вполне может быть,
что именно это название вы слышите впервые. Речь идет о кондиционерах и обычных
холодильниках, к которым мы так привыкли, и которые есть почти в каждом доме. По
сути, принцип работы всех этих устройств одинаковый, только назначение отличается.
Тепловой насос принцип работы «по-простому», на примере
холодильника
Понятия «тепло» или «холодно» не имеет к физике никакого отношения, это лишь
наши человеческие представления о температуре какого-либо тела. Представим себе,
что есть яблоко имеющее температуру 0 градусов Цельсия. Чтобы охладить это яблоко
до температуры -10 градусов, то нам потребуется забрать у него часть тепла. Это тепло,
впоследствии, можно, либо передать другим телам, нагревая их, либо рассеивать в
воздухе. Тепловой насос выполняет функции специального устройства,
предназначенного для передачи тепла от одного тела к другому.
Рассмотрим принцип теплового насоса на примере бытового холодильника. В нем все
более прозаично – в холодильной камере находится то же самое яблоко, которое
охлаждается с комнатной температуры (25 градусов) до температуры внутри
холодильника (5 градусов). Это самое тепло, которое забирается у яблока, передается
на заднюю стенку холодильника - радиатор (выглядит, как решетка), и именно поэтому
она почти всегда горячая на ощупь.
Горячий радиатор холодильника подогревает воздух в комнате и тем самым
отапливает помещение. Таким образом, если мы заставим холодильника усиленно
работать, то воздух в помещении будет нагреваться более существенно. Но для этого
нам постоянно нужны предметы, у которых мы сможем забирать тепло (охлаждать) и
передавать его на радиатор холодильника. И чем выше температура этих предметов,
тем легче и быстрее будет происходит съем тепла, и с большей эффективностью.
В случае отопления тепловым насосом, проще всего организовать охлаждение воздуха
за окном. Представьте себе, что вы поставили холодильник на уличный балкон и
открыли его дверку, а его заднюю стенку с радиатором поместили в свою комнату.
Получается, что холодильник (а по факту тепловой насос), будет пытаться охладить весь
воздух на улице, которого бесконечное множество, и, забирая у него тепло, передавать
вам в помещение. Это и есть принцип работы теплового насоса. Кроме воздуха точно
также можно отбирать тепло у воды или земли.
Важный вывод: В случае отопления тепловым насосом вам нужна только
электроэнергия, которая есть в любом доме. При этом на каждый 1 кВт затраченной
электроэнергии, вы получаете 3-5 кВт тепла.
Тепловой насос принцип работы «по-научному»
Тепловой насос – парокомпрессионная установка, предназначенная для переноса
тепла от низкопотенциального источника тепла к высокопотенциальному, или иначе от
холодного объекта к горячему. Передача тепла происходит за счет конденсации и
испарения, циркулирующего по замкнутому контору хладагента (фреона), и только на
это перемещение тратится электрическая энергия в тепловых насосах. Принцип работы
теплового насоса построен на цикле Карно.
В компрессоре газообразный хладагент сжимается и за счет этого нагревается. Далее
под высоким давлением и высоко температурой поступает в теплообменникконденсатор, где начинает охлаждаться, отдавая полезное тепло в систему отопления,
и конденсируется в жидкость. После прохождения через расширительный вентиль газ
расширяется, давление понижается с резким понижением температуры ниже
окружающей среды (грунта и т.д.). Затем хладагент попадает в теплообменникиспаритель, где испаряется, забирая тепло от окружающей среды (грунта и т.д.), и
переходит в газообразное состояние. После чего снова поступает в компрессор.
Принцип работы теплового насоса ни чем не отличается от принципа работы
кондиционера.
В качестве низкопотенциального источника тепла используется воздух, вода и земля,
как наиболее доступные из самовозобновляемых источников тепла. Из наиболее
распространенных типов тепловых насосов различают воздушные тепловые насосы и
геотермальные тепловые насосы.
В случае, когда воздух является низкопотенциальным источником тепла, наружный
блок с теплообменником-испарителем находится снаружи здания и контактирует с
воздушной средой. При использовании тепла воды или земли, теплообменникиспаритель соединяется с дополнительным теплосборным контуром, проходящим
через скважину, озеро или внутри земли ниже уровня промерзания.
Тепло от теплового насоса может передаваться, как внутреннему блоку напрямую, так
и через контур системы отопления в отопительные радиаторы, теплые полы или
фанкойлы.
Принцип работы теплового насоса таков, что нагрев теплоносителя отопительного
контура происходит в процессе переноса тепла, а не его выработки, как в случае
использования котельного оборудования, поэтому коэффициент теплового
преобразования составляет от 3-5. Это означает, что на 1 кВт затраченной
электроэнергии получается 3-5 кВт тепловой энергии!
Вопреки распространённым заблуждениям, воздушные тепловые насосы использовать
в России можно и нужно. При этом они окупаются гораздо быстрее, нежели
геотермальные, так продвигаемые российскими маркетологами.