Что такое тепловой насос?

В термодинамике есть такое определение, что теплота самопроизвольно переходит от тел которые более нагреты к телам менее нагретым. Давайте рассмотрим как можно заставить тепло двигаться в противоположном направлении. Для этого нам потребуется дополнительная затрата энергии и система которая будет переносить тепло в обратном направлении. Такая система называется тепловой насос. Он представляет собой термокомпрессионную установку для охлаждения, а также обогрева помещений. Основными компонентами из которых состоит тепловой насос являются компрессор, конденсатор, расширительный вентиль и испаритель. Процесс передачи тепла начинается в компрессоре куда поступает газообразный хладагент. В ходе сжимания в компрессоре увеличивается давление и температура газа и он подается в теплообменник, который называется конденсатором. Попадая в конденсатор хладагент охлаждается, передавая тепло воде или воздуху и переходит в жидкое состояние. Для понижения давления жидкого хладагента предусмотрен расширительный вентиль. Компрессор и расширительный вентиль разделяют замкнутую гидравлическую систему на две части, участок высокого давления и участок низкого давления. В расширительном вентиле часть жидкого хладагент испаряется, при этом понижается температура потока. На следующем этапе поток поступает в теплообменник, который непосредственно связан с окружающей средой. В условиях низкого давления хладагент испаряется и переходит в состояние газа. Температура этого газа ниже температуры среды в которой находится теплообменник, в следствии чего часть тепла с окружающей среды (воздуха, грунта или речной воды) переходит во внутреннюю энергию хладагента. Нагретый газообразный хладагент поступает в компрессор и цикл повторяется. В тепловом насосе работа компрессора выполняется не на производство теплоты, а на его перемещение и поэтому при затрате 1 кВт электрической мощности на электропривод компрессора, возможно получить около 5 кВт тепла. Также в тепловом насосе есть возможность перемещения тепла в обратном направлении, это позволяет использовать его для охлаждения воздуха в помещении в летний период.

Преимущества тепловых насосов:

– работа тепловых насосов происходит без сжигания топлива и при этом отсутствуют вредные выбросы в атмосферу;
– повышенная экономичность и энергоэфективность;
– снижение затрат энергии за счет отсутствия необходимости в твердом, жидком и газовом топливе;
– увеличение безопасности жилища по причине отсутствия газовых коммуникаций;
– возможность одновременного обеспечения жилища, от одной установки, теплом для отопления, горячего водоснабжения, а также холодом для кондиционирования;
– основная часть тепловых насосов могут работать как для отопления, так и для охлаждения воздуха.

Для обеспечения надежности и увеличения диапазона рабочих температур рекомендуется в системе отопления использовать два источника тепла. К примеру, тепловой насос обеспечивает теплом помещение до температуры наружного воздуха -25°С, а при понижении температуры в помощь подключается газовый, твердотопливный или жидкотопливный котел. Это позволяет компенсировать снижение производительности теплового насоса в следствии значительного снижения наружной температуры.