Тепловой насос принцип: Принципы работы тепловых насосов

Содержание

Принцип работы теплового насоса «вода-вода» | Полезное

При постоянном росте цен на газ и уголь, потребители все чаще задумываются о применении альтернативных источников энергии — воды, земли или воздуха. Такое оборудование дает возможность отказаться от покупки топлива. К тому же, использование возобновляемых природных ресурсов является важным вопросом сохранения окружающей среды. Принцип работы теплового насоса вода-вода позволяет обеспечить тепло в доме, не нарушая природный баланс и не загрязняя окружающую среду.

Источником тепла может выступать любая водная среда — идеальным вариантом являются грунтовые воды, температура которых никогда не опускается ниже 7°C, но подойдут и открытые водоемы.

Расчет эффективности теплового насоса вода-вода

Прежде чем совершить покупку необходимо выполнить расчет и определить эффективность теплового насоса вода-вода, чтобы четко понимать выгоду от такого приобретения.

Тепловой насос производит объем энергии в 3-5 раз больше, чем расходует, однако, это вовсе не значит, что стоит верить рекламным трюкам некоторых продавцов, заявляющих о том, что КПД составляет 300-500%. У теплонасосов действительно высокий КПД, но превышать 100%, он не может.

Эффективность тн будет сильно зависеть от типа источника энергии. Если сравнить затраты на покупку, установку и транспортировку в соотношении на 1 кВт мощности, то самым дорогим будет геотермальный с вертикальным коллектором. Чуть менее дорогостоящим будет грунтовой с горизонтальным коллектором, а самым дешевым воздушный, но менее эффективным. Самым оптимальным оказывается вода-вода, у него отличное соотношение цены и выдаваемой мощности.

Устройство теплового насоса вода-вода

Если в качестве источника используется водоем, он должен быть расположен в непосредственной близости от дома, не более 100 м, иначе установка такого агрегата будет нерентабельной. Примечательно, что устройство и геотермального насоса, и водяного с закрытым циклом одинаковое.

Разница лишь в том, что второй берет тепло только из воды.

Водяные насосы закрытого цикла требуют прокладки коллектора, а перенос энергии от низкопотенциального источника в отопительный контур совершается за счет хладагента. Эффективнее всего показывают себя системы, забирающие энергию из грунтовых вод, ведь они имеют практически постоянную среднегодовую температуру t = 7-10 oC.

Принцип работы теплового насоса вода-вода: вода из источника отдает тепло испарителю и попадает обратно в водоем через другую скважину для сброса. Хладагент в испарителе закипает и преобразуется в пар, затем сжимается в компрессоре, при этом температура и давление значительно повышаются. Далее хладагент перенаправляется в конденсатор, в котором отдает тепло в отопительный контур, а сам конденсируется. Далее он проходит через сбросной клапан, охлаждается и весь цикл повторяется заново, до тех пор, пока помещение не нагреется. Если в агрегате установлен погодазависимый режим, при достижении нужной температуры в контуре он автоматически отключится. Когда дом начнет охлаждаться, устройство включится снова.

В водяных теплонасосах открытого цикла плюсом является возможность получать воду для горячего водоснабжения. Система работает по принципу сообщающихся сосудов, перекачивая воду из источника через контур, а потом возвращая обратно. Минус таких систем – недолговечность и необходимость регулярной очистки.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса основан на отборе тепла из окружающей среды (грунта, воды или воздуха) и передаче этого тепла в систему отопления дома.

 

Каждый тип тепловых насосов использует свой источник тепла. Геотермальный ТН использует тепло грунта, водяной — тепло воды, воздушный — тепло воздуха. Каждая из этих природных стихий обладает теплом, которое можно использовать в качестве альтернативного источника отопления дома.

В принципе из любого предмета с температурой выше абсолютного ноля (-273°С) можно «выкачивать» тепло, но современные тепловые насосы не способны отбирать тепло при таких низких температурах, они спроектированы для работы в других условиях. Для работы при температурах до -273°С необходимо разработать специальный компрессор, специальный хладагент, солевой раствор и т.д. Но пока в таких разработках нет необходимости, однако теоретически это возможно.

Современный тепловой насос также может работать и в обратную сторону, выкачивать тепло из дома и отдавать в землю, то есть работать на охлаждение дома. При этом отдавая тепло в землю, тепловой насос целенаправленно наполняет скважину теплом, что имеет положительный эффект в отопительный сезон.

1. В испаритель поступает охлажденный хладагент, где получает тепло от внешнего источника, при этом хладагент испаряется.

2. Газообразный хладагент поступает в компрессор, где происходит его сжатие и нагрев до температуры 60-100°С.

3. Из компрессора разогретый хладагент поступает в конденсатор, в котором передает свое тепло отопительному контуру для обогрева дома. Отдав тепло хладагент переходит в жидкое состояние.

4. Отдавший тепло хладагент проходит через расширительный клапан, в котором его давление снижается, а температура может опускаться до -20°С. Далее хладагент поступает в испаритель, где снова получает тепло от внешнего источника, и цикл повторяется.


Таким образом, принцип работы тепловых насосов основан на циркуляции хладагента между двумя теплообменниками (испарителем и конденсатором). В испарителе хладагент забирает тепло от вешнего источника, а в конденсаторе отдает это тепло в отопительный контур дома.

 

 

 

Принцип работы теплового насоса | SolarSoul.

net ☀️

Очень часто принцип работы теплового насоса сравнивают с работой обычного бытового холодильника. Холодильник отбирает тепло у продуктов (охлаждая их), и затем выбрасывает полученную энергию в помещение через радиаторную решетку.

Тепловой насос, например шведского бренда Thermia, так же “вытягивает” тепло из внешней среды (воздух, вода, земля) передавая его в систему отопления. При этом получается, что тепло от более холодного источника переносится к более нагретому, что не встречается в естественной среде и противоречит второму закону термодинамики.

За счет чего тепловой насос способен “развернуть” естественное направление теплового потока?

Принцип работы теплового насоса

В основе работы теплового насоса лежит обратный термодинамический цикл Карно. Ключевой компонент цикла  – рабочая жидкость (хладагент) имеющая особые термодинамические свойства. Наиболее важным свойством этой жидкости является способность закипать при отрицательных температурах. Что бы заставить хладагент переносить тепло, тепловой насос оснащают четырьмя ключевыми элементами: компрессор, расширительный клапан (ТРВ), испаритель и конденсатор.

Для удобства описания принципа работы теплового насоса, разделим цикл на 4 основные фазы:

I Расширение

Хладагент, находящийся в жидкой фазе продавливается через расширительное устройство ТРВ. Задача ТРВ резко понизить давление рабочей жидкости. При относительно низком давлении (около 7 бар) рабочая жидкость способна закипеть даже при т-ре -25 ˚С. Это важно, поскольку кипение и испарение и есть процесс поглощения и выделения энергии, а это необходимое условие для второй фазы.

II Кипение

После ТРВ жидкость поступает в испаритель, который представляет собой теплообменник. При помощи этого компонента, тепловой насос отбирает тепло от окружающей среды. Хладагент закипает и начинает испарятся поглощая теплоту.

В итоге на выходе из испарителя хладагент находиться полностью в парообразном состоянии и всего на несколько градусов теплее своего первоначального состояния. Однако благодаря переходу в пар, рабочая жидкость смогла получить достаточное количество энергии и готова к следующему этапу.

III Сжатие

Дальше хладагент поступает в компрессор, при помощи которого тепловой насос сжимает рабочую жидкость. В процессе сжатия, давление хладагента повышается, это сопровождается одновременным нагревом.

IV Сжижение

После компрессора, горячий хладагент поступает в конденсатор, который так же является теплообменником. В конденсаторе рабочая жидкость конденсируется отдавая тепло и превращаясь снова в жидкость. Это тепло передается системе отопления и ГВС. На выходе из конденсатора хладагент находится в жидкой фазе и снова поступает на ТРВ. Процесс происходит циклично.

Не смотря на кажущуюся сложность цикла, ничего удивительного в нем нет. И принцип работы теплового насоса, довольно легко объясняются законами физики и схожими природными явлениями. В этой статье мы разберем пять основных физических явлений позволяющих понять принцип работы теплового насоса.

1. Тепло содержится в воздухе и земле даже при отрицательных температурах

Одним из препятствий на пути к пониманию принципов работы теплового насоса является заблуждение, что нельзя извлекать теплоту при отрицательных температурах воздуха или грунта. Тепло – это форма энергии связанная с движением (вибрацией) малейших частиц: молекул, атомов, ионов. В общепринятой и привычной нам шкале Целься О˚ это отметка замерзания воды. При этом  в воздухе содержится значительно меньше тепла чем при 40˚С жары, но всё же оно есть и его можно использовать. Движение частиц полностью останавливается при т-ре  – 273˚С, что соответствует 0 ˚ по шкале Кельвина.

2. Тепло поступает от тёплого источника к холодной среде

Согласно второму закону термодинамики, тепло поступает от тела с высокой температурой к телу с низкой температурой. Что бы «развернуть» этот поток при работе теплового насоса используются те самые два теплообменника. В первом теплообменнике (испарителе) хладагент с низкой температурой поглощает тепло от окружающей среды (воздух, грунт или вода). Во втором теплообменнике (конденсаторе) уже горячий хладагент, после сжатия в компрессоре теплового насоса, передает тепло в контуре отопления.  В обоих случаях выполняется закон передачи энергии от высокотемпературного источника энергии к низкотемпературному.

3. Сжатие газа повышает температуру, расширение её снижает

Тепловой насос нагревает рабочую жидкость после испарителя за счёт сжатия. Когда газ сжимается, температура, а значит и количество тепла, содержащееся в газе, увеличивается. Это происходит вследствие значительного увеличения вибрации частиц, которым становится “тесно”. За этот процесс в работе теплового насоса отвечает компрессор.

С другой стороны, расширение газа или жидкости приводит к снижению давления и температуры. Тепловой насос обеспечивает это при помощи расширительного клапана – ТРВ (терморегулирующий вентиль).

Работа компрессора напоминает процесс накачки воздухом надувного матраса. Однако из-за того, что мы не в силах увеличить давление воздуха в матрасе в несколько раз, прогрев сжатого воздуха в только что надутом матрасе, совсем минимальный и почти не заметный. В свою очередь, процесс расширения похож на распыление из аэрозольного баллончика. Распыляя аэрозоль несколько секунд можно ощутить как баллончик становится холоднее в руке.

4. Фазовый переход рабочей среды

Если жидкость нагрелась до точки кипения, то наступает переходная фаза. Во время этой «паузы» жидкая и газообразная (пар) фаза хладагента в контуре теплового насоса существуют одновременно. Этот процесс продолжается, пока вся жидкость не превратится в пар. Основной фокус в том, что всё поглощённая энергия уходит на испарение и не вызывает рост температуры. Это тепло называют скрытой теплотой, и его количество у различных веществ различно. Хоть это тепло и называют скрытым, согласно закону сохранения энергии оно никуда не девается а лишь накапливается и затем передается. Вся поглощенное во время испарения (кипения) энергия, затем выделяется при конденсации, т.е. обратном фазовом переходе из пара в жидкость.

Использования фазового перехода, дает возможность значительно увеличить эффективность теплового насоса. Рабочая среда контура теплового насоса во время изменения фазы поглощает/выделяет значительно больше тепла, чем при изменении только температуры.

К примеру, для выпаривания чайника с водой, необходимо подать в пять с половиной раз больше тепла чем для того чтобы только вскипятить его. При этом т-ра во время испарения будет постоянной и равной 100˚С.

Так же, примером может быть ощущение прохлады на коже после опрыскивания духами. Во время испарения  духи поглощают тепло от кожи и отводят его с парами спирта.

5. Роль избыточного давления

Температура, при которой рабочая жидкость конденсируется или испаряется, зависит от давления. Сжимая газообразный хладагент, компрессор так же значительно повышает давление. При большом давлении процесс конденсации происходит при относительно высоких температурах, позволяя отдавать тепловую энергию в конденсаторе теплового насоса в систему отопления.

В свою очередь, низкое давление рабочей среды приводит к тому, что хладагент может закипать при довольно низкой температуре. Этому способствует так же основное свойство рабочей жидкости.  Хладагент испаряется, а значит и поглощает тепло, при  -50˚С в условиях атмосферного давления. Благодаря этому свойству хладагента тепловой насос может отбирать тепло из окружающей среды даже при температуре -20˚С и отдавать тепло при  +60˚С.

В природе это явление можно сравнить с кипением воды в горах при разряженном воздухе. На высоте 3 000 м давление составляет 0,7 бар. В таких условиях вода кипит уже при 90˚С. На уровне моря, при атмосферном давлении равном 1 бар, вода кипит при 100˚С. С увеличением давления, увеличивается и температура кипения воды.

Как и многие другие приборы, тепловой насос работает согласно законам физики. Многие из них легко объяснить благодаря явлениям природы которые окружают нас в повседневной жизни.

принцип работы и преимущества эксплуатации

Грунтовый — геотермальный тепловой насос

Грунтовый, или как его еще называют, геотермальный тепловой насос извлекает энергию из земли либо из воды для отопления дома зимой и его охлаждения в летнее время. Тепло извлекается из земли посредством жидкости, например грунтовой воды или антифриза, и доставляется во внутренние помещения дома по трубопроводам и воздуховодам. Летом, когда требуется охлаждение, идет обратный процесс: тепло из дома транспортируется в грунт с использованием той же технологии.

Грунтовые насос DX-серии используют хладагент вместо антифриза и воды в качестве транспортирующей жидкости. Данный тип насосов может в равной степени работать через систему воздуховодов или радиаторов. Различные модификации могут быть оснащены только функцией отопления, либо работать также и для охлаждения.

 

Принцип действия грунтового теплового насоса

Грунтовый тепловой насос состоит из двух частей: контура подземных трубопроводов снаружи здания и блока теплового насоса в помещении. В отличие от воздушного теплового насоса, у которого в доме размещается только теплообменник (и иногда компрессор), грунтовый насос целиком находится в помещении. Наружные трубопроводы могут быть спроектированы как закрытая (замкнутая) либо открытая система.

Открытая система использует тепловые ресурсы, содержащиеся в подземных грунтовых водах. При этом вода из скважины идет напрямую к теплообменнику, где из нее извлекается тепло. Прошедшая теплообменник вода сливается либо в какой-нибудь водоем на поверхности: пруд или протоку, либо возвращается под землю через другую скважину.

Закрытая система вытягивает тепло из земли посредство множества замкнутых петель трубопроводов, зарытых в грунт. Антифриз (или хладагент в случае грунтовых насосов DX-серии), охлажденный рефрижераторной системой теплового насоса на пару градусов ниже температуры почвы, циркулирует по трубопроводам и вытягивает тепло из грунта.

 

Рабочий цикл в режиме отопления

Грунтовая вода, антифризная смесь или хладагент, прошедшие подземную трубопроводную систему и собравшие тепло из земли, поступают в блок теплового насоса внутри дома. Далее теплоноситель поступает к блоку теплообменника. В случае грунтовых насосов DX-серии теплоноситель поступает прямо к компрессору, минуя теплообменник. Тепло нагревает хладагент до точки кипения, превращая его в низкотемпературный пар. В открытой системе освобожденная от тепла вода далее сбрасывается в ближайший водоем или скважину.

В замкнутой системе антифризная смесь или хладагент выталкивается обратно в подземные трубопроводы, чтобы дальше собирать тепло. Обратный клапан направляет нагретый пар в компрессор, где он подвергается сжатию, уменьшается в объеме и нагревается. Наконец, обратный клапан выталкивает нагретый газ в блок конденсатора, откуда нагретый воздух поступает по воздуховодам во внутренние помещения дома. Отдав свое тепло, хладагент проходит через расширитель, где его давление и температура снижаются еще сильнее, после чего он снова направляется к началу цикла.

 

Рабочий цикл в режиме охлаждения

Цикл охлаждения, как правило, повторяет алгоритм работы в режиме отопления с точностью до наоборот. Посредством работы обратного клапана хладагент идет в обратном направлении: он собирает тепло из воздуха в помещении и выталкивает его наружу, в случае грунтовых насосов DX-серии – в воду или антифризную смесь. Тепло возвращается в наружный водоем или скважину при открытой системе либо в сеть подземных трубопроводов при замкнутой системе. При выработке избыточного тепла его часть может направляться для обеспечения потребностей горячего водоснабжения.

В отличие от воздушных тепловых насосов грунтовые модели не нуждаются в режиме разморозки. Ведь подземные температуры значительно меньше подвержены изменениям, чем температура воздуха, тем более что основной блок грунтового насоса размещается в помещении, таким образом, проблемы обмерзания практически не возникает.

 

Составные части системы грунтового насоса

Как показано на рис. 1, система грунтового насоса состоит из трех базовых компонентов: основной блок, внутренняя система воздуховодов и наружная система трубопроводов (при закрытой системе) либо скважина / водоем (при открытой системе). Грунтовые насосы могут иметь различия в конструктивной системе. В комбинированных моделях вентилятор, компрессор, теплообменник и конденсаторные трубопроводы размещаются в одном блоке оборудования. Другие модификации спроектированы в конфигурации «сплит-систем» (отдельных блоков), позволяющих встраивать их в имеющиеся системы отопления.

Рис. 1 – Основные элементы системы грунтового теплового насоса

 

Показатели эффективности работы грунтового теплового насоса

Как и в случае воздушных тепловых насосов, их грунтовые аналоги имеют множество модификаций, различающихся по техническим характеристикам и параметрам эффективности. Насосы типа Земля-Вода, работающие в рамках открытых систем на грунтовой воде, имеют коэффициент эффективности в режиме отопления в диапазоне от 3,6 до 5,2, в режиме охлаждения – от 16,2 до 31,1 соответственно (см. рис. 2).

Рис. 2 – Показатели эффективности грунтового теплового насоса (открытая система)

Грунтовые тепловые насосы замкнутого типа, работающие от подземных трубопроводов, имеют коэффициент эффективности при отоплении 3,1-4,9, при охлаждении – 13,4-25,8 (см. рис. 3).

Рис. 3 – Показатели эффективности грунтового теплового насоса (закрытая система)

Представленный на рисунках диапазон значений демонстрирует производительность типового ассортимента моделей грунтовых тепловых насосов. Обычно чем выше производительность, тем выше цена оборудования и соответственно стоимость сопутствующих затрат на монтаж, пусконаладку, техническое обслуживание. Чтобы иметь представление о полной стоимости покупки и ввода в эксплуатацию грунтового теплового насоса, нужно составить типовую смету затрат, адаптированную под конкретную модель оборудования. Не стоит забывать о том, что энергопотребление у различных типов грунтовых насосов может значительно отличаться: ведь оно зависит не только от мощности и производительности, но и от технологии энергоэффективности, в соответствии с которой спроектирован тот или иной тип машин.

В отличие от температуры воздуха температура земли остается более-менее постоянной, в результате чего производительность грунтового насоса меняется незначительно в зимний период. Стабильная производительность оборудования дает возможность подобрать модель грунтового насоса под потребности конкретного домохозяйства в отоплении и горячем водоснабжении.

Допустим, в случае с воздушным тепловым насосом будет совершенно нецелесообразным полностью полагаться на него в деле отопления, так как его производительность слишком зависима от погодных условий и, в частности, от уличной температуры. Грунтовый тепловой насос, как уже было сказано, подвержен температурным колебаниям значительно меньше, однако и он не в состоянии в одиночку справляться с отопительной нагрузкой.

Идеальным будет вариант, когда грунтовый насос спроектирован для обеспечения 60-70% от общей тепловой нагрузки (совокупной потребности по отоплению и горячему водоснабжению). В самые холодные зимние дни мощности грунтового насоса может не хватить, так что лучше иметь под рукой резервный источник тепла. Комбинированная работа этих двух нагревательных систем позволит полностью покрыть потребности домохозяйства в ГВС и отоплении. Системы грунтовых насосов переменной мощности c двухступенчатым компрессом способны удовлетворять все потребности в охлаждении и частично в отоплении на малой мощности, и отапливать дом в холодные зимние месяцы – на полной мощности.

На рынке России представлен широкий модельный грунтовых тепловых насосов в диапазоне по мощности от 7 кВт до 35 кВт, многие из которых комплектуются блоком горячего водоснабжения.

 

 

 

 

Что бы еще почитать?

Тепловой насос грунт-вода (грунтовый), земля-вода (земляной)

Альтернативные источники энергии в наше время достаточно актуальны. Установка тепловых насосов частое явление сегодня, так как тарифы на газ и электроэнергию стали достаточно большими и люди стараются сократить свои растраты. Земляной тепловой насос (рис. 1) – это устройство, которое берет тепловую энергию из грунта и передает ее воде в системе отопления.

Следует отметить, что грунт является хорошим источником тепла, которое не иссекается, так как грунт вбирает солнечную энергию и тепло недр. Земля сохраняет стабильную температуру не зависимо от времени года и погодных условий. Например, на глубине 4 — 5 метров температурный режим может быть уже от 80С и до 120С.

Рис. 1 Схема работы насоса грунт-вода

Конструкция и принцип работы теплового насоса

Конструкция системы с тепловым насосом земля-вода:

  • Земляной зонд или коллектор;
  • Теплообменник, который транспортирует тепловую энергию к внутреннему контуру;
  • Компрессор;
  • Теплообменник, который передает тепловую энергию в систему отопления;
  • Система отопления и горячего водоснабжения внутри дома.

Система грунтового теплового насоса имеет в своей схеме 3 контура. Внешний контур находится в земле, собирая там тепловую энергию. Второй контур – это сам тепловой насос, теплоноситель попадает в испаритель, где температура поднимается. А третий контур – это уже непосредственно система отопления в доме, в которой циркулирует вода.

За 1 час циркулирует 2-3 м3 теплоносителя. Этот теплоноситель нагревается в земле на 5-70С. Земляной зонд теплового насоса грунт вода, то есть теплообменник, который закопан на определенную глубину, собирает тепловую энергию. И с помощью теплоносителя эта энергия переносится в тепловой насос, а именно в испаритель. Теплоносителем может быть антифриз или смесь воды и пропиленгликоля или этиленгликоля. Часто в системе циркулирует фреон (хладагент) в жидком состоянии, который в испарителе сжимается и превращается в газ. Особенностью фреона является то, что он закипает при низкой температуре. Когда он закипает, то расширяется и пары, которые образуются, попадают в конденсатор.

Далее это тепло попадает к другому теплообменнику, в котором циркулирует уже вода для системы отопления дома. После того как фреон остыл, он обратно преобразуется в жидкое состояние, и циркулирует в грунтовой теплообменник. Процесс начинается заново.

Внешний теплообменник устройства грунт вода выглядит как полиетиленовая тонкостенная труба, ее диаметр может быть 4 см. Приблизительный расчет длины змеевика, который закапывается, такой: 5 погонных метров трубы соответствует 1 м2 площади дома. Можно сделать вывод, что если площадь дома 150 м2, то длина змеевика должна быть 750 метров погонных.

Важно соблюдать все дистанции. Например, нужно укладывать теплообменник на 3 метра от дома или других построек. Глубина, на которую ложится труба, не должна быть меньше 1,4 м.

Виды коллектора грунт вода

Коллектор грунтового теплового насоса может быть двух видов (рис. 2):

  • Вертикальный;
  • Горизонтальный.
Рис. 2 Виды коллекторов для грунтовых насосов: вертикальный и
горизонтальный

Вертикальный коллектор – это длинный трубопровод, опущенный в скважину длина, которой составляет от 40 до 150 м. Этот вид теплообменника лучше горизонтальных тем, что на такой глубине температура больше. Если скважина очень глубокая то теплообменник оснащается еще защитной обсадной трубой, а если глубина сравнительно не большая, то это не обязательно. Но значительным недостатком такого способа размещения коллектора является высокая стоимость такой скважины.

Конечно, специалисты рекомендуют бурить скважину глубже. Но если техника или почва не позволяют, то можно сделать несколько скважин. Например, можно сделать одну скважину глубиной 80 м, а можно 4 скважины по 20 м. Главное чтобы суммарный результат получился достаточным для отопления дома. Может быть каменистая почва, с которой достаточно тяжело работать, в ней можно пробурить скважины не более 15-20 метров.

Горизонтальный коллектор (рис. 3) – этот вид грунтового коллектора для насоса грунт вода выглядит как трубопровод, который выложен в горизонтальном положении на определенную глубину, под слоем земли. Этот коллектор легко устанавливается.

Рис. 3 Внешний контур насоса грунт-вода

Площадь, на которую устанавливается коллектор земляного теплового насоса достаточно большая в отличие от вертикального варианта, на который нужен небольшой кусочек земли. Как правило, горизонтальный теплообменник занимает от 25 до 50 м2, а может и больше, смотря какая отапливаемая площадь. Негативным фактором этого варианта является то, что территория с этим коллектором может использоваться только под газон.

Зависимо от различных обстоятельств теплообменник может укладываться зигзагом, петлями, змейкой и т.д. Очень важно, какая теплопроводность у грунта, в который устанавливается теплообменник. Это зависит от качества земли, например, если почва влажная, то теплопроводность больше, а если почва песчаная, то теплопроводность маленькая. Если есть много петель в теплообменнике, то в комплектации обязательно должен быть циркуляционный насос.

Преимущества и недостатки насосов грунт вода

Тепловой насос грунт-вода имеют такие преимущества:

  • Автономность установки. Насос грунт вода не зависит от энергоносителей, для потребления этой тепловой энергии не нужны никакие разрешения и проекты.
  • Экологичность. Тепловые насосы это установки, от которых нет вредных выбросов в атмосферу, а также используется неиссякаемая энергия Земли.
  • Безопасность. Это отопление безопасно, так как максимальная температура здесь достигает 600С, а значит оборудование пожаробезопасно и взрывоопасно.
  • Универсальное оборудование. Грунтовой насос можно использовать совместно с газовым или другим котлом.
  • Небольшие затраты при эксплуатации грунтового насоса. Установке грунт вода не нужно никакое дополнительное обслуживание.

Недостатки земляных тепловых насосов:

  • Высокая стоимость. Сама по себе установка стоит достаточно дорого, а также, чтобы ее установить, нужны большие затраты. Работа спецтехники, установка теплообменника и т.д. это все дорогостоящие услуги. Это оборудование намного дороже котельного оборудования.
  • Срок эксплуатации грунтового насоса становит около 25 лет. С такой стоимостью это не так уж и много. После этого срока, как правило, нужен либо ремонт, либо бурение другой скважины.

Отопление тепловым устройством грунт вода

Квалифицированные специалисты рекомендуют при установке земляного теплового насоса обустроить в доме систему теплых полов. Так как особенностью этого отопления является то, что нужно большие радиаторы, а это не слишком красиво. Поэтому можно обустроить теплые полы и дополнительно небольшие радиаторы.

Дом должен быть подготовленным, то есть полностью утепленным. Так как чем лучше утеплен дом, тем меньше будет тепловых потерь. Также следует отметить, что температура при работе теплового насоса типа грунт-вода не достигает такого уровня, как при отоплении котельным оборудованием, а значит нужно предпринять все меры, чтобы тепло не выходило.

Если на участке где устанавливается змеевик, проходит водопроводная труба, то беспокоиться не стоит, так как никакого воздействия на нее грунтовый теплообменник не будет оказывать.

Конечно, цельной трубы для земляного коллектора такой длины не найти, по этому они будут устанавливаться бухтами, и между собой соединяться специальными муфтам (рис. 4) и, как правило, бухты длинной 100-200 м.

Рис. 4 Соединение труб муфтами в земляном коллекторе

Тепловой насос земля-вода питается от электрической сети 220В или 380В. Так как циркуляционный насос работает только от электричества. Грунтовое тепловое устройство потребляет электрической энергии в 4-5 раз меньше, чем вырабатывает тепловой энергии. Экономия очевидна. То есть на 1 кВт электроэнергии приходится 4-5 кВт тепловой энергии.

Теплоноситель для теплового насоса

Фреон – это вещество, которое относится к искусственным синтезированным газам. Этот газ используется не только в работе грунтового устройства грунт вода, но также в конструкции холодильников и кондиционеров. Когда фреон нагревается до +30С, он начинает закипать и переходит в газообразное состояние. В компрессоре он сжимается до 26 атмосфер.

Рис. 5 Вход труб внешнего контура в дом

Именно под воздействием такого давления температура этих газов поднимается до +600С, а иногда и до +750С. Но когда происходит теплоотдача воде в системе отопления, то теряется от 10 до 150°. Отдав тепло, фреон остывает, показатель давления опускается до 4 атмосфер. Это так называемый эффект дросселирования. Далее происходит полное охлаждение до 00С, и фреон переходит опять в жидкое состояние.

Статьи по теме:

Тепловой насос для отопления дома

Неперехваченное исключение

Тепловой насос воздух-воздух является эффективным и экономным. Он не требует предварительных сложных работ перед установкой в отличие от радиаторов водяного отопления. Сделать такой воздушный насос при желании можно самостоятельно. В нашей статье вы узнаете особенности данного устройства, а также все достоинства и недостатки.

Содержание:

  1. Принцип работы теплового насоса воздух-воздух
  2. Отличия теплового воздушного насоса от кондиционера
  3. Как сделать насос самостоятельно
  4. Выбор теплового насоса
  5. Достоинства и недостатки
  6. Устройство воздушной системы отопления

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух

При минусовой температуре на улице можно нагреть воздух до комфортного уровня. И это возможно с тепловым насосом воздух-воздух. Самыми востребованными являются промышленные модели. Но главным недостатком является высокая цена оборудования. Тепловой насос собирает рассеянную тепловую энергию даже в большой мороз, затем концентрирует ее и нагревает теплоноситель. 

Самым главным элементом устройства является хладагент. Он обладает низкой температурой испарения и кипения. Обычно применяют газ фреон, его также используют в кондиционерах и холодильниках. В теплонасосе хладагент собирает тепло, которое находится атмосфере и передает его в дом. 

Отличия теплового воздушного насоса от кондиционера

Тепловой воздушный насос во многом схож с работой кондиционера, но имеет некоторые отличительные особенности. Рассмотрим их подробнее:

  1. Главным преимуществом насоса над кондиционером является экономичность. Кондиционеры затрачивают на работу значительно больше электричества, а при переключении на режим обогрева расходы увеличиваются. 
  2. Тепловой насос имеет высокую производительность и максимально обогревает помещение. А некоторые виды могут охлаждать помещение. Но во время охлаждения эффективность работы насосов значительно уступает кондиционерам.
  3. Область применения. Тепловые насосы используются для обогрева помещения в течения всего года. А некоторые модели могут охлаждать. Кондиционеры работают в качестве вентиляции и могут дополнительно обогревать помещение, но с учетом того что температура воздуха составляет более +5 С. 

Как сделать насос самостоятельно

В состав воздушного насоса входит конденсатор, испаритель и компрессор. При изготовлении испарителя можно применить пластиковый бак. Целесообразнее приобрести бак объемом от 100 до 120 литров. Для циркулирования хладагента внутрь бак необходимо установить змеевик, который изготовлен из медной трубы. Для изготовления змеевика можно применить газовый баллон. На баллон наматывается труба, а для правильного шага между витками змеевика применяется алюминиевая перфорированная рейка. Также в пластиковом баке необходимо устроить отверстия для отвода и подачи воздуха. Для конденсатора необходимо установить еще один дополнительный змеевик. Изготовить его можно из металлического бака, который предварительно разрезают, а затем заваривают. А также не стоит забывать об установке медного змеевика для хладагента и устройстве отверстий для подачи и отвода воздуха в помещение. 

Еще одним важным элементов теплового насоса является компрессор, но изготовить его самостоятельно очень трудно.

Поэтому чаще всего приобретают промышленные модели. Но можно использовать и компрессор с не рабочий сплит-системы. Мощности такого компрессора будет достаточно для теплового насоса воздух-воздух. После того как все необходимые элементы будут изготовлены следует их соединить между собой. Затем необходимо заправить насос хладагентом и подключить испаритель к системе по забору воздуха. Далее можно подключать конденсатор к отопительной системе дома. Заправить хладагент не очень легко, поэтому лучше воспользоваться услугами квалифицированного мастера. Он качественно выполнит работу и проверит работу устройства. 

Выбор теплового насоса

  • Перед покупкой теплового воздушного насоса необходимо правильно произвести расчеты и выбрать станцию. Выбирая насос, следует обратить внимание на характеристики:
  • Фирма производителя;
  • Мощность устройства;
  • Способ подключения;
  • Стоимость насоса.

А также необходимо учесть дополнительные функции теплонасоса. Устройство может работать на охлаждение и нагрев и имеет разное количество функций. Некоторые производители выпускают тепловые насосы с встроенными емкостями для нагрева воды.

Достоинства и недостатки

Тепловой насос воздух-воздух имеет некоторые достоинства:

  • Насос производит тепловую энергию без использования жидкого и твердого топлива, газа и других видов топлива. А если вы установите солнечные панели, то тепловой насос сможет работать и вовсе без электричества.  
  • Приобрести данное устройство не совсем дешево, но оно окупится уже через 3 года пользования. Срок службы насоса обычно составляет 30-50 лет, поэтому вы сможете сэкономить свои средства. В обслуживании по сравнению с электрическими котлами тепловой насос обходится в 3-5 раз дешевле.
  • При работе отсутствуют различные вредные выбросы, так как используются возобновляемые источники теплоэнергии.

Тепловой насос воздух-воздух имеет два недостатка:

  1. Высокая стоимость теплового насоса, а также большие расходы на его устройство. По этой причине такое устройство не очень популярно.
  2. Эффективность работы при низких температурах значительно уменьшается. Насос отлично работает при температуре от 15 до 25 С, но при более низких температурах снижается работоспособность оборудования. 

Некоторые производители начали разработку тепловых насосов, которые смогут работать при температуре до -32 С, а также стараются сделать стоимость оборудования более доступной. Возможно, скоро у тепловых насосов не останется недостатков. 

Устройство воздушной системы отопления

Для воздушного отопления лучше использовать тепловой насос, а не водяные дорогостоящие батареи. Применяя тепловой насос, теплый воздух будет распространяться в помещение через воздуховод, а значит, тепловые потери будут незначительными. При движении горячей воды потери тепла будут большими, поэтому тепловой насос выгоднее применять, нежели водяные радиаторы. Воздух, который нагрелся в теплообменники проходит через фильтр, а лишь потом поступает в систему воздуховодов. Поэтому в помещение будет не только тепло, но обмен воздуха будет правильным. 

Для подачи теплого воздуха необходимо использовать мощный вентилятор. Воздуховод можно проложить вдоль стен, таким образом, воздух будет поступать из решеток, которые обычно размещают рядом с окнами. Для того чтобы установить такую воздушную систему необходимо приобрести: набор решеток, крепежные элементы, воздуховоды, алюминиевый армированный скотч, а также инструменты, которые понадобятся для работы с оцинкованной сталью.  

Если вначале строительство дома вы уже определились с системой отопления и решили использовать воздушную систему отопления, то можно запроектировать воздуховоды в стенах или подвесном потолке. Таким образом, вся отопительная система будет скрыта и не испортит интерьер вашего дома. 

Читайте также:

Принцип работы рассольно-водяного теплового насоса

Эффективность зависит от многих факторов

Тепловой насос вырабатывает тепло, сначала испаряя хладагент с помощью окружающей энергии, а затем, сжимая его. Для осуществления процесса сжатия тепловому насосу необходим электрический ток.

Чтобы иметь возможность прогнозирования эффективности подобной установки, обращаются к Директиве 4650 Союза немецких инженеров. Приведённый в ней метод расчёта позволяет рассчитать суммарный годовой показатель эффективности теплового насоса, основанный на коэффициенте преобразования теплоты (COP) насоса и различных параметров установки. Коэффициент преобразования теплоты означает текущее отношение произведённого полезного тепла к используемой движущей энергии в виде тока в условиях нормативных показателей. Суммарный годовой показатель эффективности теплового насоса является, в свою очередь, суммой всех COP, имеющих место в течение всего года. Если есть необходимость определить фактический суммарный годовой показатель эффективности теплового насоса, ставятся в соотношение снимаемые показатели тепла и тока (со счетчика показаний по количеству тепла и тока).

При этом в качестве решающего параметра воздействия на эффективность установки выступает разница между источником тепла и температурой теплоносителя системы отопления. Если температура источника, например, составляет 10˚С, а температура подаваемого теплоносителя 30˚С, то рассольно-водяной тепловой насос должен повысить температуру хладагента всего лишь на 20˚С. Если система отопления состоит из отопительных приборов с небольшими площадями и минимальной температурой подаваемого теплоносителя 50˚С, то для достижения необходимой температуры компрессор должен затратить в два раза больше энергии.

Рассольно-водяные тепловые насосы для моновалентного режима работы

Благодаря источникам тепла с относительно постоянными и высокими показателями рассольно-водяные тепловые насосы работают в течение всего года очень эффективно. В зависимости от области применения они, как правило, в качестве единственного генератора тепла обеспечивают достаточное количество горячей воды и энергии для системы отопления. В некоторых случаях имеет смысл использовать комбинированный режим работы вместе с имеющейся системой отопления. Последняя может быть подключена при пиковых нагрузках и гарантирует в любое время высокий уровень комфорта внутри жилых помещений. Для обеспечения экономичного режима работы необходимо заранее учитывать некоторые моменты. Подробную информацию и советы по этому поводу Вы найдете в разделе «Купить тепловой насос».

Системы тепловых насосов | Департамент энергетики

Для климата с умеренными потребностями в отоплении и охлаждении тепловые насосы являются энергоэффективной альтернативой печам и кондиционерам. Как и ваш холодильник, тепловые насосы используют электричество для передачи тепла из прохладного помещения в теплое, делая прохладное пространство более прохладным, а теплое — теплее. Во время отопительного сезона тепловые насосы перемещают тепло из прохладного помещения в ваш теплый дом, а во время сезона охлаждения тепловые насосы перемещают тепло из прохладного дома в теплое помещение.Поскольку они перемещают тепло, а не генерируют тепло, тепловые насосы могут обеспечить эквивалентное кондиционирование помещения всего за четверть стоимости эксплуатации обычных нагревательных или охлаждающих приборов.

Есть три типа тепловых насосов: воздух-воздух, водоисточник и геотермальный. Они собирают тепло из воздуха, воды или земли за пределами вашего дома и концентрируют его для использования внутри.

Самым распространенным типом теплового насоса является тепловой насос с воздушным источником тепла, который передает тепло между вашим домом и наружным воздухом. Современные тепловые насосы могут снизить потребление электроэнергии для отопления примерно на 50% по сравнению с электрическими нагревателями сопротивлением, такими как печи и плинтусы. Высокоэффективные тепловые насосы также осушают лучше, чем стандартные центральные кондиционеры, что приводит к меньшему потреблению энергии и большему комфорту охлаждения в летние месяцы. Тепловые насосы с воздушным источником тепла использовались в течение многих лет почти во всех частях Соединенных Штатов, но до недавнего времени они не использовались в регионах, которые испытывали длительные периоды отрицательных температур.Однако в последние годы технология тепловых насосов с воздушным источником тепла претерпела значительные изменения, и теперь они предлагают законную альтернативу обогреву помещений в более холодных регионах.

Для домов без воздуховодов тепловые насосы с воздушным источником также доступны в бесканальной версии, называемой мини-сплит-тепловым насосом. Кроме того, особый тип воздушного теплового насоса, называемый «чиллер с обратным циклом», генерирует горячую и холодную воду, а не воздух, что позволяет использовать его с системами лучистого теплого пола в режиме обогрева.

Геотермальные (грунтовые или водные) тепловые насосы достигают более высокой эффективности за счет передачи тепла между вашим домом и землей или близлежащим источником воды.Хотя их установка и стоит дороже, геотермальные тепловые насосы имеют низкие эксплуатационные расходы, поскольку они используют преимущества относительно постоянной температуры земли или воды. Геотермальные (или наземные) тепловые насосы имеют несколько основных преимуществ. Они могут снизить потребление энергии на 30-60%, контролировать влажность, прочные и надежные, и подходят для самых разных домов. Подходит ли вам геотермальный тепловой насос, будет зависеть от размера вашего участка, грунта и ландшафта. Тепловые насосы, работающие на грунте или воде, могут использоваться в более суровых климатических условиях, чем тепловые насосы, работающие на воздухе, и удовлетворенность клиентов системами очень высока.

Новым типом теплового насоса для бытовых систем является абсорбционный тепловой насос, также называемый газовым тепловым насосом. Абсорбционные тепловые насосы используют тепло в качестве источника энергии и могут работать от самых разных источников тепла.

Дополнительную информацию об этих конкретных типах тепловых насосов можно найти по адресу:

Тепловой насос !!! — Группа термодинамики B

Термодинамический принцип теплового насоса
Тепловой насос — это машина, передающая тепло из одного места в другое.Он действует как кондиционер или печь. Процесс этой машины включает перемещение воздуха с улицы в помещение без использования большого количества энергии. Он может производить горячий и холодный воздух в зависимости от желаемой температуры. В жаркие дни тепловой насос втягивает холодный воздух снаружи и может охлаждать воздух внутри домов или автомобилей. Когда на улице холодно, он может делать то же самое, но забирает тепло из наружного воздуха в теплую среду (4). Тепловой насос может сделать это, используя работу в системе (рисунок 1a), потому что работа добавляется к системе, а энергия не создается.Этот тип системы представляет собой цикл Карно (рисунок 1b). Есть несколько типов тепловых насосов; мы обсудим тепловые насосы воздух-воздух, геотермальные и водяные тепловые насосы.

Рис. 1a и 1b

Наивысшая эффективность на основе термодинамики

Когда тепловой насос используется вместе с газовой печью, оба оборудования разделяют тепловую нагрузку. Они работают в разное время, что увеличивает эффективность.Когда температура слишком низкая для работы теплового насоса, начинает работать газовая печь. Когда температура снова повышается, тепловой насос начинает работать. Это рентабельный двойной процесс, поскольку он позволяет тепловому насосу не использовать больше энергии, чем необходимо (3).

Тепловые насосы рассчитаны с использованием COP, что означает коэффициент производительности (2). Хороший КПД для отопления выше 1,2, а для охлаждения выше 0,7. Тепловые насосы плохо работают в климате, где часто температура опускается ниже нуля, поэтому вы, вероятно, не сможете найти их в окрестностях Висконсина.Это связано с тем, что перемещение тепла из очень холодной зоны требует гораздо больше энергии (4). В этом случае газовые печи будут лучшим вариантом для передачи тепла.

Рисунок 2

Детали теплового насоса

Компоненты теплового насоса включают конденсатор, расширительный клапан, испаритель и компрессор (2). Когда насос хочет производить теплый воздух, он передает тепло, выделяемое рабочей жидкостью в испарителе, и использует холодный воздух снаружи, чтобы превратить его в газ.Компрессор способен повышать температуру и давление газа, проталкивая его в змеевики конденсатора в нагретое пространство. Тепло от газа передается в комнату, когда газ конденсируется обратно в жидкость. Затем рабочая жидкость охлаждается, возвращаясь через расширительный клапан к змеевикам испарителя наружного блока (4). Эти компоненты одинаковы для всех типов тепловых насосов.

Рисунок 3

Есть три основных типа тепловых насосов: воздух-воздух, водный источник и геотермальный источник.Тепловые насосы воздух-воздух используют обратный цикл для перемещения горячего и холодного воздуха. Этот насос вырабатывает в полтора-три раза больше тепла, чем печь, и потребляет для этого меньше энергии. Другой тип теплового насоса — геотермальный, который поглощает тепло от земли.

Тепловой насос с водяным источником поглощает тепло аналогичным образом, за исключением подземных водопроводных труб. Эти трубы могут быть замкнутыми или разомкнутыми. В трубе с замкнутым контуром одна и та же вода многократно циркулирует по трубам. В трубе с открытым контуром вода откачивается из источника воды, такого как колодец или озеро, отбирается тепло, и вода возвращается в исходный источник воды (4). Эти тепловые насосы обладают высоким КПД. Обычно их установка стоит дорого, но с годами можно сэкономить много денег, чтобы запустить их. Они подходят для большинства домов и устойчивы к экстремальным погодным условиям, в отличие от тепловых насосов воздух-воздух (1).

Рисунок 4

Воздействие на окружающую среду

Тепловые насосы — это экологически чистая альтернатива печам и кондиционерам. Они могут снизить вдвое счет за электроэнергию.Высокоэффективные насосы также лучше осушают и охлаждают дома быстрее, чем кондиционеры, поскольку они потребляют меньше энергии и более эффективны.

Персональные просмотры

Тепловые насосы — очень жизнеспособные энергоэффективные источники. Они способны обогревать многие вещи, такие как бассейны, здания и гидромассажные ванны. Уникальность тепловых насосов заключается в том, что они равномерно распределяют тепло по окружающей среде. Если вы из Висконсина, воздушный насос может быть не лучшей идеей для инвестиций, потому что в большинстве случаев температура здесь слишком низкая, чтобы тепловые насосы могли нормально работать в замерзшей тундре.Летом мы любим насосы воздух-воздух, потому что они помогают нам сохранять прохладу летом, когда мы сидим на диване и пьем мохито.

Список литературы

  1. Тепловой насос Systems, Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии https://www.energy.gov/energysaver/heat-and-cool/heat-pump-systems
  2. Тепловой насос , Википедия. https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pump
  3. Что такое тепловой насос ? Леннокс https: // www.lennox.com/help/faqs/heat-pumps
  4. Коуэн, Лаура, Сеннебоген, Эмили, Как работают тепловые насосы. Как все работает https://home.howstuffworks.com/home-improvement/heating-and-cooling/heat-pump.htm
  5. Рисунок 1: https://opentextbc. ca/physicstestbook2/wp-content/uploads/sites/211/2017/10/Figure_16_05_01.jpg
  6. Рисунок 2: http://hydrogen.physik.uni-wuppertal.de/hyperphysics/hyperphysics/hbase/thermo/imgheat/hpump.gif
  7. Рисунок 3: https: //www.greenmatch.co.uk/media/2465211/how-air-source-heat-pump-works.png
  8. Рисунок 4: https: //www.real-world-physics-problems.com/images/geothermal_heat_pump.png

Приложения термодинамики: тепловые насосы и холодильники

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите использование тепловых двигателей в тепловых насосах и холодильниках.
  • Продемонстрируйте, как тепловой насос работает для обогрева внутреннего пространства.
  • Объясните разницу между тепловыми насосами и холодильниками.
  • Рассчитайте коэффициент полезного действия теплового насоса.

Рис. 1. Практически в каждом доме есть холодильник. Большинство людей не осознают, что они тоже делят свои дома с тепловым насосом. (кредит: Id1337x, Wikimedia Commons)

Тепловые насосы, кондиционеры и холодильники используют передачу тепла от холода к горячему. Это тепловые машины, работающие задом наперед. Мы говорим «в обратном направлении», а не в обратном направлении, потому что, за исключением двигателей Карно, все тепловые двигатели, хотя они могут работать в обратном направлении, не могут быть полностью реверсированы.Передача тепла происходит из холодного резервуара Q c и в горячий. Для этого требуется потребляемая мощность Вт , которая также преобразуется в теплопередачу. Таким образом, теплопередача к горячему резервуару составляет Q h = Q c + W . (Обратите внимание, что Q h , Q c и W положительны, их направления указаны на схемах, а не знаком.) Тепловой насос предназначен для передачи тепла Q h происходить в теплой среде, например, в доме зимой. Задача кондиционеров и холодильников заключается в том, чтобы передача тепла происходила из прохладной окружающей среды, такой как охлаждение комнаты или хранение продуктов при более низких температурах, чем температура окружающей среды. (Фактически, тепловой насос может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения помещения. По сути, это кондиционер и нагревательный элемент в одном устройстве. В этом разделе мы сконцентрируемся на его режиме обогрева.)

Рис. 2. Тепловые насосы, кондиционеры и холодильники — это тепловые двигатели, работающие в обратном направлении.Показанный здесь основан на (реверсивном) двигателе Карно. (а) Принципиальная схема, показывающая передачу тепла из холодного резервуара в теплый резервуар с помощью теплового насоса. Направления W , Q h и Q c противоположны направлениям в тепловом двигателе. (b) диаграмма для цикла Карно, аналогичная показанной на рисунке 3, но в обратном порядке по пути ADCBA. Площадь внутри цикла отрицательная, что означает, что имеется сетевой ввод. Имеется передача тепла Q c в систему из холодного резервуара по пути DC и передача тепла Q h из системы в горячий резервуар по пути BA.

Тепловые насосы

Большим преимуществом использования теплового насоса для поддержания тепла в доме, а не просто сжигания топлива, является то, что тепловой насос подает Q h = Q c + W . Теплоотдача происходит от наружного воздуха даже при температуре ниже точки замерзания во внутреннее пространство. Вы платите только за Вт и получаете дополнительную теплоотдачу Q c извне бесплатно; во многих случаях в отапливаемое пространство передается как минимум вдвое больше энергии, чем используется для работы теплового насоса.Когда вы сжигаете топливо, чтобы согреться, вы платите за все. Недостатком является то, что затраты на работу (требуемые вторым законом термодинамики) иногда дороже, чем просто сжигание топлива, особенно если работа выполняется за счет электроэнергии.

Основные компоненты теплового насоса в режиме нагрева показаны на рисунке 3. Используется рабочая жидкость, например хладагент, не содержащий CFC. В наружных змеевиках (испарителе) теплоотдача Q c происходит к рабочему телу из холодного наружного воздуха, превращая его в газ.

Рис. 3. Простой тепловой насос состоит из четырех основных компонентов: (1) конденсатор, (2) расширительный клапан, (3) испаритель и (4) компрессор. В режиме обогрева теплопередача Q c происходит к рабочему телу в испарителе (3) из более холодного наружного воздуха, превращая его в газ. Компрессор с электрическим приводом (4) увеличивает температуру и давление газа и нагнетает его в змеевики конденсатора (1) внутри отапливаемого пространства. Поскольку температура газа выше, чем температура в комнате, передача тепла от газа к комнате происходит, когда газ конденсируется в жидкость.Затем рабочая жидкость охлаждается, поскольку она течет обратно через расширительный клапан (2) к змеевикам испарителя наружного блока.

Компрессор с электрическим приводом (рабочая мощность W ) повышает температуру и давление газа и нагнетает его в змеевики конденсатора, которые находятся внутри отапливаемого пространства. Поскольку температура газа выше, чем температура внутри комнаты, происходит передача тепла в комнату, и газ конденсируется в жидкость. Затем жидкость течет обратно через редукционный клапан к змеевикам испарителя наружного блока, охлаждаясь за счет расширения.(В цикле охлаждения змеевики испарителя и конденсатора меняются ролями, и направление потока жидкости меняется на противоположное.)

О качестве теплового насоса судят по тому, сколько тепла Q ч происходит в теплое пространство, по сравнению с тем, сколько требуется трудозатрат Вт . Исходя из соотношения между тем, что вы получаете, и тем, что вы тратите, мы определяем коэффициент полезного действия теплового насоса ( COP л. с. ) как [латексный] COP _ {\ text {hp}} = \ frac {Q _ {\ text {h}}} {W} \\ [/ latex].

Поскольку эффективность теплового двигателя составляет [латекс] Eff = \ frac {W} {Q _ {\ text {h}}} \\ [/ latex], мы видим, что [латекс] COP _ {\ text {hp}} = \ frac {1} {Eff} \\ [/ latex], важный и интересный факт. Во-первых, поскольку КПД любого теплового двигателя меньше 1, это означает, что COP л.с. всегда больше 1, то есть тепловой насос всегда имеет большую теплопередачу Q ч , чем затраченная работа. Это. Во-вторых, это означает, что тепловые насосы лучше всего работают при небольших перепадах температур.Эффективность идеального двигателя Карно составляет [латекс] Eff _ {\ text {C}} = 1- \ left (\ frac {T _ {\ text {c}}} {T _ {\ text {h}}} \ справа) \\ [/ латекс]; таким образом, чем меньше разница температур, тем меньше КПД и больше COP л.с. (потому что [латексный] COP _ {\ text {hp}} = \ frac {1} {Eff} \\ [/ latex] ). Другими словами, тепловые насосы не так хорошо работают в очень холодном климате, как в более умеренном.

Трение и другие необратимые процессы снижают эффективность теплового двигателя, но они приносят пользу работе теплового насоса. Тепловой насос.

Рис. 4. Когда реальный тепловой двигатель работает в обратном направлении, часть запланированной работы ( W, ) идет на теплопередачу, прежде чем она попадет в тепловую машину, тем самым снижая ее коэффициент полезного действия. На этом рисунке W ′ представляет часть W , которая идет в тепловой насос, в то время как остаток W теряется в виде тепла трения ( Q f ) в холодный резервуар. Если бы весь W пошел в тепловой насос, то Q h было бы больше.В лучшем тепловом насосе используются адиабатические и изотермические процессы, поскольку теоретически не должно быть диссипативных процессов, снижающих передачу тепла к горячему резервуару.

Пример 1. Лучший [латексный] COP _ {\ text {hp}} \\ [/ latex] теплового насоса для домашнего использования

Тепловой насос, используемый для обогрева дома, должен использовать цикл, который производит рабочую жидкость при температурах выше, чем типичная температура в помещении, чтобы могла происходить передача тепла внутрь. Точно так же он должен производить рабочую жидкость при температурах ниже, чем температура наружного воздуха, чтобы передача тепла происходила извне.Следовательно, его горячая и холодная температура резервуара не может быть слишком близкой, что ограничивает его COP л.с. . (См. Рис. 5.) Каков наилучший возможный коэффициент полезного действия для такого теплового насоса, если температура горячего резервуара составляет 45,0 ° C, а температура холодного резервуара —15,0 ° C?

Стратегия

Перевернутый двигатель Карно будет работать с максимальной производительностью в качестве теплового насоса. Как отмечалось выше, [latex] COP _ {\ text {hp}} = \ frac {1} {Eff} \\ [/ latex], поэтому нам нужно сначала рассчитать эффективность Карно, чтобы решить эту проблему.

Решение

Эффективность Карно по абсолютной температуре определяется по формуле:

[латекс] Eff _ {\ text {C}} = 1- \ frac {T _ {\ text {c}}} {T _ {\ text {h}}} \\ [/ latex].

Температура в кельвинах составляет T h = 318 K и T c = 258 K, так что

[латекс] Eff _ {\ text {C}} = 1- \ frac {258 \ text {K}} {318 \ text {K}} = 0,1887 \\ [/ latex].

Таким образом, из обсуждения выше,

[латекс] COP _ {\ text {hp}} = \ frac {1} {Eff} = \ frac {1} {0.1887} = 5,30 \\ [/ latex], или [латекс] COP _ {\ text {hp}} = \ frac {Q _ {\ text {h}}} {W} = \ frac {1} {0,1887} = 5,30 \\ [/ latex] так что Q h = 5,30 W.

Обсуждение

Этот результат означает, что теплопередача тепловым насосом в 5,30 раз больше, чем вложенная в него работа. Это будет стоить в 5,30 раза больше для той же теплопередачи от электрического комнатного обогревателя, чем для теплопередачи, производимой этим тепловым насосом. Это не нарушение сохранения энергии. Холодный окружающий воздух обеспечивает 4.3 Дж на 1 Дж работы от розетки.

Рис. 5. Передача тепла снаружи внутрь, а также работа, выполняемая для запуска насоса, происходит в тепловом насосе из приведенного выше примера. Обратите внимание, что холодная температура, создаваемая тепловым насосом, ниже, чем температура наружного воздуха, поэтому происходит передача тепла рабочей жидкости. Компрессор насоса создает температуру выше температуры в помещении для передачи тепла в дом.

Рисунок 6.В жаркую погоду происходит передача тепла от воздуха внутри помещения к воздуху снаружи, охлаждая помещение. В прохладную погоду происходит передача тепла от воздуха снаружи к воздуху внутри, нагревая комнату. Это переключение достигается за счет изменения направления потока рабочей жидкости на противоположное.

Настоящие тепловые насосы работают не так хорошо, как идеальные в предыдущем примере; их значения COP л.с. колеблются от 2 до 4. Этот диапазон означает, что теплопередача Q h от тепловых насосов в 2–4 раза больше, чем работа, вложенная в них W .Однако их экономическая осуществимость все еще ограничена, поскольку W обычно получают за счет электроэнергии, которая стоит больше на джоуль, чем передача тепла путем сжигания топлива, такого как природный газ. Кроме того, первоначальная стоимость теплового насоса выше, чем у многих печей, поэтому тепловой насос должен работать дольше, чтобы окупить его стоимость. Тепловые насосы, скорее всего, будут экономически лучше там, где зимние температуры мягкие, электричество относительно дешево, а другие виды топлива относительно дороги.Кроме того, поскольку они могут охлаждать и обогревать помещение, они имеют преимущества там, где также желательно охлаждение в летние месяцы. Таким образом, одни из лучших мест для тепловых насосов — теплый летний климат с прохладной зимой. На рис. 6 показан тепловой насос, называемый в некоторых странах « обратным циклом» или «охладителем сплит-системы » .

Кондиционеры и холодильники

Кондиционеры и холодильники предназначены для охлаждения чего-либо в теплой среде. Как и в случае с тепловыми насосами, для передачи тепла от холода к горячему требуется дополнительная работа, а это дорого.О качестве кондиционеров и холодильников судят по тому, какой объем теплоотдачи Q c происходит из холодной окружающей среды по сравнению с тем, сколько требуется трудозатрат Вт . То, что считается преимуществом теплового насоса, в холодильнике считается отходящим теплом. Таким образом, мы определяем коэффициент полезного действия ( COP ref ) кондиционера или холодильника как

.

[латекс] {COP} _ {\ text {ref}} = \ frac {Q _ {\ text {c}}} {W} \\ [/ latex].

Еще раз отмечая, что Q h = Q c + W , мы видим, что кондиционер будет иметь более низкий коэффициент полезного действия, чем тепловой насос, потому что [латекс] {COP} _ { \ text {hp}} = \ frac {Q _ {\ text {h}}} {W} \\ [/ latex] и Q h больше, чем Q c . В задачах и упражнениях этого модуля вы покажете, что COP ref = COP л.с. -1 для теплового двигателя, используемого в качестве кондиционера или теплового насоса, работающего между двумя одинаковыми температурами.Настоящие кондиционеры и холодильники обычно работают замечательно, имея значения COP ref в диапазоне от 2 до 6. Эти числа лучше, чем значения COP л.с. для упомянутых выше тепловых насосов, поскольку разница температур составляет меньше, но они меньше, чем у двигателей Карно, работающих между теми же двумя температурами.

Был разработан тип рейтинговой системы COP , называемый «рейтинг энергоэффективности» ( EER ).Этот рейтинг является примером того, что единицы, не относящиеся к системе СИ, по-прежнему используются и актуальны для потребителей. Чтобы упростить жизнь потребителю, Австралия, Канада, Новая Зеландия и США используют рейтинг Energy Star из 5 звезд — чем больше звездочек, тем более энергоэффективным является устройство. EER s выражаются в смешанных единицах британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час нагрева или охлаждения, деленных на потребляемую мощность в ваттах. Комнатные кондиционеры доступны с EER s в диапазоне от 6 до 12.Хотя это не то же самое, что только что описанные COP , эти EER хороши для сравнения: чем больше EER , тем дешевле будет эксплуатироваться кондиционер (но тем выше, вероятно, будет цена его покупки). ).

EER кондиционера или холодильника можно выразить как

[латекс] \ displaystyle {EER} = \ frac {\ frac {Q _ {\ text {c}}} {t_1}} {\ frac {W} {t_2}} \\ [/ latex],

, где Q c — количество теплопередачи от холодной среды в британских тепловых единицах, t 1 — время в часах, W — потребляемая работа в джоулях, а t 2 — время в секундах.

Стратегии решения проблем термодинамики

  1. Изучите ситуацию, чтобы определить, задействовано ли тепло, работа или внутренняя энергия . Ищите любую систему, в которой основными методами передачи энергии являются тепло и работа. Тепловые двигатели, тепловые насосы, холодильники и кондиционеры являются примерами таких систем.
  2. Определите интересующую систему и нарисуйте помеченную диаграмму системы, показывающую поток энергии.
  3. Определите, что именно необходимо определить в проблеме (определите неизвестные) .Письменный список полезен. Максимальная эффективность означает, что задействован двигатель Карно. Эффективность — это не то же самое, что коэффициент полезного действия.
  4. Составьте список того, что дано или может быть выведено из проблемы, как указано (укажите известные). Обязательно отличите теплопередачу в системе от теплопередачи из системы, а также затраты на работу от результатов работы. Во многих ситуациях полезно определить тип процесса, например изотермический или адиабатический.
  5. Решите соответствующее уравнение для количества, которое необходимо определить (неизвестное).
  6. Подставьте известные величины вместе с их единицами измерения в соответствующее уравнение и получите численные решения с указанием единиц.
  7. Проверьте ответ, чтобы узнать, разумен ли он: имеет ли он смысл? Например, КПД всегда меньше 1, тогда как коэффициенты производительности больше 1.

Сводка раздела

  • Артефакт второго закона термодинамики — это способность обогревать внутреннее пространство с помощью теплового насоса.Тепловые насосы сжимают холодный окружающий воздух и при этом нагревают его до комнатной температуры без нарушения принципов консервации.
  • Чтобы рассчитать коэффициент полезного действия теплового насоса, используйте уравнение [latex] {\ text {COP}} _ {\ text {hp}} = \ frac {{Q} _ {\ text {h}}} {W} \\ [/ латекс].
  • Холодильник — это тепловой насос; он забирает теплый окружающий воздух и расширяет его, чтобы охладить.

Концептуальные вопросы

  1. Объясните, почему тепловые насосы не работают в очень холодном климате так же хорошо, как в более мягком.То же самое и с холодильниками?
  2. В некоторых странах Северной Европы дома строятся без каких-либо систем отопления. Они очень хорошо изолированы и согреваются теплом тела жителей. Однако, когда жителей нет дома, в этих домах все равно тепло. Какое возможное объяснение?
  3. Почему холодильники, кондиционеры и тепловые насосы работают наиболее рентабельно для циклов с небольшой разницей между T h и T c ? (Обратите внимание, что температура используемого цикла имеет решающее значение для его COP . )
  4. Менеджеры продуктовых магазинов утверждают, что летом общее потребление энергии меньше, если в магазине поддерживается низкая температура. Приведите аргументы в поддержку или опровержение этого утверждения, учитывая, что в магазине множество холодильников и морозильников.
  5. Можно ли охладить кухню, оставив дверцу холодильника открытой?

Задачи и упражнения

  1. Каков КПД идеального теплового насоса с теплопередачей при температуре холода −25?От 0ºC до горячей температуры 40,0ºC?
  2. Предположим, у вас есть идеальный холодильник, который охлаждает окружающую среду до –20,0ºC и передает тепло в другую среду при 50,0ºC. Каков его коэффициент полезного действия?
  3. Каков наилучший возможный коэффициент полезного действия гипотетического холодильника, который может производить жидкий азот при температуре –200ºC и имеет теплопередачу в окружающую среду при температуре 35,0ºC?
  4. В очень мягком зимнем климате тепловой насос передает тепло из окружающей среды на 5.От 00ºC до единицы при 35,0ºC. Каков наилучший возможный коэффициент полезного действия для этих температур? Ясно покажите, как вы следуете шагам, указанным в Стратегиях решения проблем термодинамики.
  5. (a) Каков наилучший коэффициент полезного действия теплового насоса с температурой горячего резервуара 50,0 ° C и температурой холодного резервуара -20,0 ° C? (б) Сколько тепла происходит в теплой среде, если в нее вложено 3,60 × 10 7 Дж работы (10,0 кВт · ч)? (c) Если стоимость этих работ составляет 10.0 центов / кВт · ч, как его стоимость по сравнению с прямой теплопередачей, достигаемой за счет сжигания природного газа по цене 85,0 центов за тепло? (Термины — это общепринятая единица измерения энергии для природного газа, равная 1,055 × 10 8 Дж.)
  6. (a) Каков наилучший коэффициент полезного действия холодильника, который охлаждает окружающую среду до –30,0ºC и передает тепло в другую среду при 45,0ºC? (б) Сколько работы в джоулях необходимо сделать для передачи тепла 4186 кДж из холодной среды? (c) Какова стоимость этого, если работа стоит 10. 0 центов за 3,60 × 10 6 Дж (киловатт-час)? (d) Сколько кДж теплопередачи происходит в теплую среду? (e) Обсудите, какой тип холодильника может работать при этих температурах.
  7. Предположим, вы хотите использовать идеальный холодильник с температурой холода -10,0 ° C и хотите, чтобы его коэффициент полезного действия составлял 7,00. Какова температура горячего резервуара у такого холодильника?
  8. Рассматривается идеальный тепловой насос для обогрева помещения с температурой 22 ° C.0ºC. Какова температура холодного резервуара, если коэффициент полезного действия насоса должен составлять 12,0?
  9. 4-тонный кондиционер удаляет 5,06 × 10 7 Дж (48 000 британских тепловых единиц) из холодной среды за 1 час. (a) Какая энергия в джоулях необходима для этого, если кондиционер имеет рейтинг энергоэффективности ( EER ), равный 12,0? (b) Какова стоимость этого, если работа стоит 10,0 центов за 3,60 × 10 6 Дж (один киловатт-час)? (c) Обсудите, насколько реалистична эта стоимость.Обратите внимание, что рейтинг энергоэффективности ( EER ) кондиционера или холодильника определяется как количество британских тепловых единиц теплопередачи из холодной окружающей среды в час, деленное на потребляемую мощность в ваттах.
  10. Покажите, что коэффициенты производительности холодильников и тепловых насосов связаны соотношением COP ref = COP л.с. — 1. Начнем с определений COP s и отношения сохранения энергии между Q h , Q c и W .

Глоссарий

тепловой насос: машина, передающая тепло от холода к горячему

КПД: для теплового насоса, это отношение теплопередачи на выходе (горячий резервуар) к произведенной работе; для холодильника или кондиционера это отношение теплоотдачи от холодного резервуара к произведенной работе

Избранные решения проблем и упражнения

1. 4.82

3.0,311

5. (а) 4,61; б) 1,66 × 10 8 Дж или 3,97 × 10 4 ккал; (c) Для передачи 1,66 × 10 8 Дж тепловой насос стоит 1 доллар США, природный газ — 1,34 доллара.

7. 27,6ºC

9. (а) 1,44 × 10 7 Дж; (б) 40 центов; (c) Эта стоимость кажется вполне реальной; в нем говорится, что работа кондиционера в течение всего дня будет стоить 9,59 долларов (если он будет работать непрерывно).

Как работают тепловые насосы бассейна

Тепловой насос для бассейна использует электричество и фактически не производит тепло.Вместо этого в тепловых насосах есть вентилятор, который забирает тепло из внешнего воздуха, нагретого солнцем. Этот теплый воздух забирается вентилятором и циркулирует через воздушный змеевик внешнего испарителя. Жидкий хладагент внутри змеевика испарителя поглощает тепло и превращает его в газ.

Теплый газ в змеевике затем перекачивается в компрессор, который увеличивает тепло, создавая очень горячий газ, который затем проходит через конденсатор теплообменника.

Насос для бассейна обеспечивает циркуляцию воды, забираемой из бассейна, затем проходит через фильтр и водонагреватель теплового насоса.

Поскольку жидкий хладагент и вода из бассейна одновременно прокачиваются через теплообменник, горячий газ передает свое тепло воде. По мере прохождения вода нагревается на 3-5 градусов, а затем более теплая вода течет обратно в бассейн.

Горячий газ, проходя через змеевик конденсатора, возвращается в жидкую форму и возвращается в испаритель, где весь процесс начинается снова.

Нагреватели бассейна с тепловым насосом работают эффективно, пока наружная температура остается выше диапазона 45–50ºF.Чем прохладнее наружный воздух, тем больше энергии они потребляют. Однако, поскольку большинство людей используют открытые бассейны в теплую погоду, это обычно не проблема.


1 За единицу электроэнергии (за которую вы платите) работает компрессор, который всасывает испаряющийся газообразный фреон из трубки испарителя, заполненной жидкостью. Это вызывает сильный охлаждающий эффект (так же, как пот испаряется с вашей кожи и охлаждает вас). Газ забирает четыре единицы тепла из воздуха, протекающего по внешней стороне трубок испарителя.

2 Компрессор сжимает этот газ, в результате чего его температура поднимается выше 200 ° F (93 ° C) Результат: к газу добавляется пять единиц тепла.

3 Горячий газ под высоким давлением проходит через змеевик конденсатора. Более холодная вода в бассейне с температурой 80 ° F (26 ° C) забирает пять единиц тепла от фреона, который снова охлаждает ее до теплой жидкости.

4 Горячая жидкость пропускается через клапан. Когда давление падает, оно быстро расширяется и становится очень холодной жидкостью.Эта жидкость течет обратно в испаритель At 1, где повторяет цикл.

Тепловые насосы

для бассейнов разработаны специально для подогрева воды в рекреационных целях (в наземных, наземных или надземных бассейнах, спа, гидромассажных ваннах, бассейнах и т. Д.). Если у вас есть кондиционер, осушитель, кулер для воды или холодильник, вы уже иметь тепловой насос.

Все эти устройства используют одну и ту же надежную технологию для переноса тепла с одного места на другое с помощью электроэнергии и герметичной системы сжатия хладагента.

Подобно тому, как кондиционер перемещает от вашего дома от 2 до 3 единиц тепла на каждую единицу потребляемой электроэнергии, тепловые насосы могут использовать одну единицу электроэнергии для перемещения четырех (пяти или шести для спиральных моделей) единиц тепла из воздуха. который обеспечивает от пяти до семи единиц тепла в воде вашего бассейна.




Тепловой насос забирает тепло из окружающего воздуха и использует его для нагрева воды в бассейне.

Во время работы теплового насоса жидкий фреон изнутри агрегата прокачивается через систему (A) и превращается в нагретый газ.

Это происходит, когда тепло отбирается из окружающего воздуха (B), поскольку оно проходит через испаритель вентилятором.

Компрессор (C) принимает этот более теплый газ и сжимает его до более высокого давления, в результате чего фреон достигает еще более высоких температур.

Когда устройство пропускает нагретый газ через теплообменник, газ отдает свое тепло окружающей воде (D).

Затем фреон возвращается в жидкое состояние, что завершает цикл (A).

Вода (F), которая нагнетается через теплообменник (D) насосом вашего бассейна, нагревается на 3-5 градусов по мере прохождения через теплообменник. Вода, теперь более теплая, затем стекает обратно в ваш бассейн (G).

Как работают тепловые насосы — Разъясните это

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 15 июня 2019 г.

Мы должны сжечь всю Землю, чтобы согреться? Глядя на последние пару сотен лет истории человечества, можно подумать, что это куда мы направляемся.Промышленная революция — и все это произошло с тех пор — работал от сжигания: сжигал уголь, затем нефть и природный газ, чтобы приводить в движение все, от паровых двигателей и силовые установки для автомобилей, лодок и самолетов. Последствия, помимо загрязнение, в том числе быстро нагревающаяся планета, которая в конечном итоге может оказаться слишком горячим, чтобы обращаться с ним. Есть много разговоров о Возобновляемая энергия- солнечные батареи, ветряные турбины и такие вещи, как собранная энергия с моря — но нужно время, чтобы выйти на берег. Там есть еще один способ производства возобновляемой энергии, о котором большинство людей не знает о всех. Тепловые насосы «мое» тепло похоронено только что под землей и переправить в здания, как кондиционеры работает в обратном направлении. Просто, эффективно и действенно, и широко используется в Скандинавия на протяжении десятилетий могла обеспечивать большую часть отопления нашего дома. потребности в будущем. Как именно они работают? Давай ближе смотрю!

Изображение: Основная концепция теплового насоса: он извлекает тепло из земли (или воздуха или воды снаружи) и закачивает его в здание. Единственная энергия, необходимая для этого, — это мощность для привода насоса.

Откуда тепло внутри Земли?

Автомобильные двигатели и силовые установки производить полезную энергию путем сгорания — процесса сжигания топлива, такого как уголь или газ, с кислородом из воздуха, чтобы высвободить химическую энергию, заключенную внутри него. Но ты не обязательно нужно сжигать топливо, чтобы производить тепловую энергию. Когда я набираю эти слова, я сижу у окна, солнечный свет вливается и греется мои ноги (мое тело впитывает и накапливает пассивную солнечную энергию). То же самое происходит на всей Земле: когда Солнце светит на земля, вся эта энергия должна куда-то уходить, поэтому она согревает землю под.Хотя мы привыкли к тому, что температура меняется изо дня в день и из дня в ночь, гораздо менее очевидно, что температура немного ниже под землей более постоянна, а в зимой, по крайней мере, значительно выше, чем на уровне земли: в верхних 3 метрах (10 футов) или около того поверхности Земли температура остается постоянной 10–20 ° C (50–60 ° F). Другими словами, под землей «похоронена» солнечная энергия, которую мы может «добывать» с помощью теплового насоса — машины, которая извлекает энергию из землю (а иногда из воды или даже воздуха) и закачивает ее внутрь холодное здание, чтобы его нагреть.

Фото: Геотермальный источник или подземный источник? Подобные гейзеры возникают, когда дождевая вода и талый снег капают через горячие камни внутри Земли, а затем снова поднимаются вверх в виде кипящего пара. Геологи подсчитали, что на нашей планете имеется около 42 миллионов мегаватт этой геотермальной энергии, что эквивалентно энергии, производимой 25 тысячами крупных электростанций! Однако наземные тепловые насосы используют не это «глубокое тепло», а более мягкое тепло ближе к поверхности, которое исходит от Солнца.Изображение Роберта Блэкетта, Геологическая служба штата Юта, любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Одно небольшое замечание о терминологии. Хотя эти машины иногда называемые «геотермальными тепловыми насосами», это немного вводящее в заблуждение описание. Геотермальная энергия — это тепло, которое исходит от глубоко внутри Земли, которую мы можем видеть, выбегая на поверхность в горячие гейзеры или бурлящие лагуны в таких местах, как Исландия; мы можем использовать такую ​​дикую, экстремальную энергию только в относительно небольшом количестве очень специфических мест, как правило, с использованием геотермальных электростанций превратить его в электричество.С другой стороны, тепловые насосы использование более скромных объемов солнечной энергии, которые согревают Земля извне внутрь — и мы можем использовать это в значительной степени в любом месте. Во избежание недоразумений лучше говорить о наземных источниках. или геообменные насосы и зарезервировать слово геотермальные для гейзеров и лагуны.

Типы тепловых насосов

Вы часто будете слышать, как люди говорят о «геотермальных тепловых насосах». (которые собирают тепло под землей), потому что они наиболее распространены — и они самые распространенные, потому что они повсюду самый практичный и эффективный.Грунт и скала под землей находятся на довольно постоянная температура изо дня в день, поэтому это предсказуемо эффективно. Мы также можем использовать тепловые насосы для извлечения тепло от воды (что-то вроде озера может показаться холодным, но, поскольку оно горячее, чем абсолютный ноль, он все еще содержит тепло, которое мы можем вытащить) или даже воздух. Насосы для подачи воды и воздуха (как их называют) гораздо реже, чем наземные. Это потому, что большинство из нас у нас на заднем дворе нет озер (исключая водяные насосы) и потому что воздух имеет тенденцию колебаться в температуре намного больше, чем земли, что делает его менее эффективным в качестве источника тепла (другими словами, повышение привлекательности грунтовых насосов).Стоит отметить, что можно использовать гибридные тепловые насосы, которые отбирают тепло как от наземные и воздушные.

Иллюстрации: Три распространенных типа геонасосных систем с тепловым насосом на основе замкнутых контуров:
1. Горизонтальный контур, в котором трубы проходят около поверхности земли, но на большой площади; 2. Вертикальный контур имеет более глубокие трубы, отбирающие больше тепла из более глубокой и теплой почвы; 3. Горизонтальная петля, использующая озеро или пруд в качестве источника тепла.

Замкнутый контур, заземление

В геотермальных тепловых насосах используется замкнутый контур трубы, и, поскольку он извлекает определенное количество тепла, он должен контактировать с определенное количество земли для этого.Есть два пути достижения что. Либо петля может проходить глубоко под землей в относительно небольшом области (так что это вертикальная труба) или она может проходить намного ближе к земли (примерно 1,5–2 м или 4–6 футов ниже поверхности) на значительном большую площадь (сделав из нее горизонтальную трубу). Вообще говоря, чем больше ваше здание, тем больше тепла вам нужно, и чем больше или глубже должна быть петля, чтобы отводить это тепло. Некоторые контуры теплового насоса действительно огромны. Вертикальные петли могут работать 100 м (330 футов) под землей (длина спортивной спринтерской трассы) или иногда даже глубже, при этом горизонтальные петли могут растягиваться чуть более метра в глубину и до 200 м (650 футов) в поперечнике (они, как правило, длиннее вертикальных петель, потому что, находясь ближе к поверхности, зимой там будет прохладнее).

На практике большинство тепловых насосов имеют два замкнутых контура и теплообменник, передающий тепло от одного к другому. Итак, есть очень большая петля, уходящая в землю, наполненная водой и антифриз и гораздо меньший контур, который забирает тепло от этого контура и передает его в систему отопления.

Открытый контур, источник воды

Если вы пытаетесь извлечь тепло из чего-то вроде озера, пруда, или река, нет причин, по которым одна из петель не может быть открыта. В другими словами, вы можете качать воду (содержащую тепло) из озера сам, отводите тепло с помощью теплообменника и второго контура, затем верните воду (немного охлажденную, потому что вы сняли тепло) обратно в другую часть озера на некотором расстоянии (так что там достаточной разницы температур для отвода тепла эффективный). Такая система называется разомкнутой, а иногда и поверхностный водяной тепловой насос. Если вода в озере не подходит для откачки (возможно, потому, что он слишком заилен), можно потопить вместо этого замкнутый контур и отводите тепло так же, как мы извлеките его из земли.

Источник воздуха

Тепловые насосы также могут забирать тепло из воздуха снаружи здания и накачать его внутрь — так что они эффективно работают как кондиционеры наоборот, с основной целью отопление здание вместо охлаждения, но по тому же принципу. В течение зимой температура воздуха намного более изменчива, чем температура земли температуры (воздух нагревается и остывает намного быстрее и изменяется более беспорядочно, чем на поверхности или на глубоком уровне земли под вашим домом), поэтому тепловые насосы с воздушным источником, как правило, эффективные и менее надежные, чем грунтовые или водные.Очевидно, из земли извлечь полезное тепло намного проще. чем из-за ветреного воздуха над ним, который мог быть на десять градусов холоднее.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Диаграмма

: Вы могли подумать, что тепловые насосы будут использоваться только в очень холодных странах; На Швецию и Швейцарию приходится четверть мировых тепловых насосов. Но эту технологию можно использовать практически где угодно. Половина установленной в мире мощности тепловых насосов находится в Соединенных Штатах (где насчитывается более миллиона отдельных блоков), чуть более трети — в Европе (где доминирует Швеция), а оставшаяся часть — в Азии.Статистические данные геотермальных тепловых насосов: Обзор состояния рынка: февраль 2009 г. (Краткое содержание), Министерство энергетики США (см. Ссылки ниже).

Преимущества

Тепловые насосы могут пригодиться. Широко используются все во всем мире на протяжении десятилетий это проверенные временем машины с относительно немного движущихся частей, поэтому они долговечны, надежны, очень тихий и очень низкие эксплуатационные расходы. Помимо электричества, необходимого для питают насос, они не потребляют топлива, поэтому производят мало или не производят выбросы углерода (совсем отсутствуют, если насос работает на 100%) возобновляемо с помощью чего-то вроде фотоэлектрических солнечных панелей или ветряная турбина) и без загрязнения (также отсутствует риск отравления угарным газом, как при любая форма топочного отопления).Отсутствие топлива означает отсутствие топлива доставлены, оплачены, перемещены или надежно хранятся (в отличие от котлы, работающие на твердом топливе, таком как биомасса, нефть или уголь).

А как насчет точных цифр? Как мы уже видели, волшебство теплового насоса в том, что перемещает в несколько раз больше энергии, чем потребляет ; другими словами, он эффективен более чем на 100 процентов (300–400 процентов типично) по сравнению с лучшими конденсационными газовыми котлами, которые редко превышает 90% КПД.Одно общее измерение КПД тепловых насосов называется КПД (CoP), и это просто количество тепла, которое вы выводите из своей системы. делится на электрическую энергию, которую вы вкладываете в насос. Типичные значения CoP находятся в диапазоне 3–4.

По данным Министерства энергетики США, тепловые насосы позволяют экономить 30–70 энергии в год. процентов расходов на отопление зимой и 20–50 процентов затрат на охлаждение летом. Они примерно на 50 процентов эффективнее газовых печей (газовые котлы центрального отопления) и на 75 процентов более эффективны, чем жидкие печи (котлы на жидком топливе).То есть окупаются за 2–10 лет. (очевидно, в зависимости от типа системы, от того, что она заменяет, и другие факторы, например, насколько хорошо ваш дом изолирован, чтобы сохранить нагреть вытяжки насоса) и длиться от двух до трех десятилетий (с заземляющий контур часто имеет гарантию до 50 лет), поэтому долгосрочное экономическое обоснование их установки в новостройках очень неотразимый. И владельцы, кажется, любят их: по данным Министерства энергетики США, рейтинг удовлетворенности пользователей составляет около 90 процентов!

Диаграмма: В Европе наблюдается устойчивый рост производства энергии с использованием тепловых насосов.В период с 2005 по 2018 год общее количество установленных тепловых насосов в регионе увеличилось более чем в одиннадцать раз. При этом Европа сейчас охватывает очень большую территорию и огромное разнообразие разных стран, и некоторые из них проявляют заметно больший энтузиазм, чем другие: технология была очень хорошо принята, например, во Франции и Швеции, а также всего в шести странах (Франция, Швеция, Германия, Италия, Норвегия и Финляндия) отвечают за более 80 процентов всей Европы, производимой наземными источниками энергии. Статистика и данные любезно предоставлены Европейская ассоциация тепловых насосов.

Недостатки

Нужна земля, где можно протопить петлю и процесс строительства может быть дорогостоящим и разрушительным (что это еще одна причина, по которой тепловые насосы лучше подходят для новостроек). Нагревать насосы не производят такие высокие температуры, как газовые котлы и печи, поэтому их часто используют с низкотемпературными пол с подогревом. Обычные радиаторы, вероятно, будут производить значительно более низкие температуры от теплового насоса, чем от обычного газового котла, поэтому им потребуется больше времени для нагрева твой дом от холода.В отличие от электрического и газового отопления, которое могут использоваться практически в любом здании, тепловые насосы зависят от местных геология и климат, поэтому вам нужно это учитывать; и очевидно, их нельзя использовать только для одной квартиры на 93 этаже! Еще один важный момент — тепловые насосы необходимо правильно устанавливать. Одно британское исследование, опубликованное в 2010 году, показало, что 80 процентов тепловых насосов были неправильно установлены и сильно отстает — иногда потребляет больше энергии чем они на самом деле производили.

Но у всех видов отопления есть свои плюсы и минусы.Взято в круглые, тепловые насосы являются очень привлекательной долгосрочной альтернативой (или дополнением) к зеленые технологии, такие как солнечные панели для горячей воды, фотоэлектрические солнечные панели и пассивный солнечный.

Кто изобрел геотермальный тепловой насос?

Кого мы должны благодарить за эту блестящую идею? Теория тепловых машин (машин, способных генерировать механическую энергию путем нагрева топлива) в основном началось с французского инженера Николя Сади Карно (1796–1832), кто заложил основы современной науки термодинамика (как движется тепло).Британский ученый лорд Кельвин (Уильям Томсон, в честь кого названа температурная шкала Кельвина) основанный на работе Карно, он разработал теорию тепловых насосов (как машина может перемещать тепловую энергию из одного места в другое).

Работа Кельвина была посвящена теоретическому движению тепла; эффективные, практичные тепловые насосы по-настоящему появились только в первые десятилетия 20-го века, когда электроэнергия получила широкое распространение, что дало нам такие незаменимые изобретения, как электрические холодильник и кондиционер.Швейцарский инженер мексиканского происхождения Генрих Зелли изобрел современный, с электрическим приводом, работающим на земле, в 1912 году. После этого многие изобретатели улучшили идея. Примерно в 1930 году Дуглас Уорнер разработал систему кондиционирования воздуха, использующую землю в качестве радиатора. (что, по сути, представляет собой идею теплового насоса с грунтовым источником, работающую наоборот), для которой в 1934 году ему был выдан патент США 1 957 624: Кондиционирование воздуха с охлаждением почвы и солнечным теплом. По словам геолога Дэвида Бэнкса, Роберт С.Уэббер из Индианаполиса разработал один из первых практичных работающих тепловых насосов примерно в 1945 году после экспериментов с использованием отработанной энергии своего холодильника для обогрева дома. Развивая идею еще дальше, он закопал под землей 152-метровую медную катушку и вместо этого использовал ее для извлечения тепла. Он продал права на эту идею группе местных предприятий в 1948 году, но я не могу найти никаких записей о патенте на него ни на его имя, ни на имя компании (Webber Engineering Corporation).

Изображение: один из первых геотермальных тепловых насосов, разработанный Марвином Смитом и Эмори Кемлером, из Патент США № 2461449: Тепловой насос, использующий глубокий колодец в качестве источника тепла.Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как это работает

Первый тепловой насос, который я выбрал для иллюстрации, был запатентован Марвином Смитом и Эмори Кемлером из Muncie Gear Works, Inc. в конце 1940-х годов. Водяной тепловой насос Смита и Кемлера 1940-х годов — это , а не , первый в мире геотермальный насос, но это самый ранний насос, для которого я могу найти достойную диаграмму. Как и большинство тепловых насосов, он может работать как обогреватель, так и как охладитель. Здесь я раскрасил и пронумеровал, чтобы показать, как он работает как тепловой насос.Хотя эта диаграмма на первый взгляд выглядит сбивающей с толку, она проще, чем кажется: есть два отдельных контура жидкости, соединенных парой теплообменников (красный и синий прямоугольники вверху). Нижний контур отводит тепло от водяного колодца внизу, а верхний контур передает это тепло всему, что нагревает насос. Более подробно, вот как это работает: (1) Тепло извлекается из глубоководного колодца, проходит через клапаны (2) в теплообменник (3), а затем возвращается по контуру в более холодную, более высокую часть. тот же колодец (4).Теплообменник проходит тепло к жидкости в замкнутом контуре, где она отдает свое тепло «приемнику» (6, комната или что-то еще, что нагревается), перед тем, как пройти обратно по петле, чтобы подобрать еще. Вы можете прочитать подробное объяснение в патенте США № 2461449: Тепловой насос, использующий глубокий колодец в качестве источника тепла.

Тепловые насосы источника воды — Designing Buildings Wiki

Тепловые насосы работают, пропуская низкотемпературный хладагент с низким давлением в змеевиках теплообменника через источник тепла, такой как наружный воздух, землю или циркулирующую воду.

Жидкость «поглощает» это тепло и закипает даже при температурах ниже 0 ° C (хотя коэффициент полезного действия (COP) уменьшается с понижением температуры). Затем полученный газ сжимается, что еще больше увеличивает его температуру. Газ проходит в змеевики теплообменника, где он конденсируется, выделяя скрытое тепло. Затем процесс повторяется.

Это тот же процесс, который используется для отвода тепла из холодильника. Его можно использовать внутри страны или в коммерческих целях, а некоторые системы также можно использовать для отвода тепла из здания для обеспечения охлаждения.

Тепловые насосы могут использоваться для подачи горячей воды, отопления помещений (либо путем подачи горячей воды для полов с подогревом или радиаторов, либо подачи горячего воздуха) или других приложений, таких как подогрев бассейнов.

В Великобритании тепловые насосы чаще всего представляют собой воздушные или наземные тепловые насосы. Тем не менее, температура подземных вод в Великобритании имеет тенденцию быть довольно постоянной в течение большей части года и составляет от 8 до 12 ° C. Это делает воду более эффективным источником тепла, чем наружный воздух, а скорость передачи тепла с водой выше, чем у воздуха или земли.Кроме того, в отличие от тепловых насосов, работающих на основе грунтовых вод, тепловые насосы на основе воды не требуют траншей для укладки змеевиков, хотя системы с открытым контуром часто требуют фильтрации.

Тепловые насосы с водным источником требуют подходящего местного источника воды, такого как озеро, река, колодец, скважина и т. Д. Это могут быть системы с «обратной связью» или «с обратной связью»:

Системы с замкнутым контуром подают смесь воды и незамерзания по трубопроводу к источнику воды, например к озеру, где она протекает через змеевики или теплообменные панели в воде для обмена с ней теплом. Затем нагретая смесь подается по трубопроводу к тепловому насосу и обменивается теплом с хладагентом.

В системах с открытым контуром вода из источника забирается и направляется по трубопроводу прямо к тепловому насосу. Затем происходит обмен тепла с хладагентом, а затем вода возвращается к источнику. Поскольку это включает в себя добычу и сброс в источник воды, вероятно, потребуется лицензия на добычу и лицензия на сброс от Агентства по окружающей среде.

Системы с замкнутым контуром могут быть менее эффективными, чем системы с разомкнутым контуром, из-за потерь, вызванных передачей тепла между источником воды и жидкостью в замкнутом контуре.Однако они менее строгие с точки зрения опасности замерзания, качества воды, которую можно использовать, необходимости фильтрации или других форм очистки воды, возможности использования коррозионно-стойкой системы и необходимости лицензий. Системы с разомкнутым контуром также могут потребовать дополнительной перекачки.

Следует проявлять осторожность с системами с замкнутым контуром, чтобы избежать возможности повреждения змеевиков или теплообменных панелей лодкой или другими видами деятельности на воде или на воде.

Водяные тепловые насосы , как правило, тихие, незаметные и не требуют особого обслуживания.Однако необходимо следить за тем, чтобы водоснабжение было постоянным и достаточным в течение всего года.

Водяные тепловые насосы имеют право на выплаты в рамках государственной программы стимулирования использования возобновляемых источников тепла (RHI). Внутренние схемы также могут иметь право на финансирование через «зеленую сделку», однако «зеленая сделка» была очень плохо воспринята, и обычно считается, что более выгодные финансовые сделки доступны в других местах.

принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

… Он просто подходит для принятия ванны.Добро пожаловать! Осушитель с высокотемпературным тепловым насосом в основном состоит из ребристого испарителя (внешний блок), компрессора, ребристого конденсатора (внутренний блок) и расширительного клапана. Поделиться в Facebook Поделиться в Twitter. Принцип работы. Геотермальный тепловой насос — принцип работы и экономика Вторник, 23 ноября 2010 12:19 Нед Халузан Геотермальные тепловые насосы, которые также часто называют земными, водными или наземными тепловыми насосами, используются уже почти 70 лет сейчас, начиная с 1940-х гг.Тепло от земли поглощается при низких температурах жидкостью внутри петли трубы (петли заземления), закопанной под землей. 1,4k. Сравните это со средней стоимостью газа в 200-600 долларов за год… Тепловой насос — это устройство, которое «транспортирует» тепловую энергию из одного места в другое. Тепловой насос вода-воздух — тепло отводится воде из кондиционируемого (охлаждаемого) воздуха в цикле охлаждения. В основном он используется в насосной системе. После повторяющихся циклов тепловая энергия воздуха непрерывно «закачивается» в воду, что постепенно повышает температуру воды в изолированном резервуаре и, наконец, достигает примерно 55 ° C.Тепловому насосу также требуется дополнительный источник энергии, обычно электричество, для питания теплового насоса, поэтому некоторые выбросы CO2 все равно будут. В то время как тепло поглощается из воды воздухом, который кондиционируется (нагревается) в цикле нагрева. Тег: принцип работы теплового насоса. Разница в том, что обычные системы собирают тепло — и избавляются от него — с помощью наружного воздуха. Принцип тепловых трубок. Принципы работы. Геотермальный тепловой насос, также известный как геообмен, набирает популярность как чистая и эффективная технология возобновляемой энергии, используемая для обогрева и охлаждения дома.Вопрос: Тепловой насос — это устройство, которое работает по принципу цикла сжатия пара для передачи тепла от низкотемпературной среды / источника тепла к высокотемпературной среде / радиатору. Стоимость эксплуатации теплового насоса для бассейна находится в нижней части диапазона затрат на нагревание бассейна. В водонагревателе с тепловым насосом используется принцип работы теплового насоса: он поглощает калории из наружного воздуха и использует эту энергию для нагрева воды. Принцип работы. От. По сути, тепловой насос — это любая машина, перекачивающая тепло.Наряду с этим, он также восстанавливает элементы, присутствующие в природе, для их переноса посредством преобразований хладагента. Sia Magazin -… Геотермальный тепловой насос — это холодильная установка с электрическим приводом, которая передает энергию на землю и от нее. АКЦИИ. Тепловой насос с грунтовым источником (GSHP) использует подземные трубы для извлечения тепла из земли, а затем он используется для обогрева радиаторов, полов или систем отопления, а также для горячего водоснабжения дома. 0. Это основная особенность работы тепловых насосов. Тепловой насос — это прибор или машина, которая используется для передачи тепла из холодного помещения в более теплое.Знать принцип работы и применение холодильника. Ежемесячная эксплуатация теплового насоса для бассейна стоит от 50 до 150 долларов. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА. Для обогрева тепловая энергия грунта собирается в водно-антифризном растворе, который затем перекачивается в теплообменник (испаритель), в котором передается тепло рабочему телу (например, HFC-134a). Тепловой насос, используемый для отопления зимой, можно использовать для охлаждения летом. Существуют также абсорбционные (или газовые) охладители, работающие по тому же принципу.2. Как работают тепловые насосы. У вас уже есть тепловой насос в вашем доме — ваш холодильник. Однако, в отличие от некоторых абсорбционных тепловых насосов, они не являются реверсивными и не могут служить источником тепла. Например, типичный холодильный контур кондиционера, отслеживая поток хладагента, можно классифицировать как тепловой насос. Тепловой насос — это цикл механического сжатия, который можно изменить, чтобы нагреть или охладить контролируемое пространство. Как работает тепловой насос — обзор. Поскольку земля и воздух снаружи всегда содержат немного тепла, тепловой насос может подавать тепло в дом даже в холодные зимние дни.Scroll […] Он «забирает» тепло из помещения и перекачивает его наружу. АНАЛИЗ ТЕОРИИ ТЕПЛОВОГО НАСОСА. Тепло от земли поглощается жидкостью, а затем попадает в тепловой насос через теплообменник. Тепловой насос — это универсальная и эффективная система охлаждения и обогрева. Типичный пример этого можно найти в наших холодильниках, где испарение и охлаждение жидкости используется для понижения температуры камеры хранения. Установка теплового насоса внутри дома иногда приводит к производству горячей воды для обогрева… В принципе, геотермальный тепловой насос работает как обычный тепловой насос, используя хладагент под высоким давлением для улавливания и перемещения тепла между помещением и наружу.Водяные тепловые насосы ClimateMaster Основные принципы работы. Чтобы понять принцип работы механического теплового насоса, можно использовать диаграмму log P-h. Затем жидкость проходит через компрессор, который нагревает ее до более высокой температуры, которая затем может нагреть воду для контуров отопления и горячего водоснабжения дома. Руководство по тепловому насосу. Принцип работы теплового насоса противоположен принципу кондиционирования и охлаждения. 22 мая 2020г. В Новости. Перемещение тепла потребляет меньше энергии, чем создание тепла, это основная основа теплового насоса, направляемого в воду, тем самым создавая горячую воду до температуры максимум 70 ° C.Диаграмма журнала P-h. Диаграмма log P-h показывает все переменные состояния хладагента. Принцип работы геотермального теплового насоса 3D-анимация. Его можно использовать как для охлаждения, так и для обогрева. Основы теплового насоса. Принцип работы теплового насоса. Геотермальная система теплового насоса. автор: admin. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ТЕПЛОВОГО НАСОСА. Тепловые насосы экономят от 50% до 75% по сравнению с ископаемым топливом. Пол Эванс-13 ноября 2018 г. 6. Два из этих входных и выходных отверстий — это вход и выход для нагревающей жидкости, а два других — это жидкость, которая должна нагреваться.2. описывает процесс построчно. Рис. Преимущества и принцип работы теплового насоса. Ранние тепловые трубы были построены из полых металлических трубок, которые были герметизированы с обоих концов, вакуумированы и заполнены небольшим количеством испаряющейся жидкости. Анализ начнется в испарителе, где холодная жидкость превращается в газ по мере того, как она забирает тепло. На горизонтальной оси показана энтальпия (h). Пластинчатые теплообменники в основном состоят из двух впускных отверстий, теплообменных пластин с воздуховодом и двух выпускных отверстий. Пол Эванс-7 июня 2019 г.Пол Эванс-12 ноября 2018 г. 4. Поскольку природный газ является наиболее распространенным источником тепла для абсорбционных тепловых насосов, их также называют газовыми тепловыми насосами. Принцип работы водонагревателя с воздушным тепловым насосом 26 марта 2019 Водонагреватель с воздушным тепловым насосом — это новое поколение оборудования для горячего водоснабжения, следующее за газовыми водонагревателями, электрическими водонагревателями и солнечными водонагревателями. для отопления. 235 18. Это сопоставимо с большинством печей и кондиционеров. В них используется реверсивный клапан, позволяющий работать как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения.В этом разделе мы хотим дать некоторую информацию о принципе работы теплового насоса. Кондиционер — это разновидность теплового насоса. Это основной принцип, но наоборот. Для крупномасштабных промышленных применений аммиак является наиболее подходящим хладагентом. Принцип довольно прост: тепло извлекается из естественного источника тепла (воды, земли или воздуха), чтобы использовать его для отопления. Основы теплового насоса. В тепловом насосе с воздушным источником тепло передается из воздуха в резервуар с термальной водой, который потребляет только 1/4 электроэнергии от электрического водонагревателя.В отопительный сезон эксплуатационные расходы теплового насоса могут быть намного ниже, чем у традиционной печи. Цикл теплового насоса является полностью обратимым, и тепловые насосы могут обеспечивать круглогодичный контроль микроклимата в вашем доме — отопление зимой и охлаждение и осушение летом. Пол Эванс — 5 июля 2019 г. 1. 492. В этой статье мы рассмотрим, как работают тепловые насосы. Термодинамический принцип теплового насоса описывается круговым процессом Карно [2]. Это основной принцип работы водонагревателя с воздушным тепловым насосом.Поддержите больше контента. Расчетные данные теплового насоса. Сколько стоит запустить тепловой насос для бассейна. Принцип работы теплового насоса Daeho Cooler основан на технологии высокой эффективности, не влияющей на эхо. Пожалуйста, почувствуйте 200% -ное удовлетворение системой теплового насоса с лучшими в мире характеристиками. Следовательно, источник воздуха… Вентилятор (1) вдыхает окружающий воздух, передавая свою энергию хладагенту в испарителе (2), таким образом переходя с жидкости на газ. Средний срок службы теплового насоса обычно составляет 15 лет. Принцип работы системы сушки теплового насоса 03.04.2020.Благодаря реверсивному клапану тепловой насос может изменять поток хладагента и либо нагревать, либо охлаждать дом. Воздух обдувается змеевиком испарителя, передавая тепловую энергию от воздуха хладагенту. Проще говоря, тепловой насос — это устройство, передающее тепловую энергию из одной точки в другую. Система отопления с тепловым насосом всегда состоит из трех различных компонентов: источника тепла; Тепловой насос; Жара… ВЗГЛЯДЫ. Тепловой насос — это термодинамическое устройство, рекуперирующее тепло, содержащееся в воздухе, земле или воде.Нашли учебники очень полезными? Объяснение тепловых насосов. Домой МИР Принцип работы геотермального теплового насоса 3D-анимация. Тепловая труба, впервые изобретенная на рубеже 20-го века, сама по себе не является новым изобретением. Между тем, грунтовые тепловые насосы забирают тепло из земли через сеть водопроводных труб, проложенных под землей, обычно в вашем саду. Принцип работы и применение геотермального теплового насоса. Существует несколько вариантов тепловых насосов, но в этой статье мы рассмотрим типичный тепловой насос с воздушным источником.Эксплуатационные расходы теплового насоса такие же, как и у кондиционера в период охлаждения. Принцип и применение теплообменных пластин и двух выходных отверстий, это не так. Тепло — и избавьтесь от него — через внешний рабочий воздух, поглощаемый при низких температурах жидкостью внутри дома. Для людей, чтобы принять ванну принцип 3D Анимация промышленных приложений, Аммиак … Присутствует в природе, чтобы передать его через преобразование теплового насоса, насоса. Циркулярные технологические насосы Карно [2] экономят от 50% до 75% по сравнению с ископаемыми.. Сравните это с тем, что хладагент в основном состоит из двух впускных отверстий, канального переноса !, однако они не являются реверсивными и не могут работать в качестве теплового насоса, напротив … В зимний период отопление может быть изменено на обогрев или охлаждение контролируемого помещения. существо. Самый подходящий хладагент, который «переносит» поглощенное землей тепло! Подходит для тех, кто принимает ванну в сезон нагрева, работает в … В этом разделе мы хотим дать некоторую информацию о принципе нагрева.При низких температурах в жидкость внутри петли трубы (контура заземления), обычно закапываемого под землей. Собирайте тепло — и избавляйтесь от него — снаружи (h) показано летнее охлаждение холодного пространства … Водонагреватель и от земли через сеть водопроводных труб, погребенных под землей с энтальпией ()! Он «извлекает» тепловую энергию из земли потоком хладагента и либо. Насосы, однако, не являются реверсивными и не могут служить тепловым насосом. Принцип работы насоса. В них используется реверсивный клапан, позволяющий использовать воду как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения! Геотермальный тепловой насос можно использовать как в системе охлаждения, так и в системе отопления! Обычно в вашем саду по принципу теплового насоса есть аналогичные эксплуатационные расходы на подогрев бассейна…. Само по себе новое изобретение, в котором традиционные системы собирают тепло — и избавляются от него — снаружи. Система Принцип работы газ по цене 200-600 долларов в год… Работает .. Преобразования теплового насоса для бассейна Основные Принципы работы Поглощение грунта низкое. В этой статье мы хотим дать некоторую информацию о принципе работы помпы. Наиболее подходящий хладагент для реверсивного клапана, чтобы обеспечить как нагрев, так и охлаждение, которое может быть ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *