(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Как устроен тепловой насос для отопления дома


Тепловой насос для отопления дома: принцип работы

На чтение 7 мин.

Под понятием тепловой насос подразумевается совокупность агрегатов, предназначенных для накопления энергии тепла от различных источников в окружающей среде и передача этой энергии потребителям.

Для примера, подобными источниками могут быть стояки канализации, отходы различных крупных производств, выделяемое при работе тепло от различных электростанций и т.д. В итоге, источником могут выступать различные среды и тела, имеющие температуру более одного градуса.

Задача теплового насоса — преобразовать естественную энергию воды, земли или воздуха в тепловую энергию для нужд потребителя. Так как данные виды энергии постоянно самовосстанавливаются, то можно считать их безграничным источником.

Тепловой насос для отопления дома принцип работы

Принцип работы теплового насоса для отопления

Принцип работы тепловых насосов основан на возможности тел и сред отдавать свою тепловую энергию другим таким же телам и средам. По этой особенности различают различные виды тепловых насосов, в которых обязательно присутствуют поставщик энергии и её получатель.

В названии насоса на первом месте указывается источник тепловой энергии, а на втором тип носителя, которому передаётся энергия.

Тепловой насос для отопления дома

В конструкции каждого теплового насоса отопления дома выделяют 4 основных элемента:

  1. Компрессор, предназначенный для увеличения давления и температуры пара, возникающего вследствие кипения фреона.
  2. Испаритель, представляющий из себя бак, в котором фреон из жидкого состояния переходит в газообразное.
  3. В конденсаторе хладагент передаёт тепловую энергию внутреннему контуру.
  4. Посредством дроссельного клапана регулируется количество хладагента, поступающего в испаритель.

Отопление тепловым насосом воздух воздух.

Тип теплового насоса воздух воздух обозначает, что тепловая энергия будет браться из внешней среды (атмосферы) и передаваться носителю, так же воздуху.

Тепловой насос воздух воздух: принцип работы

Принцип действия данной системы основан на следующем физическом явлении: среда в жидком состоянии, испаряясь, понижает температуру поверхности, откуда происходит её рассеивание.

Для наглядности кратко рассмотрим схему работы морозильной камеры холодильника. Фреон, циркулирующий по трубкам холодильника, забирает тепло из холодильника и сам при этом нагревается. В последствие собранное им тепло передаётся во внешнюю среду (то есть в помещение в котором расположен холодильник). Затем хладагент, сжимаясь в компрессоре, снова остывает и круговорот продолжается. Воздушный тепловой насос работает по тому же принципу — забирает тепло из уличного воздуха и обогревает дом.

Конструкция агрегата состоит из следующих частей:

  • Внешний блок насоса представляют компрессор, испаритель с вентилятором и расширительный клапан.
  • Теплоизолированные медные трубки служат для циркуляции фреона
  • Конденсатор, с расположенным на нём вентилятором. Служит для рассеивания уже нагретого воздуха по площади помещений.
Отопление тепловым насосом воздух воздух

При работе воздушного теплового насоса при обогреве дома в определённом порядке происходят следующие процессы:

  • Посредством вентилятора воздух с улицы втягивается в устройство и проходит через внешний испаритель. Фреон, совершающий круговорот в системе, собирает всю энергию тепла из уличного воздуха. В следствие этого из жидкого состояния он переходит в газообразное.
  • В дальнейшем газообразный фреон сжимается в конденсаторе и переходит во внутренний блок.
  • Затем газ переходит в жидкое состояние, при этом отдавая накопленное тепло воздуху комнаты. Этот процесс происходит в конденсаторе расположенном в помещении.
  • Переизбыток давления уходит через расширительный клапан, а фреон в жидком состоянии уходит на новый круг.

Фреон постоянно будет забирать тепловую энергию из уличного воздуха, так как его температура всегда будет меньше. Исключением является тот случай, когда на улице сильные морозы. В таких условиях эффективность теплового насоса будет уменьшаться.

Для повышения мощности агрегата максимально увеличивают поверхности конденсатора и испарителя.

Как и у каждого сложного прибора у воздушного теплового насоса есть свои плюсы и минусы. Из плюсов стоит выделить:

1. В зависимости от потребности агрегат может повышать или понижать температуру обогрева дома.
2. Насос данного типа не засоряет окружающую среду вредными продуктами сгорания топлива.
3. Устройство легко устанавливается.
4. Воздушный насос абсолютно безопасен в плане возникновения пожара.
5. Коэффициент отдачи тепла насосом очень высок по сравнению с энергозатратами (на 1 кВт затраченной электроэнергии приходится от 4 до 5 кВт выделяемого тепла)
6. Отличаются доступной ценой.
7. Устройство удобно при использовании.
8. Система управляется автоматически.

Из минусов воздушной системы стоит упомянуть:

1. Небольшой шум, создаваемый при работе устройства.
2. Эффективность прибора зависит от температуры окружающей среды.
3. При низких уличных температурах возрастает потребление электричества. (ниже -10 градусов)
4. Система целиком зависит от наличия электричества. Проблема может быть решена установкой автономного генератора.
5. Воздушным насосом нельзя нагреть воду.

В целом приборы класса воздух-воздух идеально подойдут для обогрева деревянных домов, у которых, вследствие особенности материала, снижены естественные потери тепла.

Перед выбором воздушного насоса стоит выяснить следующие ключевые моменты:

  • Показатель теплоизоляции помещений.
  • Квадратуру всех комнат
  • Число людей, живущих в частном доме
  • Условия климата

В большинстве случаев на 10 кв. м. помещения должно приходится около 0,7 кВт мощности устройства.

Тепловые насосы для отопления дома вода вода.

При обустройстве отопительной системы в частном доме хорошо подойдут системы класса вода-вода. Помимо этого они смогут обеспечить жилище горячей водой. В качестве источников природного тепла подойдут различные водоёмы, подземные воды и т.д.

Тепловой насос вода вода

В основу работы насоса вода вода положен закон о том, что изменении агрегатного состояния (из жидкости в газ и наоборот) вещества, под воздействием различных факторов влечёт за собой высвобождение или поглощение энергии тепла.

Подобный тип насосов можно использовать для отопления дома даже при низких температурах окружающей среды, так как в глубоких слоях земли всё равно сохраняется плюсовая температура.

Тепловой насос вода вода

Принцип работы теплового насоса вода вода следующий:

  • Специальный насос гонит воду по медным трубкам системы из внешнего источника в установку.
  • В приборе вода из окружающей среды воздействует на хладагент (фреон), температура кипения которого от +2 до +3 градусов. Часть энергии тепла воды передаётся фреону.
  • Компрессор всасывает газообразный хладагент и сжимает его. В результате этого процесса температура хладагента ещё больше возрастает.
  • Затем фреон направляется в конденсатор, где и нагревает воду до необходимой температуры (40-80 градусов). Нагретая вода поступает в трубопровод отопительной системы. Здесь фреон возвращается в жидкое состояние и цикл начинается заново.

Стоит отметить, что приборы вода-вода используются для отопления дома площадью 50-150 кв.м.

Тепловой насос вода вода: принцип работы

При выборе устройства данного класса стоит обратить внимание на определённые условия:

  • В качестве источника энергии предпочтение следует отдать открытым водоёмам (легче монтаж труб), на расстоянии не более 100 м. К тому же глубина водоёма для более северных районов должна быть не менее 3 метров (на такой глубине вода обычно не промерзает). Трубы, подводимые к воде должны быть утеплены.
  • Жёсткость воды сильно влияет на работу насоса. Не каждая модель способна функционировать при высоких показателях жёсткости. Вследствие этого до приобретения устройства берётся проба воды и исходя из полученных результатов подбирается насос.
  • По типу работы агрегаты делятся на моновалентные и бивалентные. Первые отлично справятся с ролью основного источника тепла (вследствие своей большой мощности). Вторые могут выступать дополнительным источником обогрева.
  • С мощностью насоса возрастает его кпд, но в то же время и увеличивается потребление электричества.
  • Дополнительные возможности прибора. Например: корпус с шумоизоляцией, функция нагрева воды для бытовых нужд, автоматическое управление и др.
  • Для расчёта необходимой мощности прибора нужно общую площадь помещений умножить на 0,07 кВт (показатель энергии на 1 кв.м.). Эта формула действительна для стандартных помещений, с высотой не более 2,7 м.

Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks

Если в вашем доме нет воздуховодов для распределения тепла, не бойтесь. Вы могли бы использовать специальный тип теплового насоса, называемый мини-сплит-насосом . Самый симпатичный из всех тепловых насосов, он соединяет внешний источник воздуха с несколькими внутренними блоками. Эти внутренние блоки подключаются к водяному нагревателю или обогревателям помещения. Эти бесканальные мини-сплит-системы полезны для дооснащения дома системой теплового насоса, поскольку их расположение снаружи и внутри дома может быть гибким.Еще один плюс заключается в том, что для установки требуется всего 3-дюймовый (7,6 сантиметровый) канал, который проходит через стену, что довольно незаметно. Они также универсальны. Воздухоочистители для помещений могут быть установлены в стенах, потолках или на полу, и при этом они небольшие.

А кто может забыть чиллер обратного цикла (RCC) с тепловым насосом? Этот плохой мальчик не нагревает и охлаждает воздух, а нагревает и охлаждает воду и может эффективно работать при температурах ниже нуля.В системе RCC тепловой насос подключается к изолированному резервуару для воды, который он либо нагревает, либо охлаждает. Затем система с вентилятором и змеевиком нагревает или охлаждает воздух от бака по воздуховодам к одной или нескольким зонам нагрева. Система RCC также может перекачивать горячую воду через систему лучистого теплого пола, поэтому, когда этой зимой босиком комфортно на поджаренном плиточном полу, вы можете поблагодарить свой RCC.

Объявление

В типичном тепловом насосе с воздушным источником тепла требуется резервная горелка для подачи временного тепла, когда система переключается в обратный режим для размораживания змеевиков.Эта резервная горелка предотвращает продувку системы холодным воздухом через регистры во время размораживания змеевиков, что является ключевым моментом, если ваша цель - оставаться в тепле. Кто-то может сказать, что система RCC лучше в том, что она использует горячую воду из резервуара для размораживания змеевиков, поэтому резервная горелка не требуется. Это также означает, что система никогда не выдувает холодный воздух, когда этого не следует делать, и в результате вам остается тепло и уютно.

Новый тип теплового насоса, перспективный для экстремальных климатических условий, - это тепловой насос для холодного климата, который эффективно работает при очень низких температурах - даже ниже 0 градусов по Фаренгейту (-18 градусов Цельсия).Тепловой насос Cold Climate определяет минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения желаемого уровня нагрева или охлаждения, и регулирует свою мощность в большую или меньшую сторону, чтобы никогда не тратить энергию впустую. Это чрезвычайно экологичная альтернатива, но она все еще находится на ранних этапах реализации из-за задержек с финансированием, что замедлило исследования. В 2011 году Канада инвестировала 4 миллиона долларов в развитие тепловой системы Cold Climate.

Тепловой насос All-Climate - это еще один новый тип насоса, который может работать при температурах до -30 градусов по Фаренгейту (-34 градуса Цельсия) и может повысить эффективность до 60 процентов по сравнению со стандартным тепловым насосом [ источник: EERE].Однако тепловой насос All-Climate предназначен в первую очередь для обогрева и не будет работать эффективно в климатических условиях, где тепловой насос большую часть времени находится в режиме охлаждения.

Даже у специальных тепловых насосов есть ограничения. Читайте дальше, чтобы узнать о плюсах и минусах тепловых насосов, а также о том, что вам нужно знать перед покупкой.

.

Как работают тепловые насосы в LEED или пассивном доме?

При поиске теплового насоса для дома мы рекомендуем проверить страницу спецификаций любой марки теплового насоса, которую вы ищете, но сначала составьте короткий список, исключив все, что не имеет сертификата ENERGY STAR. МЫ использовали несколько различных брендов, вот наше видео по установке теплового насоса, которое может помочь вам выбрать -

Как работают тепловые насосы в высокоэффективных домах с нулевым потреблением энергии (LEED) или пассивных домах - видео

В нашей сборке демонстрационного дома 2015 года (LEED V4 Platinum Edelweiss House) мы использовали Mitsubishi Mr.Тепловой насос Slim Mini-split, как показано в видео по ссылке выше, и нам это очень понравилось. У этого нет воздуховодов, и у него есть инфракрасный датчик, который отслеживает людей, чтобы обеспечить дополнительный комфорт отопления и охлаждения, направляя себя на вас, когда вы находитесь в комнате.

Наша самая последняя сборка - это сборный дом LEED Platinum с полом с солнечным воздушным подогревом, обеспечивающим большую часть тепла, и мы установили бесканальный тепловой насос на втором этаже. Мы использовали модель CS11M от Direct Air.У обоих производителей есть модели на 24k BTU, так что вы не ошибетесь ни с одним из них. Тепловые насосы - самая эффективная система отопления, и ее производительность постоянно улучшается. Если вы найдете другого производителя или модель, которая вам больше нравится, сообщите нам об этом!

.

Как работает тепловой насос | HVAC

В тепловом насосе с воздушным источником тепла используются передовые технологии и цикл охлаждения для обогрева и охлаждения вашего дома. Это позволяет тепловому насосу обеспечивать комфорт в помещении круглый год, независимо от сезона.

Тепловой насос в режиме кондиционирования воздуха

При правильной установке и работе тепловой насос может поддерживать прохладную комфортную температуру, снижая уровень влажности в доме.

  1. Теплый воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
  2. Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента между внутренним испарителем и наружными конденсаторными блоками.
  3. Теплый воздух в помещении затем направляется к воздухообрабатывающему устройству, в то время как хладагент перекачивается из внешнего змеевика конденсатора во внутренний змеевик испарителя. Хладагент поглощает тепло, проходя через воздух в помещении.
  4. Этот охлажденный и осушенный воздух затем проталкивается через соединительные внутренние воздуховоды к вентиляционным отверстиям по всему дому, снижая внутреннюю температуру.
  5. Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный метод охлаждения.


Тепловой насос в тепловом режиме

Тепловые насосы уже много лет используются в регионах с более мягкими зимами. Тем не менее, технология тепловых насосов с воздушным источником энергии претерпела значительные изменения, что позволяет использовать эти системы в районах с продолжительными периодами отрицательных температур.

  1. Тепловой насос может переключаться из режима кондиционирования воздуха в режим нагрева путем реверсирования цикла охлаждения, в результате чего внешний теплообменник работает как испаритель, а внутренний теплообменник - как конденсатор.
  2. Хладагент проходит через замкнутую систему холодильных линий между наружным и внутренним блоком.
  3. Хотя наружные температуры низкие, достаточно тепловой энергии поглощается из внешнего воздуха змеевиком конденсатора и выделяется внутри змеевиком испарителя.
  4. Воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
  5. Хладагент перекачивается из внутреннего змеевика во внешний змеевик, где он поглощает тепло из воздуха.
  6. Этот нагретый воздух затем проталкивается через соединительные каналы к вентиляционным отверстиям по всему дому, повышая внутреннюю температуру.
  7. Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный способ согреться.

Детали теплового насоса


Чтобы лучше понять, как ваш воздух нагревается или охлаждается, полезно немного узнать о частях, составляющих систему теплового насоса. Типичная система теплового насоса с воздушным источником представляет собой раздельную или состоящую из двух частей систему, в которой в качестве источника энергии используется электричество.Система содержит наружный блок, похожий на кондиционер, и комнатный кондиционер. Тепловой насос работает вместе с устройством обработки воздуха, распределяя теплый или прохладный воздух по внутренним помещениям. Помимо электрических компонентов и вентилятора, система теплового насоса включает:

Компрессор: Перемещает хладагент по системе. Некоторые тепловые насосы содержат спиральный компрессор. По сравнению с поршневыми компрессорами спиральные компрессоры тише, имеют более длительный срок службы и обеспечивают на 10–15 ° F более теплый воздух в режиме нагрева.

Плата управления: Определяет, должна ли система теплового насоса находиться в режиме охлаждения, обогрева или размораживания.

Змеевики: Конденсатор и испарительный змеевик нагревают или охлаждают воздух в зависимости от направления потока хладагента.

Хладагент: Вещество в холодильных линиях, которое циркулирует через внутренний и наружный агрегаты.

Реверсивные клапаны: Измените поток хладагента, который определяет, охлаждается или нагревается ваше внутреннее пространство.

Термостатические расширительные клапаны: Регулируют поток хладагента так же, как кран крана регулирует поток воды.

Аккумулятор: Резервуар, регулирующий заправку хладагента в зависимости от сезонных потребностей.

Холодильные линии и трубы: Соединяет внутреннее и внешнее оборудование.

Нагревательные полосы: Электрический нагревательный элемент используется для дополнительного нагрева. Этот добавленный компонент используется для добавления дополнительного тепла в холодные дни или для быстрого восстановления после низких температур.

Воздуховоды: Служат воздушными туннелями в различные помещения внутри вашего дома.

Термостат или система управления: Устанавливает желаемую температуру

.

Узнайте о тепловом насосе | Trane

Тепловой насос, являющийся частью системы центрального отопления и охлаждения, использует наружный воздух как для обогрева дома зимой, так и для его охлаждения летом.

Технически тепловой насос - это холодильная система с механическим компрессионным циклом, которая может быть обращена либо для нагрева, либо для охлаждения контролируемого помещения. Подумайте о тепловом насосе как о теплоносителе, постоянно перемещающем теплый воздух из одного места в другое, туда, где он нужен или не нужен, в зависимости от сезона.Даже в слишком холодном воздухе присутствует тепловая энергия. Когда на улице холодно, тепловой насос отбирает имеющееся снаружи тепло и передает его внутрь. Когда на улице тепло, он меняет направление и действует как кондиционер, отводя тепло из вашего дома.

Обратите внимание, что тепловые насосы лучше всего подходят для умеренного климата, а для более низких температур может потребоваться дополнительный источник тепла. В качестве круглогодичного решения для домашнего комфорта тепловые насосы Trane могут стать ключевой частью вашей согласованной системы.Независимый дилер Trane может помочь вам решить, подходит ли вам система с тепловым насосом.

Тепловой насос состоит из двух основных компонентов: внутреннего блока обработки воздуха и наружного блока, подобного центральному кондиционеру, но называемого тепловым насосом. Наружный блок содержит компрессор, который циркулирует хладагент, который поглощает и отдает тепло при перемещении между внутренним и наружным блоками.

Тепловые насосы и кондиционеры используют ту же технологию для охлаждения вашего дома.У них одинаковые энергоэффективные функции. За исключением нескольких небольших технических отличий, тепловые насосы и кондиционеры охлаждают ваш дом одинаково, без реальной разницы в качестве комфорта, энергоэффективности или затратах на электроэнергию.

Основное различие между тепловыми насосами и кондиционерами заключается в том, что тепловой насос также может обогревать ваш дом, а кондиционер - нет. Кондиционер должен быть соединен с печью, чтобы в доме было полноценное центральное отопление и охлаждение.

Основное различие между ними заключается в том, как они создают тепло.Тепловой насос использует электричество для передачи тепла из одного места в другое. Печь сжигает топливо для создания тепла. Благодаря этому тепловой насос будет более энергоэффективным. Например, тепловой насос Trane XV20i является одним из самых эффективных в отрасли HVAC с рейтингом до 20,00 SEER и 10,00 HSPF.

Еще одно отличие тепловых насосов от печей - это энергоэффективность и воздействие на окружающую среду. Поскольку тепловые насосы работают на электроэнергии, они не выделяют вредных выбросов, которые, как было доказано, способствуют изменению климата.

Plus, тепловой насос также охладит ваш дом летом, избавляя от необходимости покупать отдельный кондиционер.

.

Смотрите также