Часть I. Что качает тепловой насос?
Термин данный сейчас все чаще возможно услышать, в то время, когда заходит обращение об отоплении помещения личного дома. Но не все домовладельцы знают, что же является тепловой насос, как он трудится и из-за чего так именуется. А основное, как применимо это решение на практике и выгодно ли оно с позиций экономики частного домовладения.
Но, об этом чуть позднее, а вначале разберемся с принципом и устройством его действия.
В то время, когда мы говорим о привычных отопительных либо нагревательных устройствах, то в большинстве случаев имеем в виду некоторый источник тепла, нагретый до высокой температуры. Его возможно на ощупь идентифицировать как «тёплый» либо «теплый» относительно окружающего пространства помещения и расположенных в нем предметов. Из школьного курса физики мы не забываем, что более нагретые тела отдают тепло менее нагретым, в этом состоит сущность второго начала термодинамики (упрощенно, само собой разумеется).
Наряду с этим теплопередача, к примеру, от нагретого до +70°C радиатора воздуху помещения, имеющему температуру +18-20°C либо около того, осуществляется сама собой.
Но радиатор предварительно необходимо нагреть, и для этого в отопительную совокупность подается тёплая вода. Она, со своей стороны, нагревается в котельной либо на станции, где сжигают горючее.
Горючее, теплопередача на расстояние — все это стоит денег, исходя из этого мы ежемесячно платим за отопление.
Однако, около нас имеется фактически неисчерпаемые (либо, как их в большинстве случаев именуют, возобновляемые) источники совсем бесплатного тепла. Так как любое тело, имеющее температуру выше полного нуля (-273°C), владеет тепловой энергией, которую оно может дать. самые доступные из таких источников — грунт, естественные водоемы, атмосферный воздушное пространство и т.п.
Неприятность в том, что сама собой энергия передается лишь от более теплого к более холодному телу, причем для действенной передачи тепла отличие температур должна быть большой. Исходя из этого, дабы забрать тепло у т.н. низкопотенциальных источников, температура которых ниже температуры отапливаемых помещений (к примеру, для оборудования Danfoss она может колебаться в пределах от +15°C до -10°C, другими словами быть отрицательной), нужно совершить некую работу.
Условно возможно заявить, что тепло из низкопотенциальных источников «выкачивают», исходя из этого и устройство, благодаря которому это делают, именуют тепловым насосом.
Может сложиться чувство, что тепловой насос разрешает обойти второй закон термодинамики, но это, конечно же, не так, в противном случае уже давно был бы выстроен вечный двигатель. Все происходит строго в рамках классической физики: законы природы нельзя преодолеть, но их возможно применять.
К примеру, дабы забрать тепло у грунта, имеющего температуру не более +10°C либо меньше (среди них и ниже 0°C), нужна не вода, а некоторый второй теплоноситель, замерзающий при температурах ниже -20°C, — концентрированный солевой раствор, раствор пропиленгликоля и пр. Холодная либо кроме того промерзшая почва будет в полной мере с радостью отдавать тепло еще более холодной жидкости. Вся совокупность устроена так, что может отбирать тепло кроме того у мерзлого грунта с температурой приблизительно до -8°C.
В принципе, все практически равно как и в классической совокупности отопления, лишь температурный диапазон второй.
Итак, мы узнали, как отобрать тепло у холодного грунта, но вопрос остается открытым, поскольку температура отечественного теплоносителя все равно ниже, чем температура помещений, каковые необходимо отапливать. И тут начинаются разные технические «хитрости».
В классической совокупности отопления трудится условно один тепловой контур: в нем циркулирует вода, в одном месте ее нагревают, в другом — она отдает полученное тепло отечественному жилищу. Другими словами теплопередача от начального источника (котла либо нагревателя) к месту потребления осуществляется в 2 этапа.
В тепловом насосе 3 контура, а теплопередача происходит в 4 этапа.
На первом мы забрали тепло у грунта. На втором — происходит его передача из первого (внешнего) контура во второй — так называемый холодильный контур.
Он трудится по тому же принципу, что и контур охлаждения в бытовом холодильнике либо кондиционере.
Циркулирующий в нем хладагент (в большинстве случаев это фреон) имеет испарения и температуру кипения существенно ниже 0°C. Холодильный контур устроен так, что в испаритель (это теплообменник, где низкопотенциальное тепло передается от рассола хладагенту), фреон поступает в жидком состоянии.
Наряду с этим его температура еще ниже, чем у рассола.
Другими словами он готов отбирать у него тепло — те самые пара градусов, каковые холодный рассол забрал у чуть менее холодного грунта.
Перед тем, как попасть в испаритель, фреон проходит через особый дросселирующий клапан, где его давление быстро понижается, Как мы знаем, чем меньше давление, тем ниже температура кипения вещества. Параметры совокупности подобраны так, что в следствии охлаждения и падения давления от контакта с рассолом (через стенку теплообменника), фреон закипает и переходит из жидкой фазы в газообразную.
Как мы не забываем из школьного курса физики, в ходе фазового перехода испаряющееся вещество поглощает тепловую энергию. Итак, на втором этапе фреон отбирает тепло у рассола, что возвращается в первоначальный контур охлажденным и готовым к получению новой порции низкопотенциального тепла почвы. Требуемая задача выполнена: мы «выкачали» тепло из грунта.
Дальше в дело вступает электрический компрессор, что сжимает кипящий газообразный фреон, нагнетая его под громадным давлением в следующий теплообменник — конденсатор. В следствии сжатия отечественный холодный газ разогревается до большой температуры. Через стенку конденсатора тёплый фреон контактирует с водой либо вторым теплоносителем из отопительного контура.
Данный теплоноситель мало холоднее сжатого фреона, потому, что он уже дал тепло помещениям, пока тек через отопительные устройства. Сжатый фреон конденсируется, переходя в жидкую фазу и в ходе перехода отдавая тепло теплоносителю отопительного контура, другими словами нагревая его. Это третий этап теплопередачи.
Тёплый теплоноситель поступает в совокупность отопления, где протекает четвертый этап — фактически отопление помещений.
Утративший тепло фреон поступает в тот самый дросселирующий клапан, что сбрасывает его давление перед испарителем. На этом этапе давление хладагента падает, в следствии чего он снова делается холодным.
Итак, круг замкнулся.
Мы определили, из каких компонент состоит тепловой насос, как они трудятся и как возможно отобрать тепло у холодного, казалось бы, грунта и применять его для обогрева помещений. Но хватит ли этого тепла для отопления всего дома, сколько электричества потребуется для работы теплового насоса и как установить его в собственном коттедже?
Об этом мы поболтаем в следующей части.
Статья предоставлена компанией Данфосс
Рандомные показатели записей:
Тепловой насос. Правда о его эффективности.
Подборка наиболее релевантных статей:
-
Тепловой насос — это источник энергии для вашей горячего водоснабжения и системы отопления, и в один момент может служить источником для совокупности…
-
Использование теплового насоса
Они менее действенны, чем насосы, применяющие теплоту грунта, потому как во втором случае тепло берется из почвы, которая теплее, чем воздушное…
-
Тепловые насосы в российских домах: первый опыт
20010,0,3500, Более чем 30-летний опыт успешной эксплуатации тепловых насосов за рубежом, в том числе – в странах, климатические условия которых схожи с…
-
На данный момент, в то время, когда источники энергии дорожают с каждым днём, а экологическая обстановка из года в год делается всё хуже и хуже, мы всё…