Принцип действия теплового насоса: Принцип функционирования теплового насоса | Эйркул

Принцип функционирования теплового насоса | Эйркул

• Виды холодильного оборудования
• Обзор климатического оборудования
• Виды холодильных компрессоров
• Драйкулеры: назначение
• Программы обслуживания и ремонта компрессоров
• Назначение и сферы применения промышленных осушителей воздуха
• По каким характеристикам выбирать чиллер?
• Как работают теплообменники и на какие типы они делятся?
• Где и для каких задач используется щит управления?
• За счет чего работают тепловые насосы?
• Использование тепловых насосов для отопления
• Принцип работы теплового насоса
• Основные типы холодильных камер по функциональному назначению
• Полезная информация по выбору промышленного охладительного оборудования
• Какие признаки указывают на неисправность холодильного оборудования?
• Где применяются холодильные камеры?
• Винтовые компрессора Bitzer серии HSN– надежное и эффективное решение для холодоснабжения любого предприятия

Новости

12:04:2023

Новинка! Спиральные компрессоры ScrollTech

Предлагаем вашему вниманию новую линейку спиральных компрессоров ScrollTech

29:12:2022

Режим работы 30. 12.2022-09.01.2023

Тепловыми насосами называются агрегаты, которые обеспечивают передачу теплоэнергии от менее нагретых предметов к более нагретым и при этом увеличивают их температуру. Они стали чрезвычайно популярными в последние годы, поскольку позволяют получать дешевое тепло и при этом не загрязнять окружающую среду.

Оборудование включает такие элементы, как:

• компрессор, функционирующий от обычной электросети;
• конденсатор;
• испаритель;
• терморегулятор;
• капилляр;
• рабочая среда или хладагент, в качестве которого зачастую применяется фреон.

Принцип работы насосных изделий схож с функционалом кондиционеров, холодильников и прочей техники, способной переносить теплоэнергию из окружающей среды во внутрь помещений. Устройства поглощают тепло грунтовых вод, земли, воздуха.

1. Незамерзающая жидкость движется по внешнему контуру отопительной системы, забирает тепло из окружающей среды и подает его к насосу.
2. В испарителе происходит передача энергии фреону, который закипает и переходит в газообразное состояние.
3. Компрессор сжимает газ. Это способствует повышению его температуры.
4. При попадании в теплообменник (радиаторы, систему «теплый пол») газ отдает теплоэнергию внутреннему контуру отопления, остывает, снова превращается в жидкость, а затем возвращается в испаритель. Так завершается рабочий цикл.
5. Далее процесс повторяется по такому же принципу.

Проще говоря, устройства забирают теплоэнергию с улицы (снаружи) и направляют ее внутрь зданий, создавая там приятный микроклимат и обеспечивая оптимальные температурные показатели.

Принцип действия теплового насоса

Принцип работы теплового насоса

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 16 февраля, 2020

Опубликовано автором

Принцип работы теплового насоса

Простейший тепловой насос был спроектирован еще в 1852 году и получил название «умножитель тепла». Лорд Кельвин открыл основополагающие принципы действия, которые легли в основу всего современного отопительного оборудования.

Согласно законам физики, тепло передается от нагретого тела к тому, что имеет меньшую температуру. Но, возможен обратный процесс, при условии использования для этого дополнительной энергии.

Немного позже был открыт принцип обратного цикла Карно. Вещество, при испарении, поглощает тепло, а после конденсации на поверхности, отдает его. Именно этот закон лежит в основе холодильников и кондиционеров. Низкотемпературный воздушный теплонасос работает как эти бытовые приборы, только в «обратную сторону».

Основной принцип теплового насоса заключается в аккумулировании низкотемпературного тепла при испарении и дальнейшей отдачи энергии при последующей конденсации. Этот процесс происходит без изменения температуры, если только рабочее тело не будет сжато механически, что приведет к повышению температуры.

Теплонасос функционирует как холодильник, только наоборот: холодильник переносит тепло изнутри во вне, в то время как тепловой насос переносит тепло из окружающей среды вовнутрь. Природное тепло теплоносителя (в роли которого выступает вода или рассол) передается к испарителю. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом (рабочее вещество: фреон, аммиак, метан, пропан и др.), который, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Из испарителя газообразный хладагент попадает в

компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает в конденсатор, где происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый конденсатор передает тепло в систему отопления.

Первичный контур теплового насоса состоит из элементов, участвующих в получении тепла из внешнего источника – например теплообменника, циркуляционного насоса рассола или воздушного вентилятора, а у водо-водяного теплового насоса еще и промежуточного теплообменника. Вторичный контур включает в себя компоненты, необходимые для преобразования энергии и передачи ее потребителю.

Низкотемпературные воздушные тепловые насосы для отопления дома работают, используя тот же физический принцип, но с большей эффективностью. Как отопление осуществляется на практике?

• Любое, даже охлажденное тело, имеет потенциальную тепловую энергию. Даже при отрицательной температуре в воздухе содержится определенное количество тепла. При -15°С больше, чем при -25°С. При -5°С еще больше тепла находится в воздухе. Принцип работы воздушного теплового насоса позволяет извлечь то небольшое количество тепловой энергии, которое есть и в зимнее время года в воздухе, и передать его в помещение.
• В наружном блоке, установленном на улице, расположен змеевик с испарителем. Внутри контура циркулирует фреон – жидкость, которая свободно переходит в газообразное состояние и обратно. Фреон испаряют, при этом поглощается то тепло, которое есть в наружном воздухе даже при отрицательных температурах.
• Испарившийся газ поступает в компрессор, где создается высокое давление и где фреона нагревается.  Под давлением фреон разогревается и поступает в конденсатор, где он преобразуется в жидкость. При этом выделяется тепло, которое фреон получил при испарении во внешнем блоке от наружного воздуха.
• Фреон, по замкнутому контуру, обратно возвращается в испаритель, и цикл повторяется.

 

Режимы работы тепловых насосов

В зависимости от характера отопления и необходимости различных температур для отопления, существует выбор типа теплового насоса или его комбинации с другим теплогенератором. По режиму работы выделяют моновалентное, бивалентное и моноэнергетическое использование тепловых насосов:

• В моновалентном режиме эксплуатации тепловой насос является единственным источником тепла для помещения, включая отопление и горячее водоснабжение. Требуемая максимальная температура подачи в отопительную систему в данном случае должна быть немного ниже максимально возможной температуры подачи теплового насоса.
• В бивалентном режиме возможна эксплуатация со вторым теплогенератором как в полном параллельном режиме, так и частичном. В этом случае тепловой насос выступает как основной теплогенератор, а более высокую температуру системы отопления обеспечивает дополнительный пиковый котел.
• В моноэнергетическом режиме вторым теплогенератором выступает установка той же породы — электрическая, т.е. используется электронагревательный котел (или электронагревательная вставка).

Тепловые насосы имеют следующие преимущества по сравнению с традиционными видами отопления:

• Высокая эффективность. КПД теплового насоса составлет 300-700%, т.е. он поглощает в 3-7 раз меньше электрической энергии, чем выделяет тепла. Например, КПД насоса, представленного на рисунке, составляет 400%.
• Реверсивность. Тепловой насос может быть использован как кондиционер в летний сезон
• Экологичность. Cбережение невозобновляемых энергоресурсов и защита окружающей среды, в том числе и путем сокращения выбросов СО2 в атмосферу
• Надежность. минимум подвижных частей с высоким ресурсом работы, независимость от поставки топочного материала и его качества, защита от перебоев электроэнергии
• Долговечность. Cрок службы теплового насоса составляет 15-25 лет
• Безопасность. Не имеет открытого пламени, выхлопов,пожароопасных хранилищ для угля, дров, мазута или солярки; исключена утечка газа или разлив мазута

 

Эта статья прочитана 12745 раз(а)!

Продолжить чтение

• Виды тепловых насосов

  57

  Виды тепловых насосов Тепловые насосы в качестве первичного источника тепла используют экологически чистую природную энергию грунта, воды или воздуха (см.рис). Они также могут использовать и любое уходящее технологическое тепло. В зависимости от вида первичного источника тепла выделяют следующие виды тепловых…

• Тепловые насосы фирмы Nibe- описание, типы, особенности монтажа

  55

  Тепловые насосы Nibe NIBE Energy Systems (Швеция) — это лидер рынка теплового оборудования северо-европейских стран, Польши и Чехии. Специализируется на отоплении помещений используя геотермальные источники энергии, а так же на производстве бойлеров, водонагревателей, котлов и др. отопительной технике, качественной продаже…

• Тепловые насосы — типы и особенности

  53

  Тепловые насосы Основная масса тех кто ищет дешевое отопление, хотят приблизится по стоимости ежемесячных платежей к магистральному газу. Немаловажно и минимальное обслуживание системы отопления. Конкурентов геотермальному тепловому насосу в этом отношении нет. Воздушные ТН, газгольдеры, салярка и т. п. дороже…

Принцип действия | Industrialheatpumps.nl

Принцип работы

Низкотемпературный поток отработанного тепла можно преобразовать в полезное высокотемпературное тепло с помощью теплового насоса. Среди различных типов тепловых насосов, которые были разработаны, механические тепловые насосы получили наибольшее распространение. Принцип его действия основан на сжатии и расширении рабочей жидкости, так называемого «хладагента». Тепловой насос состоит из четырех основных компонентов: испарителя, компрессора, конденсатора и расширительного устройства. Хладагент является рабочей жидкостью, которая проходит через все эти компоненты. В испарителе тепло извлекается из источника сбросного тепла. В конденсаторе это тепло доставляется потребителю при более высоком уровне температуры.

Для привода компрессора требуется электроэнергия, и эта энергия добавляется к теплу, имеющемуся в конденсаторе. Эффективность теплового насоса обозначается его COP (коэффициентом производительности), определяемым как отношение общего количества тепла, поставляемого тепловым насосом, к количеству электроэнергии, необходимой для его работы.

Подробнее

Термодинамический цикл

Принцип работы теплового насоса основан на том физическом свойстве, что температура кипения жидкости повышается с увеличением давления. Понижая давление, среда может испаряться при низких температурах, а повышение давления приведет к высокой температуре кипения. График слева показывает этот принцип. Черная линия показывает соотношение между давлением и температурой кипения, в данном случае аммиака. При низком давлении и температуре аммиак испаряется в испарителе. Энергия, необходимая для этого, обеспечивается потоком отработанного тепла. Компрессор увеличивает давление паров аммиака. Затем пар конденсируется при высоком давлении и температуре внутри конденсатора. При конденсации аммиака выделяется тепло: полезный источник энергии. Жидкий аммиак транспортируется к расширительному устройству, которое снижает давление. Аммиак с низкой температурой и низким давлением поступает в испаритель: это начальная точка еще одного цикла.

Подробнее

Хладагенты

На рисунке справа показан цикл теплового насоса для хладагента Аммиак. Для крупномасштабных промышленных применений аммиак является наиболее подходящим хладагентом для тепловых насосов, обеспечивающих температуру до 90 °C. Аммиак считается одним из самых эффективных хладагентов. Однако его использование сопряжено с определенными мерами безопасности. Поэтому аммиак в основном используется для крупных промышленных установок. Выбор хладагента для конкретного применения определяется температурным диапазоном его термодинамического цикла и размерами необходимой установки. Хладагенты можно разделить на две группы: природные хладагенты (бутан, аммиак, CO2) и синтетические хладагенты (R134A, R407C, R410A). В коммерческих целях синтетические хладагенты предпочтительнее натуральных. Недостатком синтетических хладагентов является их сильный вклад в парниковый эффект в случае утечки. Негативное воздействие синтетических хладагентов, например, в 1300-2100 раз выше по сравнению с СО2.

Подробнее

Что вам следует знать о тепловых насосах

Наружный блок американского стандарта Platinum 19 Низкопрофильный тепловой насос с переменной скоростью, установленный снаружи

Почему вы можете доверять нам

Сегодняшний домовладелец существует, чтобы помочь вам сохранить или улучшить свой дом безопасно и эффективно. Мы придерживаемся строгих редакционных стандартов и тщательно проверяем советы и ресурсы, на которые ссылаются наши статьи. Нажмите ниже, чтобы узнать больше о нашем процессе проверки и о том, как мы зарабатываем деньги.

Узнать больше

Хотите сократить счета за коммунальные услуги в вашем доме и уменьшить его углеродный след? Переключите свою систему отопления и охлаждения на тепловой насос!

Эта энергоэффективная система обеспечивает в три раза больше тепла, чем энергии, которую они используют. По данным Energy Saver, они также могут сократить потребление электроэнергии для отопления примерно на 50 процентов по сравнению с электрическими печами или электрическими плинтусными обогревателями.

Кроме того, с недавним принятием Закона о снижении инфляции вы можете получить деньги обратно при его установке.

Прямо сейчас вы можете получить налоговую скидку в размере 300 долларов США на покупку эффективного оборудования для отопления и охлаждения. А начиная с 2023 года все домохозяйства будут иметь право на скидки до 4000 долларов, а домохозяйства с низким доходом могут получить до 8000 долларов за домашнюю эффективность. (Для программы налоговых льгот льготы распространяются на оборудование, установленное 1 января 2023 года или позже.)

Читайте дальше, чтобы узнать больше и определить, подходит ли вам эта энергоэффективная система HVAC.

Этот пост спонсирован Американский стандарт отопления и кондиционирования воздуха .

---

Platinum 19 Низкопрофильный тепловой насос с переменной скоростью крупным планом на логотипе

Что такое тепловой насос?

Не позволяйте названию ввести вас в заблуждение — тепловые насосы одновременно обогревают и охлаждают ваш дом.

Эта система HVAC обогревает ваш дом, собирая тепло из воздуха, воды или земли снаружи и концентрируя его для использования внутри. Он выполняет двойную функцию центрального кондиционера, собирая тепло внутри вашего дома и перекачивая его наружу.

Во время отопительного сезона тепловой насос переносит тепло с улицы в ваш теплый дом. Затем, во время сезона охлаждения, он перемещает тепло из вашего дома на улицу.

Поскольку эти системы передают тепло, а не производят его, они могут эффективно обеспечивать комфортную температуру в вашем доме.

---

Бесканальная мини-сплит-система обогревает и охлаждает небольшое помещение. ( Депозитные фотографии )

Типы тепловых насосов

По данным Energy Saver, существуют три основных типа тепловых насосов: воздух-воздух, геотермальные и водяные.

Воздух-воздух

Воздушные тепловые насосы передают тепло между вашим домом и наружным воздухом. Это наиболее распространенный тип и может использоваться во всех климатических условиях. Существуют также воздушные тепловые насосы для холодного климата, разработанные специально для холодного климата.

Бесканальные мини-сплит-системы представляют собой воздушные тепловые насосы, которые можно устанавливать в домах или пристройках без воздуховодов. Они небольшие и обеспечивают гибкость при зонировании или обогреве и охлаждении отдельных комнат.

Геотермальные

Геотермальные (или геотермальные) тепловые насосы передают тепло между вашим домом и землей или ближайшим источником воды. Поскольку они перемещают тепло, уже существующее в земле, они являются одними из самых энергоэффективных и удобных доступных технологий отопления и охлаждения.

Источник воды

Абсорбционные тепловые насосы приводятся в действие источником тепла, таким как природный газ, пропан, вода, нагретая солнечными или геотермальными источниками. Обычно они имеют смысл только в домах без источника электричества.

---

Если вы живете в районе с отрицательными температурами зимой, одного теплового насоса будет недостаточно для обеспечения вашего комфорта. (Willoxpix, подпись Getty Images)

Как узнать, нужен ли моему дому тепловой насос?

Каждый дом и домовладелец имеют уникальные потребности, но, как правило, тепловой насос подходит вам, если у вас мягкая зима, когда температура редко опускается ниже нуля. Например, он идеально подходит для юго-восточного климата с мягкой зимой.

Кроме того, если вы живете в районе с низкими тарифами на электроэнергию, то вы — главный кандидат на ее получение. Прочтите наше руководство по типам обогревателей, чтобы узнать больше о других системах отопления, которые могут лучше подойти для вашего дома.

---

В чем разница между тепловым насосом и печью?

Печь преобразует топливо (газ или мазут) в тепло, которое затем доставляется по всему дому.

Тепловые насосы, с другой стороны, не сжигают топливо, как печь — они работают на электричестве и циркулируют наружный воздух, чтобы согреть ваш дом зимой.

А поскольку их не нужно согласовывать с отдельной системой отопления или охлаждения, со временем они могут стать менее дорогим вариантом.

---

Сочетание теплового насоса с газовой печью позволяет использовать преимущества обеих систем. ( 3 Echoes Content Studio /AdobeStock)

Каковы преимущества гибридного отопления?

Один из лучших способов повысить эффективность теплового насоса — соединить его с газовой печью. Эта двухтопливная система также называется гибридным отоплением. Вот как это работает:

При более умеренных температурах тепловой насос работает, потому что он более эффективен. При понижении температуры наружного воздуха система автоматически переключается на газовую печь.

Это переключение означает, что всегда используется наиболее эффективный метод отопления, что, в свою очередь, позволяет сэкономить на счетах за коммунальные услуги.

Для получения более подробной информации о гибридном отоплении см. Гибридное отопление: как двухтопливные тепловые насосы экономят энергию и деньги .

---

Тепловые насосы американского стандарта работают на более низких скоростях в течение более длительного времени, чем обычные системы. Они снижают уровень шума и приводят к снижению счетов за электроэнергию. ( Американский стандарт отопления и кондиционирования воздуха )

Тепловые насосы American Standard

Если вы решили, что вам подходит тепловой насос, подумайте о приобретении его в компании American Standard Heating and Air Conditioning.

Тепловые насосы американского стандарта работают бесшумно, имеют настраиваемые элементы управления обогревом и влажностью, и они предлагают множество моделей, которые наилучшим образом соответствуют вашим потребностям.

Если для вас важнее всего эффективность, вам подойдет AccuComfort Platinum 20 Variable Speed. Он поставляется с технологией AccuComfort, которая позволяет многоступенчатой ​​системе нагрева и охлаждения последовательно регулировать скорость работы для поддержания вашего личного уровня комфорта. Кроме того, с SEER до 20,00 и 10HSPF он эффективен и тих.

Вас больше всего беспокоит шум? AccuComfort Platinum 19 Low Profile — самая эффективная и тихая модель американского стандарта на сегодняшний день. Он специально разработан с учетом требований к уровню шума в некоторых городах и идеально подходит для установки рядом со спальнями и открытыми жилыми помещениями.

Узнайте больше об этих моделях тепловых насосов и ознакомьтесь с дополнительными опциями на сайте americanstandardair. com.

---

Дополнительная литература

• Экономьте энергию и сокращайте счета за коммунальные услуги с помощью геотермального теплового насоса
• Как эффективно обогреть дом в осеннюю погоду
• 5 советов, как сократить счета за отопление этой осенью

Редакторы

Дэнни Липфорд

Основатель

Дэнни Липфорд — эксперт по благоустройству дома и телеведущий, начавший свой ремонтный бизнес , Lipford Construction, в возрасте 21 года в Мобиле, Алабама. Он получил национальное признание как ведущий общенационального телешоу «Сегодняшний домовладелец» с Дэнни Липфордом, которое начиналось как небольшое кабельное шоу в Мобиле. Опыт Дэнни в области обустройства дома также позволил ему стать автором популярных журналов и веб-сайтов, а также источником советов по всем вопросам, связанным с домом. Он более 200 раз появлялся на национальном телевидении и более десяти лет работал экспертом по благоустройству на каналах CBS The Early Show и The Weather Channel.