Виды и описание тепловых насосов, их преимущества и недостатки

Поиск альтернативных источников тепловой энергии не перестает быть одним из первостепенных направлений на сегодняшний день.

Использование данного рода обогревательного оборудования не влечет за собой никаких вредных выбросов в атмосферу, почву или водоем, что в настоящее время выходит на первый план.

Рассмотрим технические характеристики, виды и принцип действия тепловых насосов.

Посмотрите видео о тепловых насосах

Сфера использования и устройство тепловых насосов

Спектр задач, выполняемых тепловым насосом самый разнообразный, его можно использовать и для обогрева всей площади конкретного объекта, и для обогрева определенных элементов конструкции здания, например, полов. Работа оборудования основана на взаимодействии тепловой энергии с хладагентом через теплообменник, сопровождающиеся образованием горячего газа, который, в свою очередь, отдает энергию жидкости, циркулирующей по отапливаемой площади.

Виды тепловых насосов по принципу действия

Представленные на современном рынке насосы подразделяются на несколько видов по типу используемой среды переносящей тепло – это жидкостные, воздушные и грунтовые.

1. Система «земля-вода» и «земля-воздух» – грунтовые тепловые насосы

Земля прекрасно аккумулирует энергию, полученную от солнечного излучения, что стало основой для построения обогревательной системы. Итак, тепло накопленное почвой, передается элементами обогревательной конструкции с использованием воздуховода или водопровода.

Установка коллектора происходит глубоко в земле, а теплоноситель постоянно циркулирует. Температура, поступающей энергии в этом случае крайне низкая, ее не хватит для полноценного обогрева дома, но этой температуры хватит, чтобы хладагент начал производить газ. Повышение степени его нагрева происходит за счет роста давления путем сжатия в компрессорном механизме. Теперь, переданной энергии от хладагента к теплоносителю вполне достаточно для обеспечения качественного обогрева нужной площади.

Преимущество такой системы заключается в круглогодичном источнике тепла, ведь температура грунта, как известно, в любое время остается постоянной на определенной глубине.

К недостаткам можно отнести:

· существенные затраты на произведение работ по оснащению необходимого объекта конкретным оборудованием;

· внушительные размеры, занимаемые всеми элементами системы на участке;

· невозможность высадки различного рода растений в связи с негативным влиянием работы системы на их здоровый рост, а также можно столкнуться с определенными проблемами при устранении каких-либо неполадок в работе системы.

2. Система «воздух-воздух» и «воздух-вода» – воздушные тепловые насосы

Принцип действия заключается в заборе воздуха из окружающей среды для последующего нагрева. В состав системы включены нагнетатель давления хладагента, способствующий распространению его по сомкнутой цепи и вентилятор, обеспечивающий поступление воздуха.

Переход фреона из жидкого состояния в газ сопровождается повышением температуры до 60 градусов. В испарителе с газом происходит обратный процесс, он изменяет агрегатное состояние на жидкость. Полученное тепло через вентиляционную систему равномерно распределяется по соответствующим участкам обогрева. Но воздушные насосы, как правило, не используются в качестве индивидуальных отопительных систем в связи с недостаточной вырабатываемой мощностью. Поэтому их целесообразней использовать как дополнительные источники тепла.

· нагрев теплоносителя происходит непосредственно внутри отапливаемого объекта, что значительно уменьшает временные и энергетические затраты требуемые для достижения нужной температуры;

· управление системой может осуществляться удаленно, что позволяет пользователю включать отопление объекта заблаговременно, функция очень актуальна для загородных домов.

К недостаткам можно отнести:

1. Неприспособленность оборудования для работы в регионах с суровыми температурными показателями, так как нормальное функционирование комплекса осуществляется в основном в диапазоне температур от – 15 до +20 градусов, а также при установке вспомогательных теплоизоляционных элементов. Но есть и более морозостойкие системы, которые могут справляться со своей задачей и при температуре окружающей среды до – 30 градусов.

2. При установке мощных тепловых воздушных насосов, внешний теплообменивающий элемент которых имеет весьма значительные габариты и существенный вес, за счет чего может возникнуть необходимость в заливке монтажной площадки бетоном. Оборудование, располагающиеся в специальном помещении довольно шумно работает и способно передавать механические колебания на другие объекты.

3. Система «вода-воздух» и «вода-вода» – водяные насосы

Систему целесообразно устанавливать при наличии неподалеку незамерзающих текущих водоемов или подземных вод. Оборудование представляет собой совокупность трубопроводов, размещенных по дну водного объекта. По ним за счет работы насоса к испарительному блоку проходит теплоноситель, вся накопленная энергия поступает во внутренний контур. Образующийся в результате кипения фреона газ направляется в блок конденсации.

Далее осуществляется нагревание воды или воздуха, которыми непосредственно будут отапливаться помещения объекта. Изложенный принцип работы характерен для теплового насоса закрытого типа, в котором переносчик тепла после передачи энергии в дом возвращается обратно в трубопроводы, расположенные в водоеме. Насос открытого типа предполагает наличие двух рядом размещенных скважин глубиной достаточной для контакта с подземными водными течениями. Во вторую скважину осуществляется слив остывшей после отопления воды. Следует отметить, что такой насос очень сильно зависит от глубины пролегания грунтовых вод, которая может изменяться с течением времени.

Минус такой системы обусловлен недостаточным нагревом теплоносителя и малым уровнем давления в системе. В связи, с чем совместно с ней устанавливаются дополнительные отопительные элементы.

Плюсы:

· низкое потребление электроэнергии при эффективном обогреве;

· расположение основного оборудования за пределами объекта.

Заключение

Итак, установка теплового насоса не всегда является рациональным решением при необходимости отопления дома ввиду большого количества условий, которые влияют на эффективную производительность. В холодное время года можно значительно потратиться на оплату электроэнергии. Ведь чем ниже температура окружающей среды, тем больше электричества потребуется для достижения необходимой температуры в помещении.

Качество обогрева напрямую зависит от степени тепловой изоляции всего объекта, то есть при монтаже данного оборудования следует также позаботиться о дополнительной теплоизоляции стен, потолка и пола, так как от качества утепления зависят расходы на отопление.

Таким образом, вопрос о приобретении тепловых насосов весьма неоднозначный, так как их эксплуатация в тех или иных условиях не всегда дает ожидаемый результат.