Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос — это устройство, которое переносит тепло из окружающей среды в дом: из воздуха, грунта или воды. Он не сжигает топливо, а «перекачивает» тепло с помощью компрессора и хладагента — поэтому на один киловатт затраченного электричества приходится несколько киловатт тепла. Цикл состоит из четырёх шагов: испарение, сжатие, конденсация и расширение хладагента.

Дальше — как именно это работает по шагам, чем отличаются воздушные, геотермальные и водяные насосы и от чего зависит эффективность.

Постоянный рост цен на энергетические ресурсы заставляет владельцев загородных домов задумываться об использовании альтернативных систем. Сегодня уже очевидно каждому, что таким традиционным видам топлива для отопления, как природный газ, солярка, мазут, уголь, дрова, торфобрикеты или пеллеты нужно искать замену среди альтернативных источников. Одним из таких достаточно эффективных способов получения тепла является тепловой насос, принцип работы которого основан на отборе тепла от естественных низкопотенциальных источников возобновляемой энергии окружающей среды: грунт, термальные и артезианские грунтовые воды, водоёмы, наружный воздух.

Принцип работы теплового насоса

Живое общение

5 минут общения даст больше эффекта чем изучение всего сайта
Бесплатная консультация: +7 (499) 265-31-80

Схема тепловых насосов

В общем, система отопления с использованием такого альтернативного агрегата в своём составе имеет:

• зонд, представляющий собой, по сути, систему трубопроводов, которая находится в грунте или другой среде и служит для сбора и передачи тепла;
• собственно сам насос, состоящий из четырёх основных конструктивных элементов: испаритель, компрессор, конденсатор и дроссельный вентиль, объединённых трубопроводами в замкнутую систему;
• контур отопления.

На первый взгляд может показаться, что схема тепловых насосов довольно сложная, а принцип работы теплового насоса доступен для понимания только специалисту. Однако на самом деле всё гораздо проще. Чтобы понять принцип теплового насоса достаточно посмотреть на обычный холодильник, который забирает тепло от продуктов, лежащих внутри, и отводит его через решётку на задней стенке. Только схема тепловых насосов работает с точностью до наоборот – получает тепло из внешнего источника и передаёт его внутрь.

Работа теплового насоса

Итак, замкнутая система с циркулирующим хладагентом, например, фреоном, температура кипения которого всего порядка 4°С. Как осуществляется работа теплового насоса?

1. Холодный фреон начинает нагреваться в результате получаемого тепла от первичного контура в виде зонда, который в зависимости от используемого источника низкопотенциального тепла помещён в грунт, воду или находится на улице. Если говорить о грунте, то, как правило, его температура в течение года колеблется в пределах 8°С. Естественно, что при растущей температуре фреон начинает закипать и переходит в газообразное состояние.

2. На втором этапе фреон всасывается компрессором, где происходит его резкое сжатие с выделением большого количества тепла – температура фреона может достигать 90°С.

3. Далее перегретый газ подаётся в конденсатор. Этой температуры вполне достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения загородного дома тепловым насосом. В конденсаторе температура хладагента падает, при этом выделяемое тепло передаётся системе отопления. Фреон конденсируется, превращаясь газожидкостную смесь.

4. В этом состоянии смесь поступает на дроссельный вентиль – специальный клапан, где происходит резкое снижение давления и температуры фреона, которая достигает 0°С, после чего превращённый в жидкость хладагент снова поступает с испаритель для получения тепла от возобновляемого природного источника – цикл замыкается.

Управление работой теплового насоса осуществляется терморегулятором. При достижении в помещении заранее заданной температуры он прекращает подачу электроэнергии на компрессор, останавливая работу системы, а при понижении температуры, включает его.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили геотермальные агрегаты, принцип работы которых основан на получения тепла от грунта. Они наиболее эффективны, надёжны, долговечны и обеспечивают стабильные характеристики независимо от погодных условий и времени года.

Виды тепловых насосов

Какой тип подойдёт, зависит от участка и требуемой мощности — подбор выполняем по теплопотерям здания, а не по площади.

Сколько стоит отопление тепловым насосом

Стоимость складывается из трёх частей: оборудование, работы по монтажу и контур сбора тепла (для геотермальных систем — зонды или коллектор). Экономия складывается из соотношения: на 1 кВт потреблённой электроэнергии насос отдаёт 3–5 кВт тепла, в зависимости от типа и температуры источника.

Итоговую стоимость считаем индивидуально: она зависит от теплопотерь дома, типа насоса, необходимости в контуре и схемы обвязки. Ориентировочные цены на оборудование — в разделах брендов.

Выгодно ли это по сравнению с газом и электричеством

Тепловой насос выигрывает там, где нет магистрального газа, а электричеством отапливать напрямую дорого: он потребляет в 3–5 раз меньше электроэнергии, чем электрический котёл, при той же тепловой мощности. По сравнению с газом решение дороже на этапе вложений, но не требует подключения к сети, согласований и обслуживания газового оборудования.

Частые вопросы

Можно ли отапливать дом только тепловым насосом?

Да, при правильно рассчитанной мощности. В пиковые морозы часто предусматривают резервный электрокотёл или ТЭН — он включается редко и не влияет на расход.

Работает ли насос зимой при −25 °C?

Современные воздушные модели работают при низких температурах, но с падением эффективности. Геотермальные системы от температуры воздуха не зависят вообще — грунт на глубине держит постоянную температуру.

Какая мощность нужна для дома 150 м²?

Ориентировочно 8–12 кВт, но точный расчёт делается по теплопотерям: они зависят от утепления, остекления и региона, а не только от площади.

Что обслуживать?

Плановое обслуживание: проверка контуров, давления, состояния теплообменников и настроек контроллера. Выполняем по регламенту производителя.

Какие тепловые насосы мы поставляем

• Тепловые насосы HES вода-вода — российское производство, модели от 5 до 64 кВт
• Тепловые насосы NEW ENERGY — воздушные и коммерческие, от 3 до 332 кВт
• Тепловые насосы AquaViva — для дома и бассейнов
• Тепловые насосы NIBE — геотермальные и воздушные
• Тепловые насосы Waterkotte, Vaillant, Danfoss

Подбор по теплопотерям — бесплатный расчёт. Монтаж и обслуживание — инженерами НПО «Промэлектроавтоматика».

Смотрите также

Если принцип понятен и нужен подбор под дом — вот разделы с моделями и характеристиками:

• Геотермальные тепловые насосы VMtec R32
• Тепловые насосы NEW ENERGY: линейка и модели
• Тепловые насосы ПЭА: собственная сборка
• Воздушные тепловые насосы Aquapolis
• Все тепловые насосы: раздел каталога

Подбор по теплопотерям, источнику тепла и требуемой температуре — по запросу. Наличие и цена уточняются при заказе.