Теплові насоси не є якимись чарівними приладами, принцип роботи яких ніхто не розуміє, крім продавців теплових насосів. Тепловий насос треба розглядати, як будь-яке інше опалювальне обладнання, яке використовується для виробництва тепла. В цій статті Ви ознайомитесь з історією та принципом роботи теплового насосу.

Большинство населения Украины пока не знакомы с понятием "тепловой насос", но постоянно используют тепловые насосы в обычных холодильниках и кондиционерах. Холодильники и кондиционеры стали настолько надежными, удобными и привычными, что мы перестали обращать внимание на их работу.

Таким же привычным, как для нас кондиционеры, для например шведов, является отопление зданий тепловыми насосами.

Геотермальный тепловой насос по принципу работы похож на обычный кондиционер, но имеет высокую энергоэффективность и соответствующую мощность. В отличие от кондиционеров, геотермальный тепловой насос адаптирован для работы при любых погодных условиях и минусовых температурах. Главная проблема кондиционеров - уменьшение производительности и остановка кондиционеров при минусовых температурах, когда отопление наиболее важно - решена в геотермальных тепловых насосах.

Тепловые насосы не являются какими-то чудесными устройствами, действие которых понимают только продавцы и установщики тепловых насосов. Тепловой насос следует рассматривать как любое другое отопительное устройство, которое используется для производства тепла, и в отношении которого действуют физические законы. Как и у каждого способа отопления, у теплового насоса есть свои особенности, сильные и слабые стороны. Теплотехнические расчёты у всех способов получения тепла одинаковые. Правила термодинамики действуют как при дровяном печном отоплении, так и при управляемом через Интернет геотермальном тепловом насосе.

История теплового насоса

Принцип работы теплового насоса отображен в цикле Карно, опубликованном в 1824 г. в его диссертации, и изучается в школьном курсе физики. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием „умножитель тепла”. Тепловой насос берет тепловую энергию из одного места, переносит (перекачивает) ее, и отдает в другое место.

Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из холодильника и выбрасывается в кухню. При этом продукты в морозилке охлаждаются, а задняя стенка холодильника становится горячей.

Принцип отопления геотермальным тепловым насосом основан на сборе тепла из природы, окружающей здание, и передаче собранного тепла в систему отопления (или горячего водоснабжения) здания.

Для сбора тепла незамерзающая жидкость протекает по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику отбирает тепло и, соответственно, охлаждает жидкость приблизительно на 5 °С. Отобранные тепловым насосом градусы отдаются системе отопления и/или на подогрев горячей воды и/или бассейна... Жидкость снова течет по трубе в грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу.

Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос может использовать накопленную в скалах, грунте, воде тепловую энергию для нагрева здания: отопления, подогрева горячей воды, бассейна, зимнего сада и т.д. Превращение накопленной в природе низкотемпературной тепловой энергии в тепло для нагрева происходит в трех контурах. В грунтовом контуре (1) свободное тепло переходит от окружающей среды к незамерзающей жидкости, и подается при температуре около нуля градусов к тепловому насосу. В контуре фреона (2) тепловой насос увеличивает температуру полученного тепла до 100 градусов. В контуре греющей стороны (3) тепло от фреона передается в систему отопления, и распространяется по зданию.

1. Грунтовой контур

A В трубах незамерзающая жидкость – рассол - циркулирует от теплового насоса к источнику тепла (скала/грунт/озеро/вода). Накопленная энергия источника тепла нагревает рассол на несколько градусов, например от –3°C до 0 °C.

B Рассол по трубам возвращается к испарителю теплового насоса. Тут рассол отдает тепловую энергию, охлаждается на несколько градусов от 0 °C до –3°C. Потом рассол возвращается к источнику тепла, и получает энергию снова.

2. Контур фреона

C Фреон циркулирует в закрытом контуре теплового насоса, и проходит через испаритель. Фреон имеет очень низкую температуру кипения. В испарителе фреон получает тепловую энергию от рассола, подогревается от –20°C до –2°C, начинает кипеть, и превращается в пар.

D Пар поступает в компрессор с электроприводом. Компрессор сжимает пар, давление повышается, и температура пара возрастает от –2°C до +100 °C.

E От компрессора пар поступает в теплообменник – конденсатор, где он отдает тепло системе отопления, после чего пар охлаждается от +100 °C до +70 °C, и пар конденсирует в жидкий фреон.

F Давление фреона еще осталось высоким, и он проходит через расширительный кран. Давление фреона падает, и он возвращается к своей начальной температуре –20°C. Фреон прошел полный цикл. Он возвращается в испаритель, и процесс повторяется.

3. Греющая сторона

G Тепловая энергия, которую отдал фреон в конденсаторе, передается воде отопительной системы, или на подогрев горячей воды, бассейна и т.д.

H Теплоноситель системы отопления циркулирует по замкнутому контуру. С температурой +40°C он подходит к тепловому насосу, нагревается в конденсаторе до +50°C, и транспортирует тепло для нагрева воды или радиаторов/отопительных приборов. Отдав тепло приборам, и остыв до +40°C, теплоноситель возвращается за следующей порцией тепла к тепловому насосу.

Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия - так называемый "абсолютный ноль". То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета - земли, водоема, льда, подземной скалы, плывуна и т.д.

В климатических условиях Украины для отопления здания энергия забирается из грунта (или водоема, скважины) и отдается в систему отопления здания.

Если же здание, например, летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс - тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что тепловой насос одновременно может выполнять вытекающие функции - греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать ледовый каток, подогревать крыши и дорожки од льда... Одно оборудование может выполнить все функции по тепло- и холодоснабжению здания.

Преимущества геотермального теплового насоса

По сравнению с другими решениями в области обогрева, тепловые насосы оказывают очень несущественное влияние на окружающую среду.

Геотермальные тепловые насосы компании NIBE предназначены для использования в жилых домах, легки в установке, эксплуатации и техническом обслуживании. Насосы долговечны и могут использовать для своей работы разнообразные источники энергии в зависимости от доступности и цены.

В работе геотермального теплового насоса NIBE не используется процесс сгорания. Насос просто улучшает качество энергии, получаемой от грунта, поверхности почвы или воды озера вблизи вашего дома. Геотермальные тепловые насосы сейчас официально признаны источниками возобновляемой энергии.