Принцип работы теплового насоса NIBE

Тепловые насосы / Принцип работы

ГРУНТ-ВОДА

Тепловой насос это устройство, которое температуру окружающей среды (земли, воды, воздуха) преобразует в высокую температуру, которая используется для отопления и производства горячей воды. Тепло забирается из земли через пластиковый трубопровод. В трубах циркулирует незамерзающая жидкость, которая передаёт собранное тепло в испаритель теплового насоса. В испарителе незамерзающая жидкость отдаёт свою энергию фреону, который преобразуется в пар и сжимается в компрессоре вследствие чего температура возрастает до 80°С. Далее горячие пары попадают в конденсатор, где передают тепло в тепловую систему. Цикл завершился, и будет автоматически повторяться. Остывшая незамерзающая жидкость по трубам возвращается в грунт, где далее собирает тепло. Энергия используется только для переноса тепла, поэтому этот способ обогрева является одним из самых дешевых. По такому же принципу работает холодильник, только здесь тепло забирает изнутри и передается в окружающую среду через решетки находящиеся на задней стенке холодильника.

Грунтовые тепловые насосы принимают энергию из почвы при помощи земляного теплообменника, т. н. нижнего источника, через который протекает незамерзающая жидкость. Чаще всего применяемыми источниками тепла в установках с тепловыми насосами является почва, скалистая порода, грунтовые и поверхностные воды. Грунтовые коллекторы тепла можно, в общем, разделить на:

Горизонтальные коллекторы:

Летом солнечная энергия накапливается в грунте. Тепло дождя и воздуха впитывают верхние слои почвы. Эту энергию можно целесообразно использовать в целях отопления. Чем водонасыщенее грунт, тем выше теплоотдача. Тепло передается из земли через подземные пластиковые трубы. По трубопроводу циркулирует экологически чистая, незамерзающая жидкость, собирая тепло грунта и, передавая его в тепловой насос. Использование этой энергии для отопления это пример практического решения проблемы отопления дома, размещённого на большом земельном участке. Максимальное количество тепловой энергии можно получить с грунтов с высоким содержанием воды. Коллектор не может располагаться под зданиями, а также не должен быть отделён от атмосферы какой-либо плотной поверхностью, напр. асфальтом или бетоном (автостоянка), делающей практически невозможной регенерацию коллектора дождевыми осадками. Для установки земляного коллектора не требуется разрешения. Коллектор опускают примерно на 20 см. ниже уровня промерзания.

Вертикальные коллекторы:

Принцип работы аналогичный, как для горизонтального коллектора: в закрытом контуре циркулирует незамерзающая жидкость, используя тепло грунта и подземных вод, и передаёт его в тепловой насос. В нижних частях грунта накапливается тепло, которое сохраняет практически неизменную температуру на протяжении всего года. Стоимость сооружения вертикальных зондов относительно высокая, но при этом получаем надёжный, экономичный способ отопления с относительно высокой температурой на входе в тепловой насос. Для устройства зонда не требуется много места, которое в последствии можно использовать для любых целей. В зависимости от размера теплового насоса, специалисты выбирают глубину и количество скважин, в которые опускаются пластиковые трубы „U-образной" формы, обеспечивающие хорошую передачу тепла.

Коллекторы грунтовых вод:

Если грунтовые воды легко доступны, их так же можно использовать как источник тепла, т.к. их температура в любое время года колеблется от 7 до 12° C. Для частных домов, где живут одна/две семьи качать грунтовые воды с глубины более15 м нецелесообразно, так как существенно увеличиваются затраты. Система нижнего источника на базе грунтовых вод состоит из двух скважин: для забора воды с установленным глубинным насосом (выбирается бурильной фирмой, имеющей лицензию для бурения скважин) и скважины для сброса охлажденной воды. Расстояние между колодцами не менее 15 м. Кроме того, во избежании "короткого замыкания потока", следует обратить внимание на направление движения грунтовых вод. Обязательным условием использования грунтовых вод является наличие определенного объема (м³/ч) и физико-химический состав воды.В целях предохранения испарителя теплового насоса от водных отложений и замерзания используется промежуточный теплообменник (NIBE PLEX).

Открытые водоёмы:

Источником тепла могут быть поверхностные реки, озера. Если рядом течет не замерзающая речка или есть озеро, Вы можете уложить трубы с грузом на дно водоема.

ВОЗДУХ-ВОДА

Находящаяся в коллекторе жидкость подается из скважины в тепловой насос. Другая жидкость (теплоноситель) циркулирует в закрытой системе теплового насоса. Основная характеристика этой жидкости - точка закипания. Когда теплоноситель достигает испарителя, который получил энергию из скважины, жидкость начинает испаряться. Дальше пар попадает в компрессор, где сжимается, из-за чего его температура резко повышается. Теплоноситель подаётся в конденсатор, который находится в воде, и здесь из пара опять превращается в жидкость. Дальше теплоноситель через фильтры попадает в клапан расширения, где падает его давление и температура. Таким способом, закончив свой цикл, теплоноситель возвращается в испаритель.

Окружающий воздух является, несомненно, самым дешёвым и самым простым для получения носителем энергии, который также можно использовать для питания теплового насоса. Однако, в связи с большими колебаниями температуры внешнего воздуха на протяжении года это нестабильный источник, а при снижении температуры ниже определённого уровня перестаёт быть эффективным.

Тепловые насосы с воздушным внешним контуром представляют идеальное решение, если отсутствует возможность использования грунта в качестве источника тепла или же по определённым соображениям изготовление вертикальных зондов является слишком дорогим.

Другой областью применения насосов этого типа является модернизация котельной (масляной, электрической, пропан-бутановой) с целью снижения стоимости отопления. Снижение затрат на отопления в случае применения тепловых насосов с воздушным внешним контуром может составить до 50%.

ВОЗДУХ-ВЕНТИЛЯЦИЯ

Внутренний воздух проходит через испаритель, в процессе чего из воздуха извлекается собранное тепло или тепловая энергия. Затем, когда этот процесс окончен, воздух выводится на улицу. Другая, циркулирующая в закрытом контуре теплового насоса жидкость, должна иметь низкую точку кипения. Эта жидкость называется хладогеном. Когда хладоген попадает в испаритель, который уже предварительно получил энергию из воздуха, он начинает испарятся. Пар попадает в компрессор где сжимается. Результат - высокий скачок температуры. На следующем этапе, теплый хладоген попадает в конденсатор, который находится в воде бойлера и отдает ставшуюся энергию воде. Таким образом, температура его снижается и из парообразного он снова переходит в жидкое состояние. Затем, хладоген проходит через различные фильтры, через расширительный клапан, где его температура и давление окончательно снижаются. На этом хладоген заканчивает свой цикл и снова попадает в испаритель, где цикл повторяется снова.

Вентиляция обеспечивает циркуляцию воздуха внутри помещения, что является одним из основных аспектов здоровой жизни. Такие насосы предназначены для утилизации тепла вентилируемого воздуха. Кроме того, тепло, излучаемое светом, людьми, электрическими приборами так же утилизируется для повторного использования.

Свежий воздух с улиц попадает в помещение через вентиляционные отверстия. Теплый внутренний воздух, через вмонтированный в системе вентиляционный блок, проходит из помещений через теплообменник в тепловом насосе. Полученная тепловая энергия используется для производства горячей воды. Когда цикл закончен, воздух выводится на улицу.