Что такое тепловой насос и как он работает?

Что такое тепловой насос?

Система теплового насоса, как часть домашнего отопления и охлаждения, не только охлаждает дом, но и обеспечивает отопление. Они используют хладагенты для передачи тепла из внутренних помещений на наружные, а в теплые месяцы они извлекают тепло из воздуха в помещении. Эти системы, установленные снаружи вашего дома и работающие от электричества, поддерживают комфортную температуру в помещении в течение всего года без необходимости использования дополнительных систем отопления.

Какие существуют типы тепловых насосов?

Существует 3 типа тепловых насосов:

1.Воздушные тепловые насосы (ВТН):

• ASHP извлекают тепло из наружного воздуха и используют его для отопления помещений. Они работают, поглощая тепло из окружающего воздуха и передавая его в помещение через холодильный цикл.
• Они обычно используются в умеренном климате, где температура обычно не опускается слишком низко. ASHP эффективны и экономичны как для отопления, так и для охлаждения.

Существует еще один термин «тепловой насос ATW», который расшифровывается как «тепловой насос воздух-вода». Это наиболее распространенный тип теплового насоса, который извлекает тепло из наружного воздуха и передает его воде, как правило, для отопления внутренних помещений или для бытового горячего водоснабжения.
Тепловой насос ATW работает аналогично воздушному тепловому насосу (ASHP), который забирает тепло из наружного воздуха. Однако ключевое отличие заключается в том, как используется извлеченное тепло. В то время как ASHP может напрямую распределять тепло в воздухе помещения, тепловой насос ATW передает собранное тепло в систему на основе воды.
Этот тип теплового насоса обычно используется в системах водяного отопления, где вода циркулирует через системы напольного отопления, радиаторы или используется для целей горячего водоснабжения. Тепло, извлеченное из наружного воздуха, передается воде, которая затем циркулирует по зданию, обеспечивая тепло.
Тепловые насосы ATW известны своей эффективностью и универсальностью, предлагая как возможности нагрева, так и потенциальные возможности охлаждения за счет использования скрытого тепла, присутствующего в окружающем воздухе. Они особенно популярны в умеренном климате, где они могут эффективно извлекать тепло из воздуха даже при более низких температурах.

2.Водяные тепловые насосы (WSHP):

• WSHP работают аналогично GSHP, но извлекают тепло из источника воды, например, из скважины, озера или реки, а не из земли.
• Они используют воду в качестве теплоносителя для передачи тепла в здание или для обеспечения отопления или охлаждения.
• Водонагреватели выгодны в районах, где имеются источники воды, и могут обеспечить постоянное и эффективное отопление и охлаждение.

3.Геотермальные тепловые насосы (ГТН или геотермальные тепловые насосы):

• GSHP используют тепло из земли или водоема, используя систему контура заземления, расположенную под землей или погруженную в воду.
• Они высокоэффективны, поскольку подземные температуры относительно стабильны в течение всего года, обеспечивая постоянный обогрев или охлаждение независимо от внешних погодных условий.
• GSHP требуют больших первоначальных затрат на установку из-за системы заземляющего контура, но обеспечивают долгосрочную экономию энергии.

Каждый тип теплового насоса имеет свои преимущества и подходит для различных условий окружающей среды и географических местоположений, удовлетворяя различные потребности в отоплении и охлаждении.

Кроме того, в зависимости от конструкции и состава системы тепловой насос также можно разделить на Сплит-тепловой насос и Моноблочный тепловой насос. В то время как моноблочный тепловой насос объединяет большинство компонентов в один блок, сплит-тепловой насос разделяет ключевые компоненты на внутренние и наружные блоки, соединенные линиями хладагента.

Сплит-тепловой насос:

• Особенности конструкции: Сплит-тепловой насос состоит из двух отдельных блоков — внутреннего и наружного. Наружный блок содержит компрессор и конденсатор, а внутренний блок — испаритель и расширительный клапан.
• Характеристики: Сплит-тепловой насос соединяет внутренние и наружные блоки через линии хладагента. Такая конструкция требует больше шагов по установке и пространства, потенциально предполагает более сложное обслуживание, но обеспечивает гибкость для адаптации к различным требованиям установки.

Моноблочный тепловой насос:

• Особенности конструкции: Моноблочный тепловой насос объединяет большинство основных компонентов в одном наружном блоке, обычно включающем компрессор, теплообменники (испаритель и конденсатор), расширительный клапан и систему управления.
• Характеристики: Конструкция моноблочного теплового насоса проста, монтаж и обслуживание относительно просты, он имеет аккуратный внешний вид и, как правило, более компактную конструкцию.

Каковы основные компоненты системы теплового насоса?

1. Компрессор: Это сердце системы теплового насоса. Компрессор нагнетает и обеспечивает циркуляцию хладагента, способствуя процессу теплообмена. В моноблочном тепловом насосе компрессор встроен в наружный блок, обычно в компактной и закрытой конструкции.
2. Теплообменник (Конденсатор и испаритель): Моноблочные тепловые насосы содержат теплообменники для конденсации и испарения хладагента. Конденсатор выделяет тепло в помещение в режиме обогрева и поглощает тепло из помещения в режиме охлаждения. Испаритель поглощает тепло из наружного воздуха или земли в режиме обогрева и выделяет его в хладагент.
3. Расширительный клапан: Этот компонент регулирует поток хладагента, контролируя его давление и температуру. Он позволяет хладагенту расширяться из жидкости высокого давления в смесь жидкости и газа низкого давления перед тем, как попасть в испарительный змеевик для поглощения тепла из внешней среды.
4. Контроллер и Электроника: Блок управления и электроника в моноблочном тепловом насосе управляют работой системы. Он контролирует и регулирует температуру, активирует различные компоненты, такие как компрессор и вентиляторы, и может включать интеллектуальные функции для оптимизации эффективности и мониторинга системы.

Эти компоненты работают вместе, чтобы облегчить процесс теплообмена, позволяя тепловому насосу извлекать тепло из внешней среды (воздуха, земли или воды) и передавать его во внутреннее пространство для отопления или отводить тепло из помещения для охлаждения. Моноблочная конструкция упрощает установку и обслуживание, поскольку большинство важных компонентов размещены в одном наружном блоке.

Как работает тепловой насос?

Воздушные тепловые насосы — это революционные устройства, предназначенные для эффективной передачи тепла из окружающего воздуха для отопления и горячего водоснабжения жилых и коммерческих помещений. Они работают по принципу, похожему на принцип холодильника, но наоборот.

1. Поглощение тепла:
   Процесс начинается с хладагента теплового насоса, обычно это соединение типа R32, которое циркулирует внутри системы. Когда насос находится в режиме нагрева, хладагент проходит через испарительный змеевик, поглощая тепловую энергию из наружного воздуха даже при низких температурах до -25°C.
2. Сжатие и повышение температуры:
   Поглощенное тепло заставляет хладагент испаряться в газ. Этот низкотемпературный газ затем сжимается компрессором внутри теплового насоса, значительно повышая его температуру. Этот процесс переводит газ в состояние высокого давления и высокой температуры.
3. Выделение тепла:
   Теперь горячий газообразный хладагент проходит через конденсаторный змеевик, где он отдает накопленное тепло в помещение или для нагрева воды. Затем это тепло распределяется по всему зданию через систему вентиляторов или используется для подогрева воды в баке для бытовых целей.
4. Повторение цикла:
   После высвобождения тепла хладагент возвращается в жидкое состояние и течет обратно в испаритель, чтобы снова начать цикл. Этот непрерывный процесс поглощения тепла, сжатия хладагента, высвобождения тепла и последующего возврата в исходную точку составляет рабочий цикл воздушного теплового насоса.

Принципы работы тепловых насосов

В режим охлажденияТепловые насосы поглощают тепло в помещении и выделяют его на улицу.
В режим нагрева, они поглощают тепло из земли или наружного воздуха и выделяют его в помещении.
Эти современные системы тепловых насосов не зависят от температуры окружающей среды и поддерживают стабильную работу даже в экстремальных условиях.

Каковы преимущества теплового насоса?

• Эффективность: Воздушные тепловые насосы могут обеспечивать эффективное отопление и горячее водоснабжение даже в холодном климате, хотя их эффективность может снижаться при понижении температуры.
• Воздействие на окружающую среду: Они используют тепло воздуха, которое является возобновляемым ресурсом, что делает их экологически чистыми по сравнению с традиционными системами отопления, работающими на ископаемом топливе.
• Универсальность: Воздушные тепловые насосы могут также работать в обратном направлении в теплые месяцы, выступая в качестве кондиционеров, отводя тепло из внутренних помещений и перенося его наружу.

Будущие тенденции в области тепловых насосов

Передовые технологии делают системы тепловых насосов более экологичными и эффективными. По мере развития технологий будущие системы тепловых насосов будут более интеллектуальными, эффективными и экологически чистыми.

В последние годы водонагреватели с тепловым насосом стали пользоваться большой популярностью как эффективные и экологичные решения для нагрева воды. Некоторые тепловые насосы ATW способны работать в диапазоне температур от -25°С до 43°С.

Эволюция этих тепловых насосов, таких как Тепловой насос Hetapro Thermalux R290 ATW, поднял технологию на беспрецедентный уровень. Оснащенный Хладагенты R290, Инвертор постоянного тока компрессоры и Улучшенная система впрыска пара (EVI) Благодаря новейшим технологиям эти тепловые насосы способны достигать впечатляющих температур до 75°С. Примечательно, что они сохраняют стабильную работу даже в экстремальных условиях, выдерживая такие низкие температуры, как -35°С.

Заключение

Воздушные тепловые насосы используют интеллектуальный и экологичный механизм для использования скрытого тепла из воздуха, предлагая эффективное решение для отопления и горячего водоснабжения в различных условиях.
Развивающиеся системы тепловых насосов стали идеальным выбором для отопления, охлаждения и горячего водоснабжения домов. Новейшие водонагреватели с тепловыми насосами, использующие хладагенты R290, не только обеспечивают высокую эффективность, но и служат примером для разработки экологически чистых технологий.