Все гениальное просто

Тепловой насос работает как холодильник. Он использует природную среду (воздух, вода, земля), извлекая тепло из выбранной среды и повышает температуру в помещении при соответствующем понижении температуры в среде. Тепловой насос состоит из четырех основных компонентов: испаритель, конденсатор, расширительный клапан и компрессор. Эти главные компоненты соединены в цепь. За цикл хладагент проходит через среду два раза. При этом происходит изменения его физического состояния: температуры и давления. В этом процессе он поглощает тепло из окружающей среды и доставляет его к нам.

Диаграмма иллюстрирует изменения в течение процесса.

Через компрессор проходит газообразный хладагент с низким давлением и низкой температурой. Как и всасывающий насос велосипеда, компрессор всасывает газообразный хладагент и сжимает его. При трении молекул газа происходит нагревание до 80-90 ° C, и давление значительно возрастает. При протекании через Конденсатор, который "охлаждается" теплоносителем, хладагент переносит большую часть температуры на теплоноситель (происходит передача тепла) и конденсируется. По-прежнему под высоким давлением, жидкий хладагент теперь попадает в расширительный клапан, где его давление падает и в испаритель попадает снова газ. При этом его температура падает ниже нуля. Этот газ забирает тепло окружающей его среды, а источник тепла (например, земля) охлаждается. Цикл замыкается, когда газ попадает в компрессор, чтобы начать процесс заново.

Энергоотдача системы в четыре раза превышает её энергозатраты.При работе теплового насоса потребляемая энергия используется только для привода компрессора - для поддержания кругового цикла посредством циркуляции хладагента. Передача тепла от источника до нагрева жидкости происходит без дополнительного энергетического притока, так что при затратах одной единицы энергетической мощности дополнительно из окружающей среды извлекается до 4 единиц мощности бесплатно, КС: 1 +4 = 5

Тепло земли: геотермальные тепловые насосы

Каждому тепловому насосу необходим источник тепла. Это может быть тепло земли, тепло из окружающего воздуха (наружного воздуха), тепло грунтовых вод. Если источником тепла служит наружный воздух, то тепловой насос обозначается как "воздушный тепловой насос ", если используется тепло грунтовой воды, говорят о "водном тепловом насосе". Геотермальный тепловой насос использует тепло поверхностных слоев земли, которое можно извлекать следующими способами:а) при помощи горизонтальных грунтовых коллекторов (пластиковые трубы, похожие на отопление пола), которые устанавливаются на глубине около 1,5 м от поверхности земли, площадью примерно в два раза превышающем отапливаемое пространство; б) вертикально опущенными в землю грунтовыми тепловыми зондами(геотермальные зонды), принцип работы которых описан в разделе «Устройство геотермального зонда».


Геотермальные тепловые зонды

В скважины, глубина и количество которых зависит от геологических условий и технических данных отапливаемого объекта, опускаются U-образные двойные зонды, которые связывается специальными растворами с окружающим грунтом для обеспечения безукоризненного теплового потока. Зонды накачиваются "Рассолом"-речь идет о растворах гликоля обеспечивающих защиту от замерзания. Рассол из системы отопления выходит холоднее, чем стенки трубы или почва вокруг зонда (например, 5 ° С), за счет чего происходит перенос тепла земли в тепловой насос. В результате, температура рассола может подняться даже на 10 ° C. При этой температуре рассол достигает поверхности.

В двух словах: Принцип работы тепловых насосов с геотермальными зондами следующий: рассол (раствор воды и антифриза) перекачивается в глубину скважины. При этом рассол поглощает тепло из земли. Полученное тепло рассол доставляет к тепловому насосу, где охлаждается теплоносителем (передавая тепло), далее охлажденный рассол закачивается вниз в землю, и цикл начинается снова.


Так как это закрытая система, требующая циркуляции рассола, то, как и в обычных системах отопления, на нее устанавливается различное оборудование, в том числе для мониторинга давления.