Теплові насоси в побуті

Теплові насоси в побуті

Ще в 50-х рр.. XIX століття відмінно відомий посеред фізиків вчений лорд Кельвін зробив 1-е пристрій, яке працювало за принципом термічного насоса за рахунок зміни температури повітря при розширенні і стисненні. Через півтора століття термічні насоси стали невід'ємною частиною щоденного життя мільйонів людей. Наприклад, більше 50% опалення в Швеції забезпечується роботою цих пристроїв. У нас вони не отримали такого поширення, як газові котли, але це пов'язано, спочатку, з недоліком інформації, а не з низькими показниками продуктивності або іншими недоліками. На думку представників Глобального енергетичного комітету, дещиця термічних насосів в 2020 році повинна скласти 75% пристроїв, застосовуваних у теплопостачанні.

Що таке термічні насоси?

По механізму роботи термічний насос дуже схожий на «холодильник-перевертиш», в якому виділяється продуктами харчування тепло перетворюється в жаркі потоки холодоагенту циркулюють по трубах, розміщеним на задній стіні. З перших секунд роботи компресора, холодоагент «засмоктується» в трубу, де і стискається. Тиск поступово збільшується, і, як наслідок, температура збільшується. Пари холодоагенту починають зріджуватися, відбувається виділення теплоти конденсації. Зниження тиску в контурі здійснюється за допомогою дросельного клапана.

Конкретно тепла зворотний бік холодильника у випадку з термічним насосом застосовується для опалення будинку та обігріву води. Система включає термічний насос, пристрої забору і розподілу тепла. Основними складовими внутрішнього контуру термічного насоса є конденсатор, дросельний клапан, випарник, компресор, який живиться від електромережі. Всі складові повинні нормально відповідати один одному, що дозволяє гарантувати ідеальну роботу і вищу енергоефективність. У кінцевому підсумку з досить прохолодного оточення можна буде витягувати таку кількість тепла, після стиснення і «перекачування», вийдуть найвищі температури, які зуміють обігріти великий приміський будинок.

Джерела тепла для теплових насосів

Джерелом тепла в насосах замість внутрішньої холодильної камери виступає навколишнє середовище.

Грунтові води

Володарям присадибних ділянок, де є грунтові води, крупно пощастило. Незмінна температура грунтової води коливається в межах від +5 ° С до +10 ° С, що робить даний енергоносій бездоганним для моновалентної системи опалення. Вода доставляється з забірної свердловини до термічного насосу, а звідти – в інфільтраційна свердловину, що знаходиться в 15-ти метрах. ККД таких систем становить 510-700%.

Земля

Температура землі навіть у самі морозні деньки утримується на рівні, достатньому для економічної роботи термічного насоса. Розрізняють дві системи опалення, в яких джерелом тепла є земля: сольовий розчин-вода або пряме випаровування-вода. У 2-му випадку теплоносій циркулює по поліетиленовим трубках, конфіскує тепло прямо із землі. У середніх широтах на глибині 1,5-2 метрів температура землі дорівнює 4-8,5 ° С, що цілком достатньо для дієвої роботи термічних насосів. ККД даних систем коливається в межах 400-650%: на кожен 1 кВт витраченої електронної енергії припадає 4-6,5 кВт термічний. Наприклад, термічний насос споживає 1,5 кВт / год електроенергії (за день він працює 4-6 годин), на виході дає 9,75 кВт тепла, якого вистачить для опалювання і обігріву води в будинку площею 120-180 м2.

Повітря

Якщо ні вода, ні земля в певному випадку не підходять в якості джерела тепла, то можна використовувати для цих цілей повітря. Але така система підійде тільки для регіонів, де зимова температура не буває нижче -25 ° С. Гідність цього виду термічного насоса в його звичайній установці і плавності ходу. ККД дорівнює 250-470%.

Розрахунок потужності термічного насоса

При виборі систем з термічним насосом важливий чіткий розрахунок, так як прилади зайвої потужності призведуть до непотрібним витратам. Прийнято вважати, що термічна потреба старих будівель з зношеної ізоляцією дорівнює 75 Вт / м2, нових будівель з непоганою термоізоляцією – 50 Вт / м 2, а низькоенергетичних будинків – 30 Вт / м 2. Щоб вирахувати загальну термічну потреба, необхідно дані величини помножити на площу будови.

Головні переваги термічних насосів

Про найвищої економічності термічних насосів вже не один раз говорилося вище. Та й попри неї у систем даного типу є маса переваг, 1-е з яких – повсюдність впровадження. Повітря, земля і вода знайдуться в будь-якому куточку землі: і у віддаленому селі і в передмісті великого міста. Навіть відсутність електрики не стане перешкодою для установки системи, так як компресор може працювати і на дизельному або двигуні внутрішнього згоряння.

Термічні насоси не тільки лише зберігають домашній бюджет, та й клопочуться про здоров'я мешканців будинку та екологічний стан середовища. Працюючий агрегат не утворює шкідливих сполук на зразок СO2, CO, SO2, NOх, PbO2. Зрештою люди дихають чистим повітрям, а грунт не накопичує азотисті, сірчисті і фосфорні сполуки. Використовувані фреони безпечні для озонового шару.

Термічні насоси пропонують даний опалення взимку та кондиціювання повітря влітку. При всьому цьому немає необхідності в установці додаткових систем і пристроїв, а житлові приміщення звільнені від дратівливого шуму кондиціонерів. Виділюване влітку тепло можна використовувати для обігріву вода в басейні.

Агрегати, що працюють від електромережі, пожежо-і вибухобезпечні. Вибухати тут нічому. Немає загрози учадіти і отруїтися отруйними газами. Жодна з деталей не здатен нагрітися до таких температур, щоб стати передумовою загоряння горючих матеріалів.

Для досягнення максимальної енергоефективності нерідко практикується впровадження термічних насосів разом з додатковим теплогенератором (бівалентна схема опалення). Справа в тому, що в будівлі з великими втратами тепла установка насоса завищеної потужності (більше 30 кВт) нерентабельно. Адже в повну силу він буде працювати тільки пару місяців у році, а решту часу його ресурс буде витрачатися даремно. Тому зазвичай вибирають термічний насос потужністю 70-80% від максимальної опалювальної потреби. А в холодні дні йому в допомогу підключається генератор тепла.

Джерело: gradostroitel.com.ua