Тепловой насос. Что это такое?

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос – современный  источник энергии, используемый для работы систем кондиционирования, отопления горячего водоснабжения. В отличие от других теплогенераторов, использующих ископаемые виды топлива (газ, нефть, уголь) а также электрических, тепловой насос использует ("перекачивает") бесплатное и доступное тепло из окружающей среды. Это один из самых экономичных, эффективных и в то же время экологически чистых способов обеспечения горячей водой и отоплением.
Источником тепла может быть:

• грунт с постоянной температурой и определенной влажностью (А и Б);
• вода в природном водоеме (В);
• окружающий воздух (Г).

Использующий в качестве источника теплоты грунт (так называемый геотермальный тепловой насос), требует обязательных комплексных инженерно-геологических изысканий на объекте, проводимых с целью определения свойств грунтов и грунтовых вод, и принятия решения об их пригодности в качестве источника теплоты. В некоторых случаях может потребоваться и заключение государственной экологической экспертизы.

Если в качестве источника теплоты рассматривается природный водоем, то этот водоем должен быть проточным, например река или море. В некоторых случаях также необходимо получение соответствующих разрешительных документов. 

В случае использования в качестве источника теплоты для теплового насоса окружающего воздуха никаких дорогостоящих изысканий и разрешений не требуется.

Какие тепловые насосы бывают?

• Воздух-воздух - По сути, это инверторный кондиционер, способный не только охлаждать, но и обогревать помещение даже в сильный мороз за окном, при этом значительно экономя электроэнергию в сравнении с любым, даже самым дорогим, электрическим обогревателем.
• Воздух-вода - Извлекают энергию из окружающего воздуха. Они всасывают наружный воздух и, высвобождая тепло при помощи фреонового цикла, делают его доступным для целей обогрева. Охлажденный воздух высвобождается во внешнюю среду. Воздушно-водные тепловые насосы эффективно работают с наружным воздухом при температурах до -20 °C. Воздушно-водяные тепловые насосы являются самым дешёвым вариантом для приобретения, однако они имеют сравнительно низкую производительность.
• Вода-вода - Гидравлический блок перекачивает грунтовую воду в тепловой насос из заборного колодца или скважины. Охлажденная грунтовая вода проходит через поглощающие скважины и снова попадает в природный цикл. В целом, данная система теплового насоса может использовать существующие колодцы. Возможно обойтись без бурения при реализации подающей и принимающей скважины. Тем не менее, необходимо проверить качество и количество грунтовой воды. Тепловые насосы вода/вода работают весьма эффективно благодаря высокой средней температуре грунтовых вод, которая на протяжении года составляет 10 °C.
• Рассол-вода - Такой тепловой насос извлекает энергию из земли. Для этого могут использоваться грунтовые коллекторы или геотермальные зонды с заглублением до 100 метров в зависимости от имеющегося в наличии пространства и природы грунта. Для установки геотермального зонда требуется глубокое бурение. В обоих случаях, в качестве теплопередающей среды используется морозостойкий рассол (специальная незамерзающая жидкость).

Как работает тепловой насос?

Принцип работы теплового насоса противоположен принципу работы холодильника. Холодильник переносит тепло изнутри во внешнюю среду, а тепловой насос извлекает энергию из внешней среды и передает ее внутрь. Тепло грунтовых вод, земли или атмосферы поглощается хладагентом и используется для подачи тепла после сжатия.

В целом, тепловые насосы проходят цикл из четырёх этапов: испарение, сжатие, конденсация и расширение.

1. На первом этапе хладагент поглощает энергию из окружающей среды благодаря низкой температуре хладагента в тепловом насосе. 
2. Происходи сжатие при помощи компрессора. В результате повышенного давления в ограниченном пространстве молекулы чаще соударяются друг с другом. Это приводит к повышению температуры, которая используется для обогревательного контура.
3. На третьем этапе горячий хладагент отдаёт тепло отопительной системе. 
4. И наконец, терморегулирующий вентиль для жидкого хладагента снижает давление, полученное на этапе 2, так что хладагент снова поглощает тепло из окружающей среды и процесс повторяется.

Работа в режиме охлаждения

Существуют модели тепловых насосов которые могут также использоваться для охлаждения дома в летние месяцы. Например в случае системы "рассол-вода" тепло извлекается из жилого помещения посредством системы обогрева пола и затем выпускается через коллектор в землю.

В зависимости от требуемой интенсивности охлаждения и существующей системы активного или пассивного охлаждения. Пассивное охлаждение экономит электроэнергию, активное - более эффективно.