Принцип работы теплового насоса

(рис. 25.1 – Контур теплового насоса)

Тепловой насос – это парокомпрессионная система, главным элементом которой является компрессор.
Как уже говорилось в статье «Тепловой насос: что это?» , прообраз теплового насоса имеется практически в каждой квартире – это обычный холодильник, выкачивающий тепло из продуктовых камер в комнату. Тепловой насос работает по схожему принципу.

В основе принципа действия лежат явления:

Поглощение и выделение тепла жидкостью при испарении и конденсации.
Изменение температуры испарения или конденсации при снижении или увеличении давления.

Теория теплового насоса основана на термодинамическом цикле Карно, описанном ещё в 1824 году. Компрессор перемещает фреон (хладагент) по замкнутому контуру, который состоит из конденсатора, испарителя и клапана (капилляра).

Через капиллярное отверстие в испаритель парокомпрессионного насоса под давлением поступает фреон. Резкое снижение давления приводит к испарению. Внутренние стенки испарителя теряют тепло, забираемое хладагентом, при этом испаритель компенсирует потерю за счёт энергии грунта, воды или воздуха. Далее фреон попадет в компрессор, где сжимается (кипит, температура повышается) и вбрасывается в конденсатор. Там хладагент «жертвует» тепло носителю отопительного контура дома и переходит в жидкую фазу. Цикл повторяется.

Достижение требуемой температуры фиксируется терморегулятором, который останавливает компрессор. При снижении температуры в контуре отопления процесс возобновляется, «фреонообращение» системы тепловых насосов снова подчиняется обратному циклу Карно.

(рис. 25.2 – Принципиальная схема теплового насоса)

Таким образом, тепловой насос перекачивает низко-потенциальное тепло окружающей среды в отапливаемый объект. В качестве источников низко-потенциального тепла могут выступать хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды, канализация, вода озёр, рек, тепло артезианских скважин и грунта. Тепловые насосы позволяют отапливать дом, подогревать воду, охлаждать воздух, вентилировать помещения.

В тёплое время года тепловой насос можно использовать для охлаждения здания (в качестве кондиционера), для этого достаточно поменять местами конденсатор и испаритель – переключить насос в режим охлаждения посредством четырёхходового клапана.

(рис. 25.3 – Тепловой насос)

Похожие статьи: