Особливості функціонування теплового насоса

Процес функціонування теплового насоса можна уявити собі на прикладі зворотного циклу роботи холодильного пристрою. Тепловий насос (далі ТН) забирає тепло з певної частини простору (наприклад, з повітря, розташованого із зовнішньої частини приміщення) і підвищує його температуру за рахунок компресора, в якому відбувається процес стиснення теплоносія. Далі відбувається поставка тепла з високим потенціалом в приміщення.

У 2016 році ВРУ затвердила поправки до Закону «Про альтернативні джерела енергії». Згідно з оновленим документом, ТН стали відноситись до приладів, які використовують ВДЕ. Парламентарії зарахували до поновлюваних джерел енергію землі, води і повітря. Раніше ми вже писали про розроблений українськими вченими новітній насос.

Існує одна видатна особливість у функціонуванні ТН – його ефективність підвищується при збільшенні різниці в температурних показниках між джерелом теплової енергії і споживачем тепла в готовому вигляді. Теплові насоси застосовують в опалювальних системах з низькими температурами. Продуктивність роботи насоса вище за умови, що температура теплоносія становить 35-55 градусів Цельсія.

Слід зазначити, що ТН має можливість брати теплову енергію з різних джерел – води, землі, повітря. Коли приміщенню потрібно зниження температури в спекотну пору року, то запускається протилежний процес. В ході охолодження потік тепла направляється назад і потрапляє в повітря, землю або воду. Реверсивний ТН здатний працювати універсально, тобто взимку нагрівати приміщення, а влітку охолоджувати його.

У низькотемпературних системах обігріву не застосовують радіатори. Найбільше для вдалого обігріву приміщення в даних умовах підходять поверхневі системи опалення (тепла підлога, теплий плінтус і т.п.). Крім того, в тандемі з тепловим насосом відмінно проявили себе повітряні опалювальні системи з фенкойлами.

У питаннях продуктивності ТН існує поняття «коефіцієнта перетворення». Коли теплові насоси тільки почали вводитися в реальну роботу, інженери всього світу вели гонку на створення приладу з високим коефіцієнтом. Цей показник наочно вказує на кількість спожитої насосом енергії і обсяг виробленої теплової енергії. Якщо коефіцієнт перетворення ТН має показник 4, то це означає, що пристрій виробляє в 4 рази більше тепла, ніж поглинає електроенергії для повноцінного функціонування.

Слід відзначити таку закономірність в роботі ТН – чим більше нагріта вода, яка використовується в якості теплоносія, тим нижче продуктивність насоса. При цьому, чим вище температурний показник має джерело тепла, тим продуктивність вище. Наприклад, якщо температура джерела тепла підніметься від -20 до +7 градусів Цельсія, то коефіцієнт перетворення ТН підніметься з 2 до 4.

Виділяють такі різновиди ТН в залежності від середовища отримання тепла:

– грунтовий (отримує теплову енергію з землі);

– водяний (отримує енергію з відкритих водойм або підземних водяних горизонтів);

– повітряний (отримує тепло з повітря).

Повітряний тепловий насос бере енергію із зовнішнього середовища (повітря), тому продуктивність його роботи тісно пов’язана з температурою навколишнього середовища. Якщо температура на вулиці занадто низька, то ефективність роботи насоса знижується і його використання стає нераціональним. Низька температура теплоносія на вході не дає можливості нагріти воду до необхідної позначки з мінімальними витратами електроенергії. Те ж саме відбувається при охолодженні приміщення в умовах дуже високої температури на вулиці. Для кожного ТН існує встановлений виробником діапазон оптимальних температур. При установці такого обладнання слід звернути увагу на даний пункт і зіставити його з температурними умовами вашого регіону.