Тепловой насос представляет собой компактную отопительную установку, которая используется с целью автономного обогрева, кондиционирования и горячего водоснабжения производственных и жилых помещений.

 Использование этого оборудования разной тепловой мощности считается инновационным решением вопросов теплоснабжения и предоставляет возможность в зависимости от условий работы и сезонности добиваться максимальной эффективности. 

На сегодняшний день существует два основных метода получения низкопотенциального тепла почвы – при помощи закрытых и открытых контуров. Первый вариант подразумевает использование промежуточных теплоносителей и теплообменников. Его работа заключается в следующем: низкозамерзающая жидкость, более известная как «рассол», движется по трубам коллектора, находящегося в водоеме  или почве и, повышая собственную температуру на три-пять градусов, попадает в теплообменник, где передает рабочему веществу энергию. В дальнейшем она возвращается за счет циркуляционного насоса за новой порцией. Кроме того, существует возможность, когда коллектор такого контура будет выступать в качестве испарителя, соответственно, промежуточный теплоноситель не понадобится. Что касается открытого контура, то под ним понимают применение энергии воды, к примеру, грунтовой с доставкой ее на поверхность, получением тепла и сбросом в дренажную систему или возвратом в пласт.

Схема тепловго насоса

Закрытые контуры классифицируются на следующие виды: вертикальные и горизонтальные. Трубопроводы, которые используются для горизонтальных теплообменников, могут быть петлеобразными, прямыми, спиральными и находятся в специальных котлованах или траншеях.

На сегодняшний день встречаются и прочие конфигурации, к примеру, трубопроводы, накрытые медными пластинками, отвечающими за улучшение теплообмена. Следует отметить, что любое размещение предусматривает обязательный учет теплоемкости и теплопроводности почвы, поскольку никакой вариант установки не предоставит возможности получить тепловой энергии с участка больше, чем он способен отдать.

При всем отличии источников энергии, конфигураций, отсутствии или наличии вторичных и первичных контуров можно выделить основные элементы теплового насоса: компрессор, рабочее вещество и систему управления, которые оказывают значительное воздействие на надежность и эффективность работы оборудования.

Основные элементы теплового насоса

1. Компрессор. Эта составляющая теплового насоса по праву считается его «сердцем». Именно компрессор является наиболее важным и наиболее дорогостоящим элементом, отвечающим за выполнение термодинамиче­ского цикла и расходующим основное число электрической ­энергии. Если обратиться к истории, то первый компрессор для теплового насоса, в котором в качестве рабочего тела выступал воздух, был создан лордом Кельвином в далеком 1852 году. Следует  заметить, что без усовершенствова­ния этого элемента невозможно увеличение надежности и эффективности функционирования теплового насоса, применение экологически чистых фреонов. Помимо этого, для потребителей огромное значе­ние имеет и уменьшение степени его шумового влияния. В зависимости от принципа действия специалисты выделяют поршневые, винтовые, ротаци­онные и спиральные компрессоры. Наибольшего внимания заслуживает последний тип. Сущность спи­рального сжатия была изучена практически сто лет назад, но история его производственного использования намного короче.

Подобные компрессоры молниеносно завоевали уверенные пози­ции в кондиционерах и тепловых насосах, занимая по эксплуатации второе место, уступая пальму первенства лишь роторным моделям. Их можно отнести к одновальным устройствам объ­емного принципа работы, которые функционируют как в режиме расширения паров хладагента, так и сжатия. Спиральные компрессоры считаются более устойчивыми на случай аварийного проникновения в них загряз­нений или жидкого хладагента. Также в них отсутствуют детали, выполняющие возвратно-поступательные движения, оказывающих воздействие на степень шума (при различных режимах функционирования он приблизительно в девять раз меньше, чем у поршневых аналогов). Устойчивая работа воз­душного теплового насоса, оснащенного спиральным компрессором, достигается за счет дросселирова­ния главного потока хладагента. В этой ситуации одноступенчатый компрес­сор преобразуется в двухступенчатый, имея несколько входов: промежуточного и низкого давлений.

2. Хладагенты. Эти вещества являются рабочими для многих тепловых насосов. Сюда относятся фреоны, ГХФУ (гидрохлорфторуглероды), к примеру, R 22, и ГФУ (гидрофторуглероды) -R 407С и R410A. Что касается последних, то они считаются более до­рогими и нуждаются в более сильной мощности ком­прессора (высоком давлении), требуемой для конденсации; ква­лифицирован­ном хранении, заправке и установке, транспортиров­ке. Однако они имеют и неоспоримые преимущества – безопасность для озонового слоя нашей планеты. В составе R 407С, разработанного в качестве альтернативы R 22, представлено несколько фреонов, утечка одного из которых повлечет за собой полную замену хладагента. Следует заметить, что в качестве хладагента могут применяться и прочие вещества. К примеру, большинство специалистов считает наиболее перспективным R 744 - диоксид углерода.

3. Автоматика. Управление работой теплового насоса осуществляется при помощи стандартного контроллера. В большинстве случаев он подразумевает погодозависимый контроль темпера­туры в коттедже и обладает гибкой системой настроек. Следует заметить, что в случае подключения датчика комнатной температуры появляется вероятность регулировки как совместно с уличным дат­чиком, так и независимо от него. Автоматика предоставляет возможность поддерживать функционирование нескольких темпера­турных отопительных контуров и ГВС. Наличие дополнительного оборудования позволяет тепловому насосу в летний период работать в качестве центрального кондицио­нера или рекуперационной установки. Кроме того, возможен подогрев воды в бассейне.

В средней климатической зоне тепловые насосы, зачастую, эксплуатируются в бивалентном режиме: модели типа «воздух-вода» и «воздух-воздух» оснащаются встроенными ТЭНами. В этой ситуации авто­матика обеспечивает их включение в результате снижения температуры - вну­тренней, наружной или подачи - ниже требуемого значения.

К примеру, в некоторых немецких тепловых насосах встроенный блок предусматривает антибактериаль­ную защиту, функционирование контура «теплый пол». Дополнительно в нем имеется возможность присоединить модем и компьютер.

Тепловые насосы являются совместимыми с любыми циркуляционными отопительными системами, а их стильный современный дизайн предоставляют возможность монтировать их в любых помещениях. Все большее количество людей отдают предпочтение этому устройству для отопления, как в процессе нового строительства, так и модернизации действующей системы.

Подробнее о видах и сфере использования оборудования читайте в разделе Всё о тепловых насосах.