Электрические тепловые насосы
Электрические тепловые насосы используют электричество, чтобы питать установку, которая перемещает тепловую энергию из одного места в другое. Термин «насос» используется по той причине, что электричество применяется для того, чтобы «перекачать» тепловую энергию из одного места в другое, а не для того, чтобы непосредственно вырабатывать тепловую энергию.
ТЕПЛОВОЙ НАСОС «ВОЗДУХ-ВОЗДУХ»5
На рисунке 3.5 представлена упрощенная функциональная схема теплового насоса «воздух—воздух», обеспечивающего передачу тепловой энергии с улицы в дом. Это «режим обогрева». Воздух с улицы с помощью вентилятора подается к змеевику и обдувает его. В змеевик под давлением поступает хладагент. В процессе движения хладагента по змеевику давление в хладагенте падает, происходит его испарение и охлаждение, что требует подвода энергии, которая
3 Термины и текст этого раздела скорректированы переводчиком согласно 64 принятой в России терминологии и полным описаниям принципа действия.
и поглощается из воздуха, обдувающего змеевик. Это происходит, даже если воздух с улицы достаточно прохладный. Жидкий хладагент затем проходит по трубе (на рис. 3.5 показана жирной линией) через компрессор к «внутреннему» змеевику, подвергаясь компрессии и конденсации. Это сопровождается выделением тепловой энергии, которую хладагент получил от воздуха с улицы. Поэтому температура «внутреннего» змеевика поднимается, становясь при этом значительно выше, чем обычная температура в доме. Воздух, обдувая «внутренний» змеевик, нагревается примерно до 35 °С (95 °F), засасывается в воздуховод и циркулирует по дому.
|
Подогретый воздух в комнаты
Рис. 3.5. Тепловой насос «воздух—воздух», обеспечивающий передачу тепловой энергии из внешней среды в здание |
На рисунке 3.6 показана функциональная схема такого же теплового насоса, но обеспечивающего перенос тепловой энергии из дома на улицу. Это «режим кондиционирования». Домашний теплый воз-
дух засасывается с помощью вентилятора к «внутреннему» змеевику и обдувает его. В змеевик под давлением поступает хладагент. В процессе распространения в змеевике хладагента давление в нем падает, происходит его испарение и охлаждение, что требует притока энергии, которая и поглощается из воздуха, обдувающего змеевик. Таким образом, воздух, который обдувал змеевик, охлаждается, и этот охлажденный воздух засасывается в воздуховод и циркулирует по дому. Процесс охлаждения также обеспечивает удаление некоторой избыточной влажности из домашнего воздуха, так что «внутренний» змеевик «запотевает». Нагретый жидкий хладагент проходит по трубе (показана жирной линией) через компрессор к «внешнему» змеевику, подвергаясь компрессии и конденсации. Это сопровождается выделением тепловой энергии, которую хладагент получил от домашнего воздуха. «Внешний» вентилятор выдувает теплый воздух на улицу.
|
Рис. 3.6. Тепловой насос «воздух—воздух», обеспечивающий передачу тепловой энергии из здания во внешнюю среду |
 |
ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ПОДЗЕМНЫЕ (ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ)
ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА
Некоторые тепловые насосы используют не тепловую энергию воздуха из внешней среды, а извлекают тепловую энергию из недр земли и переносят ее в дом.
Рисунок 3.7 служит иллюстрацией этого принципа.
|
Рис. 3.7. Тепловой (геотермальный) насос «грунт—воздух», обеспечивающий передачу тепловой энергии из-под земли в здание |
В основном это модифицированный тепловой насос «воздух- воздух». «Внешний» змеевик размещен под Землей, поэтому «внешний» вентилятор не требуется. В некоторых системах «внешний» змеевик размещается у самого дна глубокого пруда или озера. Тепло передается от земли к «внешнему» змеевику благодаря теплопроводности. Это тепловой насос «грунт—воздух», или геотермальный тепловой насос.
В некоторых местностях земля достаточно теплая в глубине. В Америке в Дакоте, Саратоге, Вайоминге и в Хот-Спрингс (Южная Дакота) много геотермальных источников, несмотря на суровые зимы. Исландия — это еще один часто приводимый пример. В подобных местностях тепловые насосы «грунт—воздух» будут эффективно работать при гораздо более низких температурах на улице, чем тепловые насосы «воздух—воздух». При этом «внешний» змеевик вполне можно заменить трубами, закопанными довольно глубоко, чтобы обеспечить хороший подогрев воды, которую потом можно непосредственно подавать в дом.
Тепловой насос «грунт—воздух» может использоваться для охлаждения дома летом в большинстве местностей. Однако в некоторых районах (таких как упоминавшиеся выше) подземная температура слишком высокая. Это идеально для обогрева дома тепловым насосом «грунт—воздух», но не годится для охлаждения дома с помощью такой технологии.