Самым популярным способом теплоснабжения на данный момент является использование газовых и твердотопливных котлов отопления и реже — электрических. Однако также существует простая и в тоже время высокотехнологичная схема отопления — это тепловые насосы (ТН). Они пока не получили широкого распространения, хотя их преимущества очевидны.

Принцип работы ТН для отопления дома напоминает работу холодильника. Они не сжигают невосполнимые запасы природных ресурсов, не наносят вред окружающей среде и дают экономию на энергоносителях, так как последние с каждым годом дорожают. Если установить ТН, то это позволит не только отапливать, но и охлаждать помещение в летний зной.

Что такое тепловой насос

ТН — это паровая компрессионная установка, которая способна переносить тепловую энергию от холодных источников к теплым. Тепло передается при помощи хладагента за счет испарения и конденсации, который циркулирует внутри замкнутого контура. Эта установка потребляет электрическую энергию только на то, чтобы фреон циркулировал внутри замкнутого контура.

Принцип действия

Принцип работы ТН основан на способности хладагента поглощать либо отдавать тепло во время изменения агрегатного состояния. Схематично его можно представить в виде системы, которая состоит из трех контуров.

Теплоноситель находится в первом и переносит энергию от источника с низкопотенциальным теплом. Во втором контуре хладагент циркулирует. Он периодически испаряется и отбирает тепло первого контура, потом конденсируется и отдает его третьему контуру. По третьему контуру циркулирует вода, которая переносит тепло в систему отопления.

Работа ТН на примере вода — вода:

  1. Контур с антифризом размещается на дне водоема. Проходя по контуру, антифриз нагревается до температуры около 6—8 °С и подается на теплообменник. Задача антифриза заключается в передаче тепловой энергии воды хладагенту.
  2. Теплообменник является важнейшим элементом конструкции. Это устройство состоит из испарителя и конденсатора.
  3. В компрессоре газообразный хладагент сжимается, в результате повышается его температура.
  4. Далее в конденсаторе он превращается в жидкость, а тепловая энергия нагревает стенки теплоносителя.
  5. Таким образом, принцип работы ТН основан на том, что при переходе хладагента в газообразное состояние он забирает тепло у воды, а при переходе в жидкое состояние — отдает тепло отопительной системе.

Конструктивные особенности

Имеются различные виды ТН, но все они основаны на использовании принципа получения тепла или холода методом разделения тепловой энергии и ее переноса. Лишь один ТН Френетта отличается другим способом.

Кавитационный способ получения тепловой энергии при помощи гидродинамического генератора является разновидностью ТН. Тепловая энергия, которая расходуется на отопление здания, является следствием преобразования энергии, осуществляемого при помощи насоса. Причем он получает тепло без сжигания топлива, а при помощи охлаждения наружной среды и выделения тепловой энергии внутри помещения. То есть в этом случае закон сохранения энергии соблюдается: сколько тепловой энергии забирается из внешней среды, столько же и выделяется внутри здания.

Большинство таких устройств бытового назначения используют тепло солнца, которое накапливается поверхностью земли, водой или воздухом. Поэтому по типу первого контура все конструкции можно разделить на воздушные, грунтовые и водяные.

Преимущества использования

Главными преимуществами применения ТН являются использование современных технологий для обеспечения экономической эффективности.

Преимущества:

  1. ТН использует электроэнергию для производства тепла наиболее эффективным способом. При затратах одного киловатта электроэнергии вырабатывается до четырех киловатт тепловой энергии. Между собой производители тепла сравниваются при помощи коэффициента преобразования тепла (KПT).
  2. Экологичность. Аппарат при работе не сжигает топливо, не выбрасывает в окружающую среду вредные вещества. Ни в воздухе, ни в почве не накапливаются вредные для здоровья людей соединения. Хладогены не содержат хлоруглеродов, а значит они не разрушают озоновый слой планеты.
  3. Возможность повсеместного использования. Воздух, вода и земля есть повсюду, что позволяет тепловые насосы использовать в разных местах Земли. Если электричество отсутствует, тогда можно применять ветряные, дизельные или бензиновые генераторы.
  4. Многофункциональность. ТН, у которых имеется реверсивный клапан, способны обогреть дом в холодное время года и обеспечить горячим водоснабжением, а также охладить воздух в летнюю жару. Летом ТН используется кондиционером и нагревателем воды для дома и бассейна.
  5. Безопасность. При работе агрегата отсутствует открытый огонь, не используется топливо, нет выделений опасных газов. Узлы системы выше 90 °С не прогреваются, а значит, причиной пожара стать не могут. Таким насосам не вредят простои, ими можно эффективно пользоваться даже после продолжительных остановок.

Недостатки

Главным и, возможно, единственным недостатком ТН является цена. Для обогрева дома площадью около 100 м² нужен агрегат мощностью более шести киловатт и стоимостью более 150 тысяч рублей, а также дополнительные затраты на монтаж.

ТН оправдывают себя только в зданиях, где потери тепла составляют не более ста ватт на квадратный метр. Значит, чем дом теплее, тем выгоднее использовать насос. Собственно, это касается всех видов отопления.

КПТ выше тогда, когда разница между температурой теплоносителя в системе и в контуре отопления минимальна. При низкотемпературной системе обогрева достигается максимальная эффективность, например, в системе отопления «теплый пол».

Виды насосов

В зависимости от того, какие типы источников используются для того чтобы получить тепловую энергию, ТН можно разделить на категории.

Геотермальные системы

В качестве источника тепла у ТН используется запасенная тепловая энергия земли. Такие насосы считаются самыми эффективными, потому что температура грунта остается постоянной в течение всего года.

Эти системы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Но для их применения требуется довольно большая площадь под горизонтальные трубы. Для вертикальных систем необходимо выполнить значительные земляные работы.

Геотермальные с открытым циклом

В качестве теплообменника у ТН используется вода из водоема. Она после использования в качестве теплообменной жидкости снова возвращается в водоем. Допускается при наличии достаточного объема чистой воды и разрешения экологического законодательства.

Насосы закрытого цикла с теплообменником

Установка теплового насоса является самым эффективным вариантом, но в то же время и самым затратным.

Замкнутый тип ТН делится дополнительно на:

  1. Горизонтальные — самые эффективные при условии, что имеется доступ к большим по площади земельным участкам. Размещаются в траншеях, которые расположены ниже промерзания грунта.
  2. Вертикальные — используются в тех случаях, когда нет достаточного по площади земельного участка. Используются скважины глубиной до 200 метров — в них монтируются теплообменники.

Воздух — воздух и воздух — вода

Тепловую энергию воздушный ТН берет из атмосферы. Для монтажа такая конструкция отличается простотой.

Положительные свойства:

  • поставить оборудование так же легко, как подключить кондиционер или холодильник;
  • для установки не нужен большой теплообменник;
  • после подключения сразу готов к работе;
  • установка требует минимального обслуживания;
  • не нужно монтировать систему отопления;
  • обладает низкой стоимостью;
  • отсутствует бак-накопитель.

Но такой насос обладает и существенными отрицательными свойствами:

  • большая зависимость степени потребления электроэнергии от температуры уличного воздуха;
  • необходимость в резервном источнике тепла при сильных морозах;
  • наружный блок в морозы может обмерзать.

Воздух — воздух

Воздушный насос по принципу работы напоминает тот, что применяется в кондиционере в режиме обогрева с единственным отличием: ТН настроен на отопление, а кондиционер — на снижение температуры в комнате.

Принцип действия установки воздух — воздух заключается в следующем. Воздух, даже при низких температурах, имеет некоторое количество энергии. Только при абсолютном нуле тепловая энергия отсутствует. Большинство ТН способны получать тепло при температуре -15 °С. В настоящее время некоторые производители выпускают станции, сохраняющие отбор тепла при -30 °С. Забор тепла происходит при помощи испарения фреона, который циркулирует по внутреннему контуру. Для этой цели используется испаритель, в котором хладагент преобразовывается из жидкого состояния в газообразное. При этом поглощается тепло.

Следующим блоком, который расположен в этой системе теплоснабжения, является компрессор, который фреон из газообразного состояния превращает в жидкое. При этом выделяется тепло. Эффективность установки воздух — воздух напрямую зависит от температуры окружающей среды. Чем она ниже, тем производительность станции уменьшается.

Система вода — вода

При такой системе во внутреннем контуре циркулирует легко испаряющаяся жидкость, например, фреон. В качестве контура внутри помещения могут быть водяные трубы, регистры или батареи, заполненные водой.

В качестве внешнего контура может выступать любой водоем с достаточно большим количеством воды — река, озеро или пруд. В этом случае теплоноситель забирает тепло из внешнего контура и отдает его контуру внутри помещения.

Насос типа воздух-вода

ТН типа воздух — вода является наиболее универсальной моделью. Она весьма эффективна в теплое время года, но в холодное время производительность существенно падает.

Простой монтаж является преимуществом системы — подходящее оборудование монтируется в любом месте. Тепло, которое удаляется из помещения в виде газа либо дыма, может повторно использоваться.

Водяной ТН берет тепло из грунтовых вод, которые прокачиваются через испаритель. Подобный ТН отличается неплохой эффективностью и повышенной стабильностью: эффективность — это результат значительной теплоотдачи воды. Разумеется, для использования установки такого типа нужно, чтобы грунтовые воды на территории имелись в достаточном количестве. Желательно, чтобы вода находилась не глубже 30 метров.

Цены на разные модели тепловых насосов

тепловой насоск

Насколько выгодно использование теплового насоса?

Теоретически у любого человека есть большой выбор источников энергии. Помимо природного газа, электричества, угля, это еще и ветер, солнце, разница температур земли и воздуха, земли и воды.

На практике выбор ограничен, т.к. все упирается в стоимость оборудования и его обслуживания, а также стабильность работы и сроки окупаемости установок.

Каждый из источников энергии имеет как достоинства, так и серьезные недостатки, ограничивающие его использование.

Установка отопительной системы с теплонасосом – это выгодно с точки зрения удобства эксплуатации. Во время работы оборудования нет шума, посторонних запахов, не требуется установка дымоходов или других вспомогательных конструкций.

Система энергозависима, но для работы теплового насоса нужно минимальное количество электричества.

Теплонасос – хорошая альтернатива привычным отопительным системам. Чтобы сократить начальные расходы на оборудование, можно его собрать своими руками

Сами тепловые установки чрезвычайно экономичны и не требуют особых затрат на обслуживание, но их первоначальная стоимость очень высока.

Далеко не каждый владелец дома или дачи может позволить себе покупку такого дорогого оборудования. Если собрать его самостоятельно и использовать детали от старого холодильника, можно существенно сэкономить.

Тепловые насосы промышленного производства дороги. Считается, что их установка окупается в среднем за 5-7 лет работы, однако этот срок зависит от начальной цены конструкции и может быть гораздо большим

Самодельные установки обходятся буквально в копейки, а их использование позволяет заметно экономить.

Единственный нюанс: производительность самоделок невысока, и они не могут быть полноценной заменой традиционным системам отопления. Поэтому их часто используют как дополнительные или альтернативные варианты отопления.

Пошаговая инструкция по изготовлению оборудования

Прежде чем разобраться со способами, как можно сделать тепловой насос из холодильника, следует определиться с источником тепла и схемой работы прибора. Помимо компрессора холодильника потребуются другие узлы. Также придется докупать или арендовать некоторые инструменты.

Такую самоделку можно подключить к теплому полу, системе ГВС или к водяному отоплению, если используются низкотемпературные радиаторы

Даже если придется покупать компрессор и другие узлы, самодельная установка обойдется гораздо дешевле, чем готовое оборудование промышленного изготовления.

Этап #1. Подготовка схемы и чертежа

Источник энергии должен быть расположен под землей. Для установки теплонасоса придется пробурить скважину или хотя бы вырыть траншею на глубину, где температура грунта не бывает ниже 5 градусов. Также можно использовать водоемы естественного или искусственного происхождения.

Предложенная схема подходит для любого источника тепла. Чтобы собрать самоделку, следует адаптировать саму схему к условиям эксплуатации будущего оборудования и разработать чертеж

Независимо от источника тепла конструкции теплонасосов схожи, поэтому подойдет почти любая схема, которую можно найти в сети.

После ее выбора следует подготовить подробные чертежи, где будут указаны точные размеры, расстояния и точки подключения узлов установки.

Чтобы сделать теплонасос, придется разобрать холодильник и извлечь компрессор. Это главный элемент конструкции. Он будет прокачивать воду и фреон по проложенному трубопроводу, обеспечивая работу отопления

Хотя расчеты мощности установки затруднены, можно ориентироваться на средние показатели. Так, для дома с повышенными показателями теплоэффективности нужна система отопления мощностью 25 Вт/м.кв. Это идеальный вариант, если теплопотери минимальны.

Для хорошо утепленного дома этот показатель составляет 45 Вт/м.кв., а для здания с относительно большими теплопотерями – 70 Вт/м.кв.

Этап #2. Подбор необходимых деталей

Компрессор можно снять со старого холодильника. Если он неисправен, лучше купить новый. Не стоит ремонтировать: это нерентабельно, а работоспособность самоделки будет под вопросом.

Для сборки конструкции также потребуется терморегулирующий клапан. Желательно, чтобы все комплектующие были от одной системы и легко совмещались.

Это основная деталь холодильника. Задача узла – перекачивать по трубкам хладагент, который забирает из тепло рабочей части. Для самодельного теплонасоса лучше брать малошумный компрессор

Для монтажа теплонасоса понадобятся 30-сантиметровые L-образные кронштейны.

Также придется докупить некоторые детали:

  • качественную герметичную емкость из нержавеющей стали объемом 120 л;
  • большой пластиковый бак объемом 90 л;
  • 3 медные трубы различных диаметров;
  • полимерные (лучше всего металлопластиковые) трубы.

Для сборки системы потребуется стандартный набор инструментов, а для резки и соединения металлических деталей – болгарка и сварочный аппарат.

Этап #3. Монтаж узлов системы

Компрессор устанавливают на стену с помощью кронштейнов, после чего приступают к изготовлению конденсатора. Для этого металлический бак разрезают болгаркой пополам. В одну часть устанавливают медный змеевик, после чего емкость сваривают и подготавливают в ней резьбовые отверстия.

Теплообменник для теплонасоса практически не отличается от такого же узла, который изготавливают для банной печи. Лучше всего подойдет емкость из нержавеющей стали толщиной 2,5 мм

Для изготовления теплообменника на 120-литровый стальной бак наматывают длинную медную трубу, закрепляя концы витков рейками. К выводам подсоединяют сантехнические переходы.

На пластиковый бак тоже крепят змеевик и используют в качестве испарителя. Он не перегревается, поэтому необязательно брать металлическую емкость. Готовый испаритель крепят к стене с помощью кронштейнов.

При выборе компрессора и испарителя следует делать расчет мощности с запасом 20%, иначе мощность готовой отопительной системы будет ниже желаемой

Когда основные узлы подготовлены, подбирают подходящий терморегулирующий клапан, собирают конструкцию и закачивают в систему фреон марки R-22 или R-422. Если нет соответствующих навыков, имеет смысл пригласить специалиста, т.к. процедура небезопасна.

Этап #4. Подключение к заборному устройству

Тип заборного устройства и особенности подключения к нему теплонасоса зависят от схемы:

  • «Вода-земля». Коллектор устанавливают ниже уровня промерзания почвы. Трубы системы должны располагаться на той же глубине.
  • «Вода-воздух». Системы этого типа монтировать относительно просто, т.к. не требуются земляные работы. Для установки коллектора подойдет удобное место возле дома или на крыше.
  • «Вода-вода». Конструкцию коллектора собирают из полимерных труб, а затем опускают в центр водоема.

Возможна установка комбинированной (бивалентной) отопительной системы. В этом случае теплонасос подключают параллельно с электрическим котлом. Он выполняет функцию дополнительного отопления.

Установка бивалентной отопительной системы позволяет добиться оптимальной температуры в доме даже при сильных морозах, а ее энергопотребление будет минимальным.

В процессе сборки, монтажа и подключения теплового насоса нужно внимательно следить за качеством сварных швов, стыков и соединений. Система должна быть абсолютно герметичной

Сжатие газа повышает температуру, расширение её снижает

Тепловой насос нагревает рабочую жидкость после испарителя за счёт сжатия. Когда газ сжимается, температура, а значит и количество тепла, содержащееся в газе, увеличивается. Это происходит вследствие значительного увеличения вибрации частиц, которым становится «тесно». За этот процесс в работе теплового насоса отвечает компрессор.

С другой стороны, расширение газа или жидкости приводит к снижению давления и температуры. Тепловой насос обеспечивает это при помощи расширительного клапана — ТРВ (терморегулирующий вентиль).

Работа компрессора напоминает процесс накачки воздухом надувного матраса. Однако из-за того, что мы не в силах увеличить давление воздуха в матрасе в несколько раз, прогрев сжатого воздуха в только что надутом матрасе, совсем минимальный и почти не заметный. В свою очередь, процесс расширения похож на распыление из аэрозольного баллончика. Распыляя аэрозоль несколько секунд можно ощутить как баллончик становится холоднее в руке.

Насос повышает давлениеПри распыление происходит расширение

Фазовый переход рабочей среды

Если жидкость нагрелась до точки кипения, то наступает переходная фаза. Во время этой «паузы» жидкая и газообразная (пар) фаза хладагента в контуре теплового насоса существуют одновременно. Этот процесс продолжается, пока вся жидкость не превратится в пар. Основной фокус в том, что всё поглощённая энергия уходит на испарение и не вызывает рост температуры. Это тепло называют скрытой теплотой, и его количество у различных веществ различно. Хоть это тепло и называют скрытым, согласно закону сохранения энергии оно никуда не девается а лишь накапливается и затем передается. Вся поглощенное во время испарения (кипения) энергия, затем выделяется при конденсации, т.е. обратном фазовом переходе из пара в жидкость.

Использования фазового перехода, дает возможность значительно увеличить эффективность теплового насоса. Рабочая среда контура теплового насоса во время изменения фазы поглощает/выделяет значительно больше тепла, чем при изменении только температуры.

К примеру, для выпаривания чайника с водой, необходимо подать в пять с половиной раз больше тепла чем для того чтобы только вскипятить его. При этом т-ра во время испарения будет постоянной и равной 100˚С.

Так же, примером может быть ощущение прохлады на коже после опрыскивания духами. Во время испарения духи поглощают тепло от кожи и отводят его с парами спирта.

Скрытая теплота парообразования воды

Установка своими руками

Перед установкой самодельного ТН и даже покупного желательно составить проект отопления. Предварительно производится расчет тепловых потерь в помещении. Это требуется для того, чтобы подобрать наиболее эффективный насос, который будет снабжать теплом в необходимом количестве. Для монтажа оборудования требуется оценка технических условий.

Если хочется приобрести ТН, который берет тепло из земли, тогда нужно изучить состав грунта и глубину его промерзания. Перед установкой пробурить отверстия на необходимую глубину.

При установке ТН «вода — вода» требуется изучить водоем и глубину его промерзания. Потом сделать вычисления необходимой длины контура и оптимальной глубины для погружения рукава.

Средняя стоимость проектирования и подготовительных работ составляет около 35 тысяч рублей (без бурения). Сама установка насоса не требует много времени и занимает примерно 2-3 рабочих дня.

При установке ТН необходимо придерживаться намеченного плана работ:

  • бурение скважины;
  • установка зондов и их погружение на глубину;
  • погружение коллектора, в который установлены теплообменники;
  • опускание труб с теплоносителем, а также — с хладагентом;
  • разводка труб и их соединение;
  • установка баков, снабженных термометром и нагревательным элементом;
  • подключение к электросети;
  • подключение к системе отопления дома;
  • пробный запуск системы.

Нюансы эксплуатации

Для эффективного использования принципа работы ТН требуется соблюдение нескольких условий.

Во-первых, обогреваемое помещение необходимо утеплить. Потери тепла не должны составлять более 100 Вт/м2.

Тепловой насос выгодно применять для отопления низкотемпературных систем, например, системы «теплый пол». Количество преобразования тепла зависит от соотношения температуры входного и выходного контуров. В этом случае каждый потраченный киловатт электроэнергии перекачает в дом около пяти киловатт тепла.

Особенности отопления дома зимой

Для стабильного отопления при помощи ТН в зимний период требуется монтировать системы, где в качестве теплообменника используется водоем с достаточным запасом воды или грунт. Систему воздух — воздух можно в зимний период эксплуатировать в местности с мягким климатом, где температура наружного воздуха редко опускается ниже нуля градусов.

В зимний период также желательно использовать дополнительные источники тепла — тогда при значительном понижении температуры наружного воздуха можно использовать именно их. В этом случае нет необходимости использовать ТН с большой избыточной мощностью, которая практически никогда не нужна, но которая существенно влияет на его цену.

Примерная стоимость системы отопления и расходы на эксплуатацию

Купить тепловой насос для отопления дома, цена которого соответствует окупаемости за 3 года, можно в Москве у таких фирм как Nibe, Vaillant, Brosk, Henk.

ТН фирмы Cooper & Hunter приспособлен к работе в северных странах и эффективно работает при температурах от минус 25 °С до плюс 48 °С — эффективную и стабильную работу обеспечивает специальный алгоритм, обеспечивающий нормальное функционирование при отрицательных температурах.

Технические данные:

  • внешний + внутренний блок;
  • режимы обогрева и охлаждения;
  • предназначен для водяного отопления и ГВС (горячего водоснабжения);
  • мощность обогрева — 9,6 кВт.

Цена под ключ ТН в среднем составляет приблизительно 300—400 тысяч рублей. Система «воздух — вода» — самый дешевый вариант, так как для нее не требуется производить дорогостоящие земляные работы.

Стоимость установки насосов зависит от различных факторов: выполняемых ими функций, площади здания, перечня работ, выбора производителя.

Примерные цены:

  • если площадь дома составляет 80—120 кв. м, то цена будет от 334 до 500 тысяч рублей;
  • если площадь дома — 220—280 кв. м, установка ТН обойдется от 520 до 800 тысяч рублей;
  • высокотемпературный ТН «Корса-32В» стоит примерно 560 тысяч рублей;
  • модель «Корса-10» среднетемпературная — около 320 тысяч рублей.

Как сделать насос своими руками

ТН изготовить своими руками вполне реально, но для этого необходимо найти хороший компрессор. Его можно купить в магазине запасных частей или использовать от старого холодильника или кондиционера.

В качестве конденсатора используется бак из нержавейки — приблизительно на 100 литров. Для контура отлично подойдут тонкие медные сантехнические трубки.

Этапы изготовления:

  1. С помощью уголка закрепить компрессор к стене в месте, где будет размещаться ТН.
  2. Далее сделать змеевик из медных трубок: обмотать их вокруг подходящего цилиндра. Шаг намотки по змеевику должен быть одинаковым.
  3. Бак нужно разрезать на две половинки, внутрь вставить змеевик и заварить обратно. При этом в нем необходимо сделать несколько входных отверстий, через которые вывести трубки змеевика.
  4. В качестве испарителя можно использовать пластиковую бочку — в нее завести трубки внутреннего контура.
  5. Далее в схеме нужно создать избыточное давление для проверки герметичности.

Для транспортировки прогретой воды можно использовать обычные ПВХ-трубы (из поливинилхлорида). Заправку системы фреоном желательно сделать совместно со специалистом. Короб для батареи из гипсокартона читайте в нашей статье.

Видео

В видео рассказывается все о ТН системы «вода — вода»: принципах работы, типах, преимуществах и недостатках, правилах монтажа.

Конденсаторы в тепловом насосе служат для отвода теплоты при температуре, превышающей температуру окружающей среды или охлаждающего вещества. При этом хладагент переходит из парообразного состояния в жидкое, т.е. конденсируется. В теплонасосиом цикле эта теплота, отобранная у хладагента, представляет собой полезную теплоту. В качестве охлаждающих веществ для конденсаторов можно применять как жидкости (особенно воду), так и газы (особенно воздух).

Тип охлаждающего вещества, воспринимающего теплоту конденсации, зависит в теплонасосиом цикле от способа применения. Использование воздуха или других газов в качестве охлаждающих веществ для конденсаторов имеет смысл лишь тогда, когда газ, используемый для охлаждения, представляет собой вещество, к которому должна подводиться полезная теплота. При использовании жидкостей в качестве вещества, охлаждающего конденсатор, их функцией часто является лишь транспортировка полезной теплоты от конденсатора к месту ее потребления (промежуточные теплоносители).

В связи с большим различием в значениях коэффициентов теплообмена газов и жидкостей применяют различные конструкции конденсаторов с газовым и жидкостным охлаждением.

Конденсаторы с жидкостным охлаждением по конструктивному решению подразделяются па кожухотрубные, двухтрубные (труба в трубе) и змеевиково-трубные специальной конструкции.

Поскольку коэффициенты теплообмена коденсирующегося хладагента ниже коэффициента теплообмена потока жидкости или примерно равны, в качестве теплопередающего элемента также применяют гладкие трубы или трубы с увеличенной поверхностью (ребристые трубы) со стороны хладагента. Использование труб с увеличенной поверхностью со стороны жидкости имеет смысл в определенных условиях только при ее безнапорном движении.

Кожухотрубную конструкцию также наиболее часто применяют и в конденсаторах. При этом охлаждающее вещество пропускается внутри труб, а хладагент конденсируется на наружной стороне труб в межтрубном пространстве. Причем пар хладагента поступает в полость кожуха сверху, сконденсировавшийся хладагент удаляется снизу. Чтобы получить, возможно более высокий нагрев охлаждающего вещества, необходимо обеспечить его движение снизу вверх. Улучшенная реализация принципа противотока и более эффективное использование температуры перегретого пара хладагента, поступающего в конденсатор, могут быть достигнуты при применении так называемого элементного (миогосекциоиного) конденсатора, где несколько кожухотрубных теплообменников с относительно небольшим числом труб в каждом расположены друг над другом.

Двухтрубная конструкция. Преимущество двухтрубных теплообменников (труба в трубе) — создание полного противопотока обоих веществ. При этом благодаря использованию теплоты перегрева достигается более высокая температура теплоносителя на выходе. Такую конструкцию рекомендуется применять также при работе на неазеотропиых смесях в качестве хладагентов. Хладагент может подаваться как во внутреннюю трубу, так и в зазор между наружной и внутренней трубой (причем с целью повышения прочности, а для тепловых насосов и с целью повышения термодинамических характеристик, более целесообразно пропускать хладагент внутри труб).

Змеевиково-трубная конструкция. Поскольку коэффициенты теплообмена конденсирующего хладагента больше, чем от потока газа, в конденсаторах с воздушным охлаждением в качестве теплопередающего элемента всегда применяют трубы с увеличенной поверхностью (пластинчатые или ребристые трубы) со стороны газа. С целью достижения большей компактности аппарата и его удешевления осуществляется принудительное движение газа или воздуха через пучки пластинчатых или ребристых труб. Чаще всего применяют змеевиково-ребристые теплообменники. Размещение теплообменника и вентилятора, подающего воздух, в теплонасоспых установках зависит от условий применения.

Теплонасосные установки, как указывалось выше, осуществляют полный цикл циркуляции теплоносителя и включают привод, приборы автоматического контроля и регулирования и защиты.

Из таблице 3.3 видно, что производством тепловых насосов занимаются шесть организаций, пять из которых делают ТН практически по зарубежным цепам (видимо, потому, что используются импортные компрессорные агрегаты), в том числе и завод «Компрессор», хотя он использует компрессоры своего производства.

Такие цены в нашей стране доступны только очень ограниченному контингенту потребителей, что, безусловно, сдерживает развитие теплонасосного теплоснабжения в России. Из графы 4 таблицы 3.3 следует что у пяти производителей температура воды для отопления, получаемая в их ТН, находится в пределах 52-58 °С, т.е. средняя температура около 55 °С. Это максимальная температура воды для теплоснабжения, которую могут выдавать эти ТН, такой температурный режим осуществляется в большинстве ТН и за рубежом. Можно, не обращая внимания на инструкции и руководства по эксплуатации, заставить эти ТН выдавать воду для отопления, например, заменив рабочее тело и организовав конденсацию при температуре 75 °С, что позволит получать воду с температурой +70 °С. Но это приведет к снижению

теплопроизводителыюсти па 15-20%, к резкому снижению коэффициента преобразования и значительному сокращению срока службы ТН.

Таблица 3.3

Рабочие параметры тепловых насосов, выпускаемых в России__

Таблица 3.4

Тепловые насосы на базе поршневых полугерметичных компрессоров _

Рис.3.13. Тепловой насосов НТ -110

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *