Наш мир сугубо материален. Это поле вечной борьбы вещества и энергии, это вечное движение. Любое перемещение, начиная от мгновенной мысли, от порхания бабочки и до хода могучего атомного авианосца – все требует энергии. Цена ее чрезвычайно высока, и она постоянно растет.

Человечество устало от нефтепродуктов, используемых в качестве источника энергии. Это и парниковые газы, меняющие в худшую сторону климат планеты, и задымленность наших городов, и болезни органов дыхания. К тому же запасы нефти и газа тают на глазах, и надо готовиться к временам, когда запасы эти полностью исчерпаются. Нужны новые, восполняемые источники энергии.

Передовые в технологическом плане страны яростно конкурируют в разработке технологий использования таких источников. Ветроэлектростанции, солнечные батареи, гидротермальная энергетика, использование энергии океанских приливов – вот далеко не полный перечень новых источников энергии.

Тепловые насосы – передний край борьбы за экономию энергии, последнее достижение технической мысли в области теплотехники.

Немного теории

Материя Вселенной состоит из вещества и энергии. Они постоянно переходят друг в друга. Вещество существует в твердом, жидком, газообразном состоянии и в виде плазмы.

Теплота, энергия – это движение атомов и молекул вещества. При достижении температуры минус 273 градуса по Цельсию движение прекращается, энергия равна нулю, вещество не может ее излучать.

Все, что выше этого абсолютного нуля температуры может излучать энергию и может служить ее источником. Ясно, что чем ниже температура вещества, тем труднее извлекать из него энергию. И наоборот, чем выше температура вещества, тем больше и проще ее можно отобрать.

На этом и построена работа теплового насоса.

Эффективность работы теплового насоса

Вокруг теплового насоса сложились спекулятивные слухи, часто скептические и основанные на непонимании его работы. Это не вечный двигатель, никакие фундаментальные законы термодинамики он не нарушает. Он может дать лишь то, что взял за минусом того, что требуется собственно для его работы. А требуется ему совсем немного. В этом его преимущество. Если Вам нужна мощность 10 кВт, то насос потребляет всего 2 кВт. Соотношение потребляемой и выдаваемой энергии называется коэффициентом преобразования. Он у теплового двигателя составляет от 1 до 5 в зависимости от условий работы, источника тепла, совершенства конструкции и так далее. То есть, для выработки 1 кВт тепловой энергии вам понадобится 0,2- 0,35 кВт энергии электрической.

Принцип работы

Работа теплового насоса почти не отличается от работы холодильника, за исключением эффективности. Холодильник отбирает теплоту у продуктов и … лишь зря нагревает свою заднюю стенку. Тепловой насос отбираемую теплоту направляет на выполнение полезной работы. Вот и все различие с точки зрения термодинамики.

Рассмотрим работу теплового насоса с использованием воды из озера в качестве источника теплоты . Если вам, например, нужна мощность 5 кВт, то на дно озера вы должны уложить приблизительно 150 метров труб. Эта вода имеет температуру около 10-15 градусов, то есть до абсолютного нуля еще очень далеко. Поэтому может использоваться в качестве источника тепла.

С помощью подкачки вода поступает в испаритель, где уже есть фреон в жидком состоянии с низкой температурой. Нагреваясь от воды, фреон превращается в газ и течет в компрессор, где сжимается, как толпа в переполненном автобусе под криками «Проходите в середину, там еще полно места». Под таким давлением газ теряет спокойствие и начинает горячиться. Ему не остается ничего другого, как проходить в конденсатор, где он резко расширяется, теряя плотность, отдавая тепло по бартеру и взамен снова превращаясь в жидкость.

А нагретая вода поступает в радиаторы отопления или в фанкойлы для кондиционирования. Давление фреона еще больше падает, когда он проходит через редукционный клапан и поступает опять в испаритель. Здесь цикл снова повторяется, как и все в этом мире. Помните из песни» «Вновь пред ними пройдут детство, юность, вокзалы, причалы. Будут внуки, потом все опять повторится сначала». Ничего личного, все по законам физики и поэзии.

Источники тепла и типы тепловых насосов

Источники тепла для теплового насоса:

1. Окружающий воздух.

2. Вода (океан, море, река, озеро, пруд, грунтовые воды).

3. Земля, грунт, скальная порода.

Исходя из используемых источников тепла, существуют следующие типы тепловых насосов:

  • вода-вода;

  • вода-воздух;

  • воздух-воздух

  • воздух-земля;

  • вода-земля.

В тепловых насосах, которые в качестве источника тепла используют воздух, во внешнем блоке используются вентиляторы, которые прогоняют воздух через систему отбора тепла.

Тепловые насосы на основе земли и грунта применяют трубы, как для скважины.

Тепловые насосы, работающие с водой, также работают с трубами, по которым вода поступает из природного резервуара.

Существует и другая классификация тепловых насосов. Они бывают:

1. Компрессионные.

2. Адсорбционные.

Последние являются более современными. Это агрегаты нового поколения.

Достоинства тепловых насосов:

• работают с восполняемыми источниками энергии;

• комфортность работы, отсутствие шума;

• повышают пожарную безопасность;

• отсутствие дыма, запахов топлива;

• не надо заказывать и доставлять топливо, которое все время дорожает;

• не надо получать множество разрешительных документов, не надо контактировать с работниками всяких энергетических компаний, которые вызывают головную боль, как побочный эффект;

• экономия электроэнергии в значительных количествах и, как следствие, быстрая самоокупаемость оборудования;

• возможность перехода с зимнего режима на летний;

• многофункциональность.

Недостатки тепловых насосов

К недостаткам тепловых насосов можно отнести:

1. Высокую первоначальную стоимость.

2. Невысокую температуру подогрева воды – не более 65 градусов по Цельсию.

3. За тепловыми насосами будущее. Поэтому, если вы решили оборудовать свой дом индивидуальной системой отопления – думайте перспективно, покупайте тепловой насос.