Принцип работы тепловых насосов воздух воздух
Тепловой насос – это термодинамическое устройство, способное трансформировать низкотемпературную энергию возобновляемых природных источников (воздуха, воды, грунта) в высокотемпературную тепловую энергию, достаточную для обеспечения обогрева и ГВС различных объектов недвижимости.
В зависимости от типа источника низкотемпературной энергии и вида теплоносителя, циркулирующего в отопительном контуре, различают 6 разновидностей ТН. К одной из них относится и установка воздух-воздух. Фактически это означает, что в качестве источника низкопотенциального тепла здесь выступает наружный воздух. Причем сам процесс обогрева помещения выполняется также с использованием воздушной смеси.
Функционально к представленным устройствам можно отнести кондиционер, способный работать как в режиме охлаждения, так и обогрева. Особенно актуально использование воздушных тепловых насосов, путем применения кондиционеров инверторного типа. Конструктивной особенностью данных приборов является наличие электронного инверторного блока, способного поддерживать постоянство скорости вращения мотор-компрессора при любых значениях выходной мощности. Таким образом, исключаются частые включения и отключения силового агрегата, а происходит лишь плавное изменение числа его оборотов. Благодаря этой особенности тепловые насосы на базе инверторных кондиционеров имеют следующие преимущества.
Во-первых, значительно повышается производительность установки (СОР может достигать значения 3-4 при обогреве и 5-7 при охлаждении).
Во-вторых, увеличивается срок службы силового агрегата и элементов отопительного контура (это связано с отсутствием пусковых токов при работе агрегата и постоянным присутствием смазочного материала во всех группах трущихся частей). Также необходимо отметить возможность эксплуатации представленных тепловых насосов в холодное время года, при температурах наружного воздуха до -20?С.
Среди эксплуатационных преимуществ использования тепловых насосов воздух-воздух можно выделить следующие:
— Простота монтажа, и отсутствие необходимости оформления разрешительных документов при установке;
— Невысокая стоимость оборудования и монтажных работ вызвана исключением дорогостоящих мероприятий по обустройству коллектора и грунтовых зондов (внешний теплообменник находится в наружном блоке);
— Обеспечение контроля заданной температуры и влажности в автоматическом режиме.
Конструктивно тепловой насос воздух-воздух может иметь два исполнения – моноблок или сплит-система. В первом варианте все оборудование помещено в единый корпус и функционирует автономно. А второй вариант предусматривает наличие наружного и внутреннего блоков, соединенных между собой герметичными медными трубками. Функционально контур теплового насоса состоит из следующих элементов:
— Компрессор (необходим для сжатия хладагента и обеспечения его перемещения по замкнутому контуру);
— Испаритель (представляет собой радиатор наружного блока и необходим для разогрева теплоносителя);
— Терморегулирующий вентиль;
— Конденсатор (радиатор внутреннего блока, позволяет фреону перейти из газообразного состояния в жидкое с отдачей накопленного тепла внутреннему воздуху помещения);
— Силовой и осевой вентилятор (предназначены для более интенсивного теплообмена с внутренним воздухом и окружающей средой);
— Элементы контроля и система управления.
Принцип действия теплового насоса воздух-воздух заключается в следующем. К испарителю, расположенному в наружном блоке и имеющему непосредственный контакт с источником низкотемпературной энергии, поступает атмосферный воздух. Благодаря ребристой поверхности испарителя (что ведет к увеличению его полезной площади), хладагент, циркулирующий в нем, разогревается и закипает. После этого фреон в газообразном состоянии поступает к мотор-копрессору, в котором его давление и температура возрастают.
Таким образом, к конденсатору, установленному во внутреннем блоке и обдуваемому осевым вентилятором, поступает теплоноситель, разогретый до температуры 70?С-90?С, под высоким давлением. Здесь происходит передача накопленной тепловой энергии к внутреннему воздуху помещения (с помощью обдува радиатора конденсатора осевым вентилятором), что ведет к понижению температуры теплоносителя и переходу его к жидкому состоянию.
Далее, охлажденный хладагент поступает на терморегулирующий вентиль, где происходит сброс остаточного давления. После хладагент направляется к испарителю, где вновь из жидкого состояния переходит в газообразное, и весь процесс повторяется с определенной периодичностью. При необходимости использования теплового насоса в режиме кондиционера используется четырехходовой вентиль, способный изменить направление потока фреона, что приводит к фактической замене испарителя и конденсатора местами.
Зачастую тепловой насос воздух-воздух может успешно эксплуатироваться с традиционными источниками тепловой энергии, особенно это актуально в наиболее холодные периоды года и при отключениях электрической энергии.