Итак, что такое тепловой насос? Тепловой насос является частью домашней системы отопления и охлаждения и устанавливается вне дома. Подобно кондиционеру, такому как центральный кондиционер, он может охлаждать ваш дом, но также способен обеспечивать тепло. В более прохладные месяцы тепловой насос извлекает тепло из холодного наружного воздуха и переносит его в помещение, а в более теплые месяцы он извлекает тепло из воздуха в помещении для охлаждения вашего дома.
Насосы питаются от электричества и передают тепло с помощью хладагента, обеспечивая комфорт круглый год. Поскольку они обеспечивают как охлаждение, так и обогрев, домовладельцам может не потребоваться установка отдельных систем для обогрева своих домов. В более холодном климате к внутреннему фанкойлу можно добавить электрическую нагревательную полосу для дополнительных возможностей. Тепловые насосы не сжигают ископаемое топливо, как печи, что делает их более экологичными.
Какие виды тепловых насосов существуют?
Двумя наиболее распространенными типами тепловых насосов являются воздушные и грунтовые. Воздушные тепловые насосы передают тепло между воздухом в помещении и наружным воздухом и более популярны для отопления и охлаждения жилых помещений.
Геотермальные тепловые насосы, которые иногда называют геотермальными тепловыми насосами, передают тепло между воздухом внутри вашего дома и землей снаружи. Их установка дороже, но, как правило, они более эффективны и имеют меньшие эксплуатационные расходы из-за постоянства температуры грунта в течение всего года.
Как работает тепловой насос?
Как работает тепловой насос? Тепловые насосы переносят тепло из одного места в другое с помощью различных источников воздуха или тепла. Воздушные тепловые насосы перемещают тепло между воздухом внутри дома и воздухом снаружи дома, в то время как геотермальные тепловые насосы (известные как геотермальные тепловые насосы ) передают тепло между воздухом внутри дома и землей снаружи дома. Мы сосредоточимся на тепловых насосах с воздушным источником, но основная работа у них одинакова.
Основы теплового насоса
Несмотря на название, тепловые насосы не генерируют тепло — они перемещают тепло из одного места в другое. Печь создает тепло, которое распространяется по всему дому, а тепловой насос поглощает тепловую энергию из наружного воздуха (даже при низких температурах) и передает ее воздуху в помещении. В режиме охлаждения тепловой насос и кондиционер функционально идентичны, поглощая тепло из воздуха в помещении и выделяя его через наружный блок.
При рассмотрении вопроса о том, какой тип системы лучше всего подходит для вашего дома, следует учитывать несколько важных факторов, в том числе размер дома и местный климат.
Где лучше всего работают тепловые насосы?
Домовладельцы, нуждающиеся в новой системе отопления или охлаждения, могут рассмотреть тип климата, в котором они живут, прежде чем покупать систему теплового насоса. Тепловые насосы чаще используются в более мягком климате, где температура обычно не опускается ниже нуля. В более холодных регионах их также можно комбинировать с печами для энергоэффективного отопления во все дни, кроме самых холодных. Когда температура снаружи падает слишком низко для эффективной работы теплового насоса, вместо этого система будет использовать печь для выработки тепла. Такую систему часто называют двухтопливной системой — она очень энергоэффективна и экономична.
Важные компоненты системы теплового насоса
Типичная система воздушного теплового насоса состоит из двух основных компонентов: наружного блока (который выглядит так же, как наружный блок сплит-системы кондиционирования воздуха) и внутреннего блока обработки воздуха. Как внутренний, так и наружный блок содержат различные важные подкомпоненты.
Наружный блок
Внешний блок содержит змеевик и вентилятор. Змеевик работает либо как конденсатор (в режиме охлаждения), либо как испаритель (в режиме нагрева). Вентилятор обдувает змеевик наружным воздухом для облегчения теплообмена.
Внутренний блок
Как и наружный блок, внутренний блок, обычно называемый блоком обработки воздуха, содержит змеевик и вентилятор. Змеевик действует как испаритель (в режиме охлаждения) или конденсатор (в режиме нагрева). Вентилятор отвечает за перемещение воздуха по змеевику и воздуховодам в доме.
Хладагент
Хладагент — это вещество, которое поглощает и отводит тепло при его циркуляции по системе теплового насоса.
Компрессор
Компрессор нагнетает хладагент и перемещает его по системе.
Обратный клапан
Часть системы теплового насоса, которая меняет направление потока хладагента, позволяя системе работать в противоположном направлении и переключаться между обогревом и охлаждением.
Расширительный клапан
Расширительный клапан действует как дозирующее устройство, регулируя поток хладагента при его прохождении через систему, что позволяет снизить давление и температуру хладагента.
Как тепловой насос охлаждает и нагревает?
Тепловые насосы не производят тепло. Они перераспределяют тепло из воздуха или земли и используют хладагент, который циркулирует между внутренним фанкойлом (обработчиком воздуха) и наружным компрессором для передачи тепла.
В режиме охлаждения тепловой насос поглощает тепло внутри дома и отдает его наружу. В режиме обогрева тепловой насос поглощает тепло из земли или наружного воздуха (даже холодного воздуха) и отдает его в помещение.
Как работает тепловой насос — режим охлаждения
Одна из самых важных вещей, которые нужно понять о работе теплового насоса и процессе передачи тепла, заключается в том, что тепловая энергия естественным образом стремится перемещаться в области с более низкими температурами и меньшим давлением. Тепловые насосы полагаются на это физическое свойство, обеспечивая контакт тепла с более прохладной средой с более низким давлением, чтобы тепло могло передаваться естественным образом. Так работает тепловой насос.
Шаг 1
Жидкий хладагент прокачивается через расширительное устройство на внутреннем змеевике, которое работает как испаритель. Воздух изнутри дома продувается через змеевики, где тепловая энергия поглощается хладагентом. Полученный холодный воздух продувается по воздуховодам дома. В процессе поглощения тепловой энергии жидкий хладагент нагревается и испаряется в газообразную форму.
Шаг 2
Теперь газообразный хладагент проходит через компрессор, который создает давление в газе. Процесс сжатия газа вызывает его нагрев (физическое свойство сжатых газов). Горячий хладагент под давлением проходит через систему к змеевику наружного блока.
Шаг 3
Вентилятор наружного блока перемещает наружный воздух через змеевики, которые в режиме охлаждения служат змеевиками конденсатора. Поскольку воздух снаружи дома холоднее горячего сжатого газового хладагента в змеевике, тепло передается от хладагента наружному воздуху. Во время этого процесса хладагент при охлаждении снова конденсируется в жидкое состояние. Теплый жидкий хладагент подается по системе к расширительному клапану внутренних блоков.
Шаг 4
Расширительный клапан снижает давление теплого жидкого хладагента, что значительно охлаждает его. В этот момент хладагент находится в холодном жидком состоянии и готов к перекачиванию обратно в змеевик испарителя внутреннего блока, чтобы снова начать цикл.
Как работает тепловой насос — режим отопления
Тепловой насос в режиме обогрева работает так же, как и в режиме охлаждения, за исключением того, что поток хладагента реверсируется реверсивным клапаном. Обратный поток означает, что источником тепла становится наружный воздух (даже при низких наружных температурах), а тепловая энергия высвобождается внутри дома. Внешний змеевик теперь выполняет функцию испарителя, а внутренний змеевик теперь выполняет роль конденсатора.
Физика процесса та же. Тепловая энергия поглощается в наружном блоке холодным жидким хладагентом, превращая его в холодный газ. Затем к холодному газу прикладывается давление, превращая его в горячий газ. Горячий газ охлаждается во внутреннем блоке за счет пропускания воздуха, нагревания воздуха и конденсации газа в теплую жидкость. Теплая жидкость сбрасывает давление, когда поступает во внешний блок, превращая его в холодную жидкость и возобновляя цикл.
Как работает тепловой насос
Тепловые насосы — это универсальные, эффективные системы охлаждения и отопления. Благодаря реверсивному клапану тепловой насос может изменять поток хладагента и нагревать или охлаждать дом. Воздух обдувается змеевиком испарителя, передавая тепловую энергию от воздуха хладагенту. Эта тепловая энергия циркулирует в хладагенте к змеевику конденсатора, где она высвобождается, когда вентилятор продувает воздух через змеевик. Благодаря этому процессу тепло перекачивается из одного места в другое.
