Принцип работы тепловых насосов: Тепловой насос принцип работы

Тепловой насос для отопления дома – принцип работы, особенности, виды

Многих интересует, как работает тепловой насос для отопления дома. В статье мы доступно опишем принцип работы теплонасоса для обогрева жилья, виды тепловых насосов, их особенности.

Свои вопросы и замечания вы можете оставить в комментариях. Мы постараемся отреагировать на них как можно быстрее.

Принцип работы теплового насоса для отопления дома

Тепловой насос (теплонасос, термопомпа, ТН) – оборудование для обогрева дома, коттеджа, дачи, апартаментов или квартиры. Он генерирует тепло из среды (воды, воздуха, земли) и переносит его в здание.

За счет того что ТН не производит тепло, а переносит его из одной среды в другую, его эффективность более 100% и может достигать 1000%. КПД теплового насоса – его отличие от систем получения тепла, таких как:

Есть два типа тепловых насосов – компрессорные (компрессионные) и абсорбционные. Но последние используют в промышленности – они еще не распространились на частные домовладения. Поэтому рассмотрим только компрессорные (парокомпрессионные) тепловые насосы.

Простыми словами можно описать принцип действия теплового насоса для отопления дома так: «холодильник наоборот». Как функционирует последний, вы можете прочиталь в статье о принципе работы холодильника. Для переноса тепла в нем служит теплоноситель (хладагент, фреон).

Схематический принцип работы и циркуляции хладагента в тепловом насосе

Теплоноситель попадет в испаритель (радиатор, магистраль, поле, скважину), где нагревается от окружающей среды. Далее его сжимает компрессор, в котором повышается его давление и температура.

В случае с грунтовыми и водяными тепловыми насосами, теплоноситель получает тепловую энергию от рассола, который циркулирует в трубах, погруженных в воду, или уложенных в грунте.

После компрессора теплоноситель отдает тепло в воздух, воду или другой теплоноситель, которые используются для отопления здания. Охлажденный теплоноситель попадает в конденсатор, в котором он охлаждается.

Этот цикл повторяется снова и проходит в замкнутом виде. На приведенном ниже видео показан принцип работы теплового насоса:

Особенности разных видов теплонасосов

Воздушные – самые дешевые из тепловых насосов, имеют низкую производительности зимой и высокую летом. Это обусловлено тем, что температура воздуха сильно зависит от сезона. Они просты в монтаже и подключении, их чаще используют для обогрева весной или осенью или как дополнительный источник дешевого тепла.

Цены тепловых насосов, водяного и грунтового (геотермального) типов, мало отличаются. Но стоимость укладки магистрали в водоем ниже чем бурение скважин или укладка геотермального поля. Поэтому если рядом есть озеро, пруд или река, целесообразнее устанавливать водяной ТН.

Виды тепловых насосов для отопления дома

Тепловой насос может нагревать три среды – воду, воздух теплоноситель. Воздух используется для отопления дома через вентиляцию, фанкойлы или внутренние блоки. Вода и теплоноситель циркулируют в радиаторных системах, теплых полах и стенах.

Основное название теплового насоса зависит от среды, из которой он получает тепло. Водяной – из воды, воздушный – из воздуха, грунтовый или геотермальный – из грунта и грунтовых вод.

Точное название Теплового насоса указывает на среду, в которую он передает тепло. ТН грунт-вода получает энергию из земли и нагревает воду или теплоноситель, вода-воздух – получает тепло из воды и подогревает воздух.

Воздушные тепловые насосы

Термопомпы воздух-воздух похожи на кондиционер и состоят из наружного и внутреннего блоков, иногда изготовлены как моноблок с воздуховодами. Принцип работы теплового насоса воздух-воздух – в отборе тепла из воздуха снаружи здания и нагрева его внутри.

ТН воздух-вода состоит из наружного блока и бойлера (бака-накопителя), либо как моноблок в котором они объединены. Принцип работы теплового насоса воздух-вода – он охлаждает наружный воздух и нагревает воду или другой теплоноситель.

Наружный блок воздушного теплового насоса большой мощности.

Водяные тепловые насосы

Тепловой насос вода-вода состоит из блока с теплообменником или накопителем и состоящей из нескольких труб магистрали (поля), погруженной в водоем, по которой циркулирует теплоноситель. Принцип работы теплового насоса вода-вода – отбор тепла из водоема и нагрев воды или теплоносителя.

ТН вода-воздух – это магистраль и моноблок, в котором нагревается воздух для подачи на фанкойлы или вентиляцию. Иногда в таких тепловых насосах используют внутренние блоки по типу кондиционерных.

Укладка магистрали водяного теплового насоса в искусственный водоем

Грунтовые тепловые насосы

Такие тепловые насосы используют тепло земли, для чего либо бурят скважины, либо геотермальное поле, по которым циркулирует теплоноситель или рассол. В первом случае бурятся несколько скважин, отстоящих друг от друга на расстоянии более одного метра. Во втором — на глубине до 2 метров укладываюется горизонтальные трубы.

Грунтовые тепловые насосы косвенного теплообмена имеют два контура. В первом, уложенном в поле или скважине, циркулирует жидкость (рассол, растворы пропиленгликоля, этиленгликоля), которая передает тепло теплоносителю (фреону), который иркулирует по второму контуру. именно там происходят иклы конденсаии и испарения, передающие тепло.

Тепловые грунтовые насосы прямого теплообмена имеют один контур. В нем иркулирует фреон. За счет его большого количества стоимость монтажа такого типа ТН выше.

Тепловые насосы грунт-вода либо имеют встроенный бак-накопитель, либо небольшой бак-теплообменник. ТН типа грунт-воздух либо выполнены как моноблок с каналом подачи нагретого воздуха, либо нагревают его через внутренние блоки по типу кондиционерных.

Прокладка траншей под магистраль геотермального поля грунтового теплового насоса

Эффективность и целесообразность

КПД тепловых насосов зависит от их производительности и качества. Например, воздушные ТН в зависимости от модели и стоимости могут производить при +5 градусов от 2 до 5 кВт тепла на 1 кВт затраченной электроэнергии. У грунтовых и водяных термопомп все зависит от оборудования, некоторые имеют КПД до 1000%, но цена такого теплового насоса немаленькая.

В статье мы разобрали принцип работы теплового насоса для обогрева здания, а вопрос о выборе, покупке и установке каждый должен решать самостоятельно. В любом случае, тепловые насосы – достойная альтернатива другим источникам тепла. Особенно учитывая, что газ и твердое топливо постоянно дорожают. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

принцип работы, типы и применение тепловых насосов для отопления дома

Тепловые насосы успешно используются в быту и промышленности в Европе и США уже более 25 лет. Их особенность состоит в преобразовании так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды: земли, воды, воздуха. На российском рынке эта экологичная технология получила распространение сравнительно недавно.

Экспериментальные поселки, которые отапливались при помощи тепловых насосов, существовали еще в Советском Союзе. То, что было смелым экспериментом в двадцатом веке, в двадцать первом – вошло в практику.

Устройство и принцип работы бытового теплонасоса

Тепловой насос – это система, с помощью которой можно переносить тепло от менее нагретого тела к более нагретому, увеличивая температуру последнего. Тепловые насосы являются альтернативными источниками энергии, позволяющими получать дешевое тепло без вреда для окружающей среды.

Принцип работы бытового теплонасоса основан на том факте, что любое тело с температурой выше абсолютного нуля обладает запасом тепловой энергии. Этот запас прямо пропорционален массе и удельной теплоемкости тела. Если в этом контексте обратить внимание, например, на моря, океаны, подземные воды, обладающие огромной массой, можно прийти к выводу, что их грандиозные запасы тепловой энергии можно частично использовать для отопления домов без ущерба мировой экологической обстановке. «Взять» тепловую энергию какого-либо тела можно, если охладить его. Грубый расчет выделяемого при этом тепла возможен по формуле: Q = C*M*(T2 − T1), где Q − полученное тепло, C − теплоемкость, M – масса, T1 − T2 − температура, на которую было произведено охлаждение тела. Формула показывает, что при росте массы теплоносителя разница температур может быть небольшой. Например, охлаждая 1 кг теплоносителя от 1000 до 0

o С, можно получить столько же тепла, сколько даст охлаждение 1000 кг от 1 до 0 ^o С.

Типы тепловых насосов

По виду передачи энергии тепловые насосы бывают двух типов:

• Компрессионные. Основные элементы установки – это компрессор, конденсатор, расширитель и испаритель. Используется цикл сжимания-расширения теплоносителя с выделением тепла. Этот тип тепловых насосов прост, высокоэффективен и наиболее популярен.
• Абсорбционные. Это теплонасосы нового поколения, использующие в качестве рабочего тела пару абсорбент-хладон. Применение абсорбента повышает эффективность работы теплового насоса.

По источнику тепла выделяют тепловые насосы:

• Геотермальные. Тепловая энергия берется из грунта или воды.
• Воздушные. Тепло извлекается из атмосферы.
• Использующие вторичное тепло. В качестве источника тепла используются воздух, вода, канализационные стоки.

По виду теплоносителя входного/выходного контура:

• Тепловые насосы «воздух-воздух». Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение.
• Тепловые насосы «вода-вода». Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.
• Тепловые насосы «вода-воздух». Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.
• Тепловые насосы «воздух-вода». Атмосферное тепло используется для водяного отопления.
• Тепловые насосы «грунт-вода». Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.
• Тепловые насосы «лед-вода». Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа.

Расчет эффективности тепловых насосов для отопления

Для того чтобы тепловой насос был эффективным, он должен давать тепловой энергии больше, чем потреблять электрической. Это соотношение называется коэффициентом преобразования. Коэффициент преобразования может меняться в зависимости от разницы температур входного и выходного контура. Чем холоднее снаружи, тем менее эффективна система. Для разных типов тепловых насосов коэффициент преобразования может варьироваться от 1 до 5. Для объективной оценки теплового насоса требуется дополнительный параметр годовой эффективности.

Эффективность конкретного теплового насоса будет зависеть от множества факторов, и ее расчет достаточно сложен. Дать обобщенную формулу, которая бы работала всегда, практически невозможно. Поэтому каждый конкретный случай требует обращения к экспертам, которые в зависимости от поставленной задачи и ее условий подберут необходимый тип теплового насоса и объем хладагента.

Сферы применения и степень распространения

Тепловые насосы востребованы прежде всего в случаях, когда другие способы организации системы отопления обходятся значительно дороже. Растущая распространенность тепловых насосов на производстве и в быту связана со следующими их преимуществами:

• Экономичность. Для передачи в отопительную систему 1 кВт•ч тепловой энергии, установке требуется в среднем затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электроэнергии.
• Простота эксплуатации.
• Упрощение требований к системам вентиляции помещений, повышение уровня пожарной безопасности.
• Возможность переключения с зимнего режима отопления на летний режим кондиционирования.
• Компактность и бесшумность, что делает тепловой насос привлекательным для отопления частного дома.

По данным Европейской ассоциации тепловых насосов, до недавнего времени европейский рынок этого оборудования был в основном сосредоточен во Франции. В последние несколько лет рынки стали расширяться в Германии, Великобритании и Восточной Европе. По оценке Мирового энергетического комитета, уже в ближайшие пять лет доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов будет составлять в развитых странах не менее 75%.

Общий недостаток тепловых насосов – не очень высокая температура нагреваемой воды. Как правило, она составляет 50-60 ^o С.

Это интересно!

Впервые в Москве теплонасосная система горячего водоснабжения для многоэтажного дома была сдана в эксплуатацию в микрорайоне Никулино-2 в 2002 г. Проект был реализован при участии Министерства обороны РФ.

Стоимость оборудования

Традиционное решение для частных домов и коттеджей – газовое отопление. Однако вариант теплового насоса значительно выгоднее и удобнее. Чтобы установить газовый котел, требуются специальный дымоход, вентиляция, а также целый набор разрешительных документов. Применение тепловых насосов избавит вас от этих проблем и существенно сэкономит ваши средства. Чтобы провести газ в Подмосковье, потребуется около $20 000, и это в том случае, если ваш дом удален от газопровода менее, чем на 1 км, – иначе затраты вырастут в несколько раз! Помимо этого, придется учесть скорость работы отечественных газовщиков. Установка теплового насоса «под ключ» стоит от $15 000, а работы занимают всего 2-3 недели.

Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод: использование тепловых насосов – это эффективное, простое в монтаже, экологичное и экономичное решение для организации отопления и горячего водоснабжения в частном доме.

Как работает тепловой насос для отопления дома

На чтение 6 мин. Просмотров 329 Опубликовано 23.09.2018 Обновлено 04.12.2018

Тепловой насос – универсальный прибор, функционально объединивший в себе характеристики кондиционера, водонагревателя и котла отопления. Этот прибор не использует обычное топливо, для его работы необходимы возобновляемые источники из окружающей среды – энергия воздуха, грунта, воды.

Поэтому тепловой насос сегодня – наиболее экономически выгодный агрегат, поскольку его работа не зависит от стоимости топлива, также экологичный, поскольку источником тепла выступает не электричество или продукты сгорания, а природные источники тепла.

Для лучшего понимания, как работает тепловой насос для отопления дома, стоит вспомнить принцип работы холодильника. Здесь испаряется рабочее вещество, отдавая холод. А в насосе наоборот, оно конденсируется и продуцирует тепло.

Принцип работы теплового насоса

Весь процесс работы системы представлен в виде цикла Карно – названного по имени изобретателя. Описать его можно следующим образом. Теплоноситель проходит через рабочий контур – воздушный, земляной, водный, их сочетания, откуда направляется в 1-й теплообменник – испарительную камеру. Здесь он передает накопленное тепло хладагенту, циркулирующему во внутреннем контуре насоса.

Принцип работы теплового насоса отопления дома

Жидкий хладагент поступает в испарительную камеру, где низкие значения давления и температуры (5⁰С) переводят его в газообразное состояние. Следующий этап – переход газа в компрессор и его сжатие. В результате чего температура газа резко возрастает, газ переходит в конденсатор, здесь он обменивается теплом с системой отопления. Охлажденный газ переходит в жидкость, и цикл повторяется.

Достоинства и негативные стороны тепловых насосов

Работой тепловых насосов для отопления дома можно управлять посредством специально установленных терморегуляторов. Насос автоматически включается при падении температуры среды ниже заданного значения и отключается, если температура превышает заданную отметку. Тем самым прибор поддерживает постоянную температуру в помещении – это одно из преимуществ устройств.

Достоинствами прибора являются его экономичность – насос потребляет небольшое количество электроэнергии и экологичность, или абсолютная безопасность для окружающей среды. Основные преимущества устройства:

• Надежность. Срок службы превышает 15 лет, все части системы обладают высоким рабочим ресурсом, перепады энергии не наносят системе вреда.
• Безопасность. Отсутствуют сажа, выхлоп, открытое пламя, утечка газа исключена.
• Комфорт. Работа насоса бесшумная, уют и комфорт в доме помогают создать климатконтроль и автоматическая система, работа которой зависит от погодных условий.
• Гибкость. Прибор отличается современным стильным дизайном, его можно совместить с каждой системой отопления дома.
• Универсальность. Применяется в частном, гражданском строительстве. Поскольку обладает широким диапазоном мощностей. За счет чего может обеспечить теплом помещения любой площади – от небольшого дома до коттеджа.

Сложная структура насоса определяет его главный недостаток – высокую стоимость оборудования и его монтажа. Для установки прибора необходимо проводить земляные работы в больших объемах.

Тепловые насосы – классификация

Работа теплового насоса для отопления дома возможна в широком температурном диапазоне – от -30 до +35 градусов по Цельсию. Наиболее распространены приборы абсорбционные (переносят тепло посредством его источника) и компрессионные (циркуляция рабочей жидкости происходит за счет электроэнергии). Наиболее экономичны абсорбционные устройства, однако они более дорогостоящие и обладают сложной конструкцией.

Классификация насосов по типу источников тепла:

1. Геотермальные. Забирают тепло воды или земли.
2. Воздушные. Забирают тепло атмосферного воздуха.
3. Вторичного тепла. Забирают так называемое производственное тепло – образующееся на производстве, при отоплении, прочих промышленных процессах.

Теплоносителем может выступать:

• Вода из искусственного или естественного водоема, грунтовые воды.
• Грунт.
• Воздушные массы.
• Комбинации вышеперечисленных носителей.

Насос геотермального типа – принципы устройства и работы

Насос геотермальный для отопления дома использует тепло грунта, которое он отбирает вертикальными зондами или горизонтальным коллектором. Зонды размещаются на глубине до 70 метров, зонд находится на небольшом удалении от поверхности. Такой тип устройства наиболее эффективен, поскольку у источника тепла довольно высокая постоянная в течение всего года температура. Поэтому необходимо затратить меньше энергии на транспортировку тепла.

Тепловой насос геотермального типа

Такое оборудование требует больших затрат на установку. Высокой стоимостью отличаются работы по бурению скважин. Кроме того, площадь, отведенная под коллектор, должна быть в несколько раз больше площади отапливаемого дома либо коттеджа. Важно помнить: земля, где находится коллектор, не может использоваться для посадки овощей или плодовых деревьев – корни растений будут переохлаждены.

Использование воды в качестве источника тепла

Водоем – источник большого количества тепла. Для насоса можно использовать незамерзающие водоемы от 3 метров глубиной либо грунтовые воды при их высоком уровне. Реализовать систему можно следующим образом: трубу теплообменника, отягощенную грузом из расчета 5 кг на 1 метр погонный, укладывают на дно водоема. Протяженность трубы зависит от метража дома. Для помещения в 100 м.кв. оптимальная протяженность трубы – 300 метров.

В случае использования грунтовых вод необходимо пробурить две скважины, расположенные одна за другой по направлению грунтовых вод. В первую скважину помещают насос, подающий воду на теплообменник. Во вторую скважину поступает уже охлажденная вода. Это так называемая открытая схема сбора тепла. Ее основной недостаток в том, что уровень грунтовых вод нестабилен и может значительно меняться.

Воздух – наиболее доступный источник тепла

В случае использования воздуха в качестве источника тепла теплообменником выступает радиатор, принудительно обдуваемый вентилятором. Если работает тепловой насос для отопления дома по системе «воздух-вода», пользователь получает преимущества:

• Возможность обогреть весь дом. Вода, выступающая в качестве теплоносителя, разводится по приборам отопления.
• При минимальных затратах электроэнергии – возможность обеспечить жильцов горячим водоснабжением. Это возможно за счет наличия дополнительного теплоизолированного теплообменника с емкостью накопительной.
• Насосы аналогичного типа могут использоваться для нагрева воды в бассейнах.

Схема отопления дома воздушным тепловым насосом.

Если насос работает по системе «воздух-воздух», теплоноситель для нагрева помещения не используется. Обогрев производится за счет полученной тепловой энергии. Примером реализации такой схемы может служить обычный кондиционер, установленный на режим обогрева. Сегодня все устройства, использующие воздух как источник тепла, – инверторные. В них переменный ток в постоянный преобразуется, обеспечивая гибкое управление компрессором и его работу без остановок. А это увеличивает ресурс устройства.

Тепловой насос – альтернативная система отопления дома

Тепловые насосы – альтернатива современным системам отопления. Они экономичны, экологичны и безопасны в использовании. Однако высокая стоимость монтажных работ и оборудования на сегодня не позволяют использовать приборы повсеместно. Теперь вы знаете как работает тепловой насос для отопления дома и подсчитав все плюсы и минусы сможете принять решение о его установки.

принцип работы для отопления дома :: SYL.ru

Сегодня тема отопления так называемого частного сектора крайне актуальна. Как показывает практика, там не всегда есть газопровод, поэтому люди вынуждены искать альтернативные источники тепла. Давайте в данной статье поговорим о том, что такое грунтовый геотермальный теплонасос или, как его называют в быту — тепловой насос. Принцип работы данного агрегата известен далеко не каждому, ровно как и его конструкция. С этими моментами мы и попытаемся разобраться.

Что нужно знать?

Вы можете говорить о том, что раз тепловые насосы такие эффективные, то почему так слабо распространены. Все дело заключается в высокой стоимости оборудования и монтажа. Именно по этой простой причине многие отказываются от данного решения и выбирают, скажем, электрические или угольные котлы. Тем не менее отбрасывать данный вариант не стоит по многим причинам, о чем мы обязательно скажем в данной статье. Тепловые насосы после установки становятся весьма экономичными, так как используют энергию грунта. Геотермальный насос — это 3 в 1. Он сочетает в себе не только отопительный котел и систему ГВС, но и кондиционер. Давайте поближе познакомимся с данным оборудованием и рассмотрим все его сильные и слабые стороны.

Принцип действия агрегата

Принцип работы теплового насоса для отопления заключается в использовании разности потенциалов тепловой энергии. Именно поэтому подобное оборудование может применяться в любой среде. Главное, чтобы её температура была не менее 1 градуса по Цельсию.

Мы имеем теплоноситель, который движется по трубопроводу, где, собственно, и нагревается на 2-5 градусов. После этого теплоноситель поступает в теплообменник (внутренний контур), где отдает собранную энергию. В это время во внешнем контуре есть хладагент, который имеет низкую температуру кипения. Соответственно, он превращается в газ. Поступая в компрессор, газ сжимается, в результате чего его температура становится еще выше. Дальше газ идет на конденсатор, где теряет свое тепло, отдавая его системе отопления. Хладагент приобретает жидкое состояние и поступает обратно во внешний контур.

Вкратце о видах тепловых насосов

Сегодня известно несколько популярных конструкций геотермальных насосов. Но при любом раскладе их принцип действия можно сравнивать с работой холодильной техники. Именно поэтому независимо от вида насос в летнее время может быть использован в качестве кондиционера. Так вот, тепловые насосы классифицируются по тому, откуда они могут добывать тепло:

• Из грунта;
• Из водоема;
• Из воздуха.

Первый вид наиболее предпочтителен в холодных регионах. Дело в том, что температура воздуха зачастую опускается до -20 и ниже (на примере РФ), а вот глубина промерзания грунта обычно несущественная. Что касается водоемов, то они есть не везде, да и использовать их не слишком целесообразно. В любом случае, лучше выбирать грунтовый тепловой насос для отопления дома. Принцип работы агрегата мы немного рассмотрели, поэтому идем дальше.

«Грунт-вода»: как лучше разместить?

Получение тепла из грунта считается наиболее целесообразным и рациональным. Обусловлено это тем, что на глубине 5 метров практически не происходит температурных колебаний. В качестве теплоносителя используется специальная жидкость. Её принято называть рассолом. Она является полностью экологически безопасной.

Что касается метода размещения, то есть горизонтальный и вертикальный. Первый вид характерен тем, что пластиковые трубы, представляющие внешний контур, укладываются на площади горизонтально. Это весьма проблематично, так как работы по укладке должны проводиться на площади 25-50 квадратных метров. В случае с вертикальным расположением бурятся вертикальные скважины глубиной 50-150 метров. Чем глубже будут уложены зонды, тем эффективней будет работать геотермальный тепловой насос. Принцип работы мы уже рассмотрели, а сейчас поговорим еще о важных деталях.

Тепловой насос «Вода-вода»: принцип работы

Также не стоит сразу отбрасывать возможность использования кинетической энергии воды. Дело в том, что на большой глубине температура остается достаточно высокой и изменяется в небольших диапазонах, если это вообще происходит. Вы можете пойти несколькими путями и использовать:

• Открытые водоемы, такие как реки и озера.
• Грунтовые воды (скважина, колодец).
• Сточные воды пром.циклов (обратное водоснабжение).

С экономической и технической точки зрения проще всего наладить работу геотермального насоса в открытом водоеме. При этом существенных конструктивных отличий между насосами «грунт-вода» и «вода-вода» нет. В последнем случае погружаемые в открытый водоем трубы снабжаются грузом. Что касается использования грунтовых вод, то конструкция и монтаж более сложные. Необходимо выделить отдельную скважину для сброса воды.

Принцип работы теплового насоса «Воздух-вода»

Такой тип насосов считается одним из наименее эффективных по целому ряду причин. Во-первых, в холодное время года температура воздушных масс существенно понижается. В конечном итоге это приводит к уменьшению мощности насоса. Он может не справиться с отоплением большого дома. Во-вторых, конструкция более сложная и менее надежная. Тем не менее расходы на монтаж и обслуживание существенно снижаются. Это обусловлено тем, что вам не нужен водоем, колодец, а также не требуется копать траншеи под трубы на дачном участке.

Размещается система на крыше здания или в другом подходящем месте. Стоит заметить, что подобная конструкция имеет один существенный плюс. Он заключается в возможности использования отработанных газов, воздуха, который покидает помещение, повторно. Этим можно компенсировать недостаточную мощность оборудования в зимний период.

Насосы «воздух-воздух» и кое-что еще

Подобные установки встречаются еще реже, нежели «Воздух-вода», на что есть целый ряд причин. Как вы уже догадались, в нашем случае в качестве теплоносителя используется воздух, который нагревается от более теплой воздушной массы из окружающей среды. Есть большое количество недостатков такой системы, начиная от низкой производительности и заканчивая высокой стоимостью.Тепловой насос «воздух-воздух», принцип работы которого вы знаете, неплох только в теплых регионах.

Тут есть и сильные стороны. Во-первых, дешевизна теплоносителя. Скорее всего, вы не столкнетесь с проблемой течи воздухопровода. Во-вторых, эффективность такого решения крайне высока в весенне-осенний период. Зимой же использовать воздушный тепловой насос, принцип работы которого мы рассмотрели, нецелесообразно.

Самодельный тепловой насос

Проведенные исследования показали, что срок окупаемости оборудования напрямую зависит от отапливаемой площади. Если речь идет о доме в 400 квадратных метров, то это примерно 2-2,5 года. А вот для тех, кто имеет жилье площадью поменьше, вполне можно использовать самодельные насосы. Может показаться, что сделать такое оборудование сложно, но на самом деле это несколько не так. Достаточно закупить необходимые комплектующие, и можно приступать к монтажу.

Первым делом приобретается компрессор. Можно взять такой, какой на кондиционере. Монтируют его аналогичным образом на стену здания. Помимо этого, нужен конденсатор. Его можно соорудить самостоятельно или же купить. Если пойти первым методом, то понадобится медный змеевик толщиной не менее 1мм, его помещают в корпус. Это может быть подходящий по габаритам бак. После монтажа бак сваривается, и делаются нужные резьбовые соединения.

Заключительная часть работ

При любом раскладе на окончательной стадии вам потребуется нанять специалиста. Именно знающий человек должен осуществлять пайку медных трубок, закачку фреона, а также первый запуск компрессора. После сборки всей конструкции её подключают к внутренней системе отопления. Наружный контур устанавливается в последнюю очередь, а его особенности зависят от типа используемого теплового насоса.

Не стоит упускать из виду такой важный момент, как замена устаревшей или поврежденной проводки в доме. Специалисты рекомендуют устанавливать счетчик мощностью не менее 40 ампер, чего должно быть вполне достаточно для эксплуатации теплового насоса. Не лишним будет отметить, что в некоторых случаях подобное оборудование не оправдывает ожидания. Это обусловлено, в частности, неточными термодинамическими расчетами. Чтобы не случилось так, что вы потратили кучу денег на отопление, а зимой пришлось поставить угольный котел, обращайтесь в проверенные организации с положительными отзывами.

Безопасность и экологичность прежде всего

Отопление с помощью описанных в данной статье насосов является одним из наиболее экологических методов. Обусловлено это по большей части сокращением выбросов в атмосферу углекислых газов, а также сбережением невосстанавливаемых энергоресурсов. Кстати, в нашем случае используются возобновляемые ресурсы, поэтому бояться, что тепло вдруг закончится, не стоит. Благодаря использованию вещества, кипящего при низких температурах, появилась возможность реализовать обратный термодинамический цикл и при меньших затратах энергии получать достаточное количество тепла в дом. Что касается пожаробезопасности, то тут и так все понятно. Нет вероятности утечки газа или мазута, взрыва, нет опасных мест для хранения горючих материалов и многое другое. В этом плане тепловые насосы очень хороши.

Заключение

Теперь вы полностью знакомы с тем, что такое и каким может быть тепловой насос (принцип работы). Своими руками подобный агрегат сделать можно, а в некоторых случаях даже нужно. В этом случае вы можете сэкономить порядка 30% средств на покупку оборудования. Но опять же монтажными работами желательно должен заниматься специалист, это же касается и проводимых расчетов.

Как ни крути, сегодня это еще достаточно дорогостоящий вид отопления с большим сроком окупаемости. В большинстве случаев куда проще провести газ или топить углем или дровами. Тем не менее для больших загородных домов это очень перспективный вид отопления. Его говорить об экономичности оборудования, то получается что на 1 кВт потраченной энергии мы получаем порядка 5-7 кВт тепловой. По охлаждению это 2-2,5 кВт на выходе, что тоже очень даже неплохо. Стоит отметить еще и бесшумность работы насоса. Вот, в принципе, и все, что можно рассказать по данной теме.

Тепловые насосы для отопления дома своими руками, принцип действия

Наличие отопления и горячей воды в загородном доме, неотъемлемая составляющая комфорта и удобства. Чаще всего, получаем мы это тепло с помощью специальных электрических приборов, при этом стоимость электричества с каждым годом неуклонно растет. Есть ли выход из этой ситуации? Можно ли получать тепло иным способом, при этом используя только окружающую среду? Ответ — можно! Для этого существуют специализированные системы — тепловые насосы для отопления дома.

Тепловой насос — это оборудование, которое забирает тепло из любого источника окружающей среды, выше определенной температуры, пропускает через несколько циркуляционных контуров, и подает в систему отопления дома уже горячее вещество (может быть воздух или воды, подробнее читайте ниже о видах).

В отличии от других электрических обогревателей, энергия тратится не на обогрев, а только на перекачку тепла. Таким образом, получаем солидную экономию электроэнергии. Для сравнения, тепловые насосы потребляют примерно на 80% меньше электричества, чем, например, те же электрические котлы.

Принцип работы теплового насоса

Для многих данного рода системы отопления кажутся чрезмерно сложными и дорогими, но на самом деле с системой, подобной тепловому насосу мы встречаемся почти каждый день. Обычный домашний холодильник — это разновидность теплового насоса, только работающего в обратную сторону, то есть на охлаждение. Тепло из морозильной камеры забирается, нагревает хладагент, который затем циркулирует в радиаторе на задней стенке, поэтому стенки холодильника часто теплые или горячие.

Устройство

Основными узлами теплового насоса являются:

• компрессор;
• теплообменник;
• управляющий модуль.

Наиболее важную функцию в передаче тепла, выполняет именно компрессор, поэтому подробнее разберем принцип его работы. Как правило, в тепловых насосах устанавливаются спиральные компрессоры. Внутри такого компрессора установлены 2 спиралевидные пластины, одна из которых жестко закреплена, а другая подвижна. Подвижная пластина находится между витками неподвижной.

Принцип сжатия спирального компрессора заключается в том, что между пластинами попадает несжатый воздух, подвижная пластина совершает колебания, похожие на круговые, и тем самым постепенно сгоняя попавший воздух к центру спирали, соответственно объем, в котором было первоначальное количество воздуха уменьшается и тем самым температура воздуха увеличивается.

Принцип действия теплового насоса для отопления дома

• теплоноситель циркулирует по контуру, который контактирует с окружающей средой, будь это вода, почва или воздух, и забирает некоторое количество тепла;
• после прохождения внешнего контура, теплоноситель попадает в теплообменник, который еще называется испарителем. Теплообменник заполнен хладагентом, который преобразуется из жидкого состояния в газообразное, по средствам высокого давления, при этом температура в испарителе должна быть -5 С;
• после испарителя хладагент в газообразном состоянии переходит в компрессор, где под действием высокого давления (сжатия), температура его возрастает;
• далее, уже нагретый газ попадает во второй теплообменник, который называется конденсатор, где теплом обмениваются: нагретый ранее газ и хладагент, циркулирующий по внутреннему контуру (который, как правило, уже является системой отопления дома). Подача тепла в отопительную систему регулируется специальным редукционным клапаном. С помощью этого клапана давление понижается, хладогент остывает и цикл начинается снова.

Что может быть источником тепла?

Источником тепла для теплового насоса может быть любой объект с температурой более 1 С, например:

• незамерзающий грунт на глубине;
• вода в рекфе или озере под льдом;
• вода из скважины.

Этого вполне достаточно для того, чтобы на выходе получить нагрев в 60 С.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы подразделяют на несколько видов, характеризуется разделение способом забора тепла из окружающей среды:

• грунт-вода. Первый параметр характеризует способ оборудования внешнего контура в окружающей среде, а второй характеризует устройство внутренней системы отопления. В данном случае, под землей находится закрытый контур, а внутренний контур в доме наполнен водой. Данный вид относится к геотермальному отоплению дома (принцип работы);
• вода-вода. Забор тепла производит из озера,реки или скважины;
• вода-воздух. Отопление дома будет происходить за счет циркуляции горячих воздушных потоков;
• воздух-воздух. Тепло воспроизводится из теплых воздушных масс.

Чаще всего используется вариант вода-вода.

Поскольку удобнее производить забор тепла из источника (как правило, скважина).

Вид грунт-вода имеет множество недостатков.

Недостатки заключаются в том, что внешний контур прокладывается под землей на достаточно большой площади. Соответственно, на площади, под которой находится контур, запрещено возводить постройки, вести земляные работы и прочие действия, способные повредить или вывести из строя внешний контур.

Преимущества и недостатки

Устанавливая тепловой насос в загородном доме, вы получаете следующие преимущества:

• значительную экономию электроэнергии;
• комфорт, поскольку тепловой насос оснащен климат-контролем, с возможностью регулирования температуры, а также немаловажным фактором является то, что насос работает без постоянного участия человека;
• экологичность. Во время работы теплового насоса не выделяются никакие вредные вещества;
• безопасность. Все процессы, протекающие в цикле насоса, не являются пожаро- или взрывоопасными.

К недостаткам можно отнести:

• высокую стоимость. Окупаемость среднестатистического теплового насоса происходит в течение 5-7 лет, поэтому он будет полезен, если вы рассчитываете на долгосрочную перспективу;
• возможные ограничения по насаждениям и строительстве на участке;
• тепловой насос требует тщательно утепленного дома.

Тепловой насос своими руками

Многие владельцы загородных домов, обращая внимание на высокую стоимость оборудования, задаются вопросом, можно ли сделать тепловые насосы для отопления дома своими руками? С одной стороны, сделать такой насос можно, но вопрос в том, насколько такое оборудование будет надежным и качественным.

Необходимо учитывать, что оборудование состоит из множества высокотехнологичных частей, таких как компрессор, испаритель, конденсатор, различных клапанов и устройства, регулирующего температуру и работу клапанов, иными словами компьютер по управления насосом.

• компрессор так или иначе вам придется приобретать в магазине;
• в случае конденсатора, можно использовать емкость (бак) из нержавеющей стали. Внутри которого, необходимо разместить змеевик из медной трубы (бак разрезается пополам, монтируется змеевик и заваривается бак). Желательно выбирать трубы с более толстыми стенками, также необходимо предусмотреть выходы труб из бака для подключения к внутреннему контуру отопления дома;
• для испарителя подойдет пластиковая емкость, например, пластиковая бочка. В ней также нужно разместить змеевик и подготовить выходы из обычных сантехнических труб;
• подготовив внутренние и внешние контуры циркуляции из труб, можно спаивать трубы и заправлять систему хладагентом.

Экономия

Безусловно, при покупке и монтаже теплового насоса придется потратить достаточно большую цену. Срок окупаемости составит несколько лет, но затем экономичность данного оборудования будет только радовать владельца.

Например, для отопления дома, площадью 80 м2 с помощью электрических котлов, понадобиться 4 кВт электроэнергии, в то время, как тепловой насос затратит лишь 1 кВт.

 

Тепловой насос “вода-вода” — устройство, принцип работы, правила монтажа и расчета: tvin270584 — LiveJournal

У отопительного оборудования, для работы которого используются достаточно дорогие виды энергоносителей, такие как газ, электричество, твердое и жидкое топливо, относительно недавно появилась достойная альтернатива – тепловой насос вода-вода.

Для функционирования такого оборудования, которое только начинает набирать популярность в России, нужны неисчерпаемые источники энергии, характеризующиеся низким потенциалом. Тепловая энергия при этом может извлекаться практически из любых водных источников, в качестве которых могут быть использованы естественные и искусственные водоемы, скважины, колодцы и др. Если расчет и монтаж такой насосной установки выполнены правильно, то она способна обеспечивать отопление как жилых, так и производственных строений на протяжении всего зимнего периода. В статье мастер сантехник расскажет о вариантах устройства теплового насоса.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Тепловой насос воплотил в себе принцип цикла Карно. Он заключается в том, что движущееся вещество по замкнутой системе и меняющее под воздействием химических, физических или термических факторов свое агрегатное состояние из жидкого в газообразное высвобождает и поглощает огромное количество тепловой энергии.

В роли рабочего вещества выступает тепловой носитель – вода из скважины или водоема.

Даже зимой в природных источниках на определенной глубине сохраняется положительная температура, поэтому из них круглый год можно извлекать тепловую энергию. Единственный недостаток установки – высокий расход электроэнергии и необходимость закупки дополнительного оборудования.

Основные элементы теплового насоса вода-вода:

• Компрессор;
• Испаритель;
• Конденсатор;
• Расширительного индукционного клапана;
• Автоматическая система, осуществляющая контроль показателей;
• Множественные магистрали из медных труб;
• Рабочее вещество (хладагент).

С помощью специального насоса вода поступает по трубкам из источника в тепловую установку, после чего взаимодействует с газом (фреоном), закипающим при температуре +2-3 градуса. Фреон поглощает часть тепла воды и всасывается компрессором, где во время сжатия его температура повышается.

Обратите внимание! Оборудование теплового насоса занимает немало места, но предоставляет возможность избавиться от коммунальной зависимости

Далее хладагент поступает в конденсатор, после чего горячее вещество нагревает воду до заданной температуры (от +40 до +80 градусов), которая транспортируется по трубам системы отопления.

Охлажденная вода поступает в испаритель, затем сливается в приемную скважину. После прохождения конденсатора хладагент становится жидким и собирается на дне элемента, затем через дроссель возвращается в исходное место. Далее цикл повторяется.

Видео
В сюжете — Ролик ознакомит с принципом действия и особенностями устройства

На что смотреть при обустройстве такого отопления
Существует большое количество различных модификаций тепловых насосов, предназначенных для помещений любого назначения и размера, а также работающих в разных условиях. Оборудование предназначено для отапливания домов общей площадью 50 до 150 квадратных метров.

Ориентир №1 – жесткость воды

Качество воды скважины или водоема играет важную роль при выборе оборудования. Не все модели способны работать на жесткой воде, содержащей большое количество марганца и железа.

Высокая концентрация этих элементов вредит системе – на трубах быстрее образовывается коррозия, что ведет к уменьшению КПД оборудования и сроков его эксплуатации.

Поэтому перед покупкой теплового насоса берут пробу воды и делают ее анализ на наличие этих и других микроэлементов – сероводорода, аммиака, хлора и т.д. Обычно если в пруду температура превышает +13 градусов, то с большей долей вероятности в воде много ионов железа и марганца.

Таким образом, тепловой насос вода-вода подбирается с учетом жесткости воды. Есть системы, элементы которой максимально защищены от коррозии, но стоят они дороже.

Ориентир №2 – режим работы

Тепловой насос может использоваться в качестве единственного источника тепла или взаимодействовать с другими системами. Поэтому перед выбором модели важно определить, в каком режиме устройство будет работать.
Всего существует два типа функционирования

Тепловые насосы воздух-вода: принципы работы

Последнее изменение: 14 декабря 2020 г.

Общая информация о тепловых насосах воздух-вода

Тепловые насосы «воздух-вода» могут обеспечить эффективное отопление и охлаждение вашего дома, особенно если вы живете в умеренном климате. После правильной установки тепловой насос «воздух-вода» может предложить дому от полутора до трех раз больше тепловой энергии, чем затрачиваемой им электроэнергии.Это может произойти из-за того, что тепловой насос передает тепло, а не преобразует его из какого-либо вида топлива, как это делают обычные системы внутреннего сжигания.

Хотя воздушные тепловые насосы используются в большинстве Соединенных Штатов и Скандинавских стран, они, как правило, не очень хорошо работают при отрицательных температурах. В климате с холодными зимними температурами тепловые насосы воздух-вода могут оказаться неэффективными для удовлетворения всех ваших потребностей в отоплении. Если вам нужно было установить систему газового отопления в качестве резервной, вы можете решить эту проблему.Однако тепловые насосы «воздух-вода», специально разработанные для холодного климата, начали давать многообещающие результаты.

Как работают тепловые насосы воздух-вода?

Полная и современная система теплового насоса обеспечивает эффективное энергосбережение и снижение выбросов углекислого газа. Производство тепла безопасно и экономично благодаря встроенному водонагревателю, погружному нагревателю, циркуляционному насосу и системе климат-контроля во внутреннем блоке. Тепло забирается извне через наружный блок, где хладагент циркулирует в замкнутой системе трубопроводов, передавая тепло от источника к внутреннему блоку.Критерии передачи тепла можно упростить следующим образом:

1. Наружный блок забирает тепло из окружающего воздуха и передает его охлаждающей жидкости
2. A Компрессор увеличивает температуру охлаждающей жидкости
3. Хладагент передает тепло в резервный бак горячей воды через теплообменник
4. Горячая вода циркулирует в радиаторах и кранах
5. Холодная вода перекачивается в бак
6. Охлаждающая жидкость переходит из бака в наружный блок

Если выполнить описанный выше процесс в обратном порядке, хладагент в наружном блоке будет забирать тепло из воды и выделять его в окружающую среду, таким образом, тепловой насос может охлаждать дом при необходимости.Узнайте больше о том, как работают воздушные тепловые насосы.

Земной тепловой насос

— за и против

Как человек, заботящийся о возобновляемых источниках энергии, мы хотели бы пригласить вас в особенный дом. Первое, что вы заметите, войдя в нее, — это комфортная температура. Если вы останетесь на несколько месяцев, вы увидите, как деревья снаружи меняют свой цвет с зеленого на красный, затем на белый и снова на зеленый.

Но вы не почувствуете никакого дискомфорта в любой момент.Вы, естественно, попытаетесь найти печь, отвечающую за это тепло, но у вас ничего не получится. Вы не сможете услышать шум, свидетельствующий о работе системы отопления.

Со временем вы придете к выводу, что дом каким-то образом сохранился от природы, связан с самой Землей. И ты будешь прав. Хотели бы вы, чтобы этот дом был вашим? Вам не нужно ждать идиллического будущего.

GreenMatch.co.uk предоставляет вам бесплатную и без обязательств услугу, которая позволяет вам запрашивать расценки и сравнивать различные системы, чтобы вы могли найти наиболее подходящую для вас.Просто заполните форму , чтобы запросить предложения .

Инженерное дело за чудом: геотермальная энергия, накачанная в ваш дом

Тепловой насос с грунтовым источником имеет довольно простое функционирование. Фактически, он работает так же, как и ваш холодильник: он передает тепло из одного помещения в другое. Основное различие зависит от того, что это за пространства. В случае с холодильником он передает тепло из холодильника на кухню.

Земной тепловой насос (GSHP) передает тепло между вашим домом и землей.Он может работать в обоих направлениях, то есть может переносить тепло от земли внутрь вашего дома или извлекать его из дома и выпускать его на землю.

Конечно, такое устройство требует довольно сложной установки. Тем не менее, часть этой установки, которая проходит через дом, довольно проста: она состоит из распределительной системы (состоящей из труб, радиаторов и т. Д.) И компрессора, который удерживает жидкость, которая поглощает и отводит тепло, циркулирующим.

Проблемы проявляются во внешней части установки GSHP.Необходимо выкопать и распределить обширную сеть труб (те, которые будут отводить тепло к земле или от земли). К счастью, это не вызывает серьезных экологических проблем.

Подробнее: Факты о наземных тепловых насосах

Являясь GSHP универсальной и экологически чистой системой отопления / охлаждения, она также имеет свои недостатки (как показано выше относительно установки). Итак, давайте перечислим его плюсы и минусы.

Преимущества геотермальных тепловых насосов

Следующий список включает в себя то, что мы считаем одними из самых выдающихся преимуществ GSHP :

• Их эксплуатационные расходы очень низкие по сравнению с системами прямого электрического отопления.Это связано с тем, что единственным базовым элементом простого GSHP, требующим использования электроэнергии, является компрессор.
• GSHP не производит выбросов углерода на месте и не использует какое-либо топливо. Кроме того, если для их питания используется устойчивый источник электроэнергии, они вообще не производят выбросов углерода.

• GSHP может обеспечивать как охлаждение, так и обогрев, в отличие от кондиционеров, которые требуют использования печи для обогрева. Это достигается с помощью реверсивного клапана, который изменяет направление циркуляции жидкости.
• Геотермальная энергия (источник энергии для GSHP) постоянна и неисчерпаема (почти нет колебаний ее способности нагревать и охлаждать), доступна во всем мире и имеет огромный потенциал (оценивается в 2 тераватта).
• Если установка GSHP хорошо спроектирована, она увеличит стоимость вашей собственности.

Подробнее: преимущества геотермальных тепловых насосов

Недостатки грунтовых тепловых насосов

В приведенном ниже списке показаны, вероятно, наиболее важные недостатки , связанные с GSHP :

• Стоимость установки GSHP значительно выше, чем стоимость установки традиционной печи и кондиционера.Для этого требуются довольно дорогие начальные вложения (однако они будут покрываться за счет экономии энергии, полученной во время работы системы).
• Геотермальная энергия зависит от местоположения. Это означает, что он распределяется неравномерно. Кроме того, его эксплуатационные и транспортные системы (такие как GSHP) не могут передавать эту энергию на большие расстояния без значительных потерь энергии.
• GSHP с замкнутым контуром использует химические реагенты во всей системе. Открытый контур, с другой стороны, требует большого количества воды.

Подробнее: Сколько стоит наземный тепловой насос?

Написано Аттила Тамас Векони UX-менеджер Аттила — UX-менеджер в GreenMatch. Он имеет степень в области международного бизнеса с четырехлетним опытом координации в области маркетинга, взаимодействия с пользователем и создания контента. Аттила любит писать о солнечной энергии, технологиях отопления, защите окружающей среды и устойчивости.Статьи его и его команды появлялись на таких известных сайтах, как The Conversation, Earth911, EcoWatch и Gizmodo.

Устройство, применение, принцип действия

Оборудование для перекачки различных жидкостей и веществ представлено на рынке в разных исполнениях. Разработчики стремятся оптимизировать конструкцию, чтобы обеспечить высокую производительность и достаточную мощность. Однако с увеличением КПД наблюдается обратный процесс быстрого износа рабочих элементов в процессе эксплуатации.В свою очередь, струйные насосы избавлены от таких недостатков, так как в них отсутствуют рабочие узлы, которые подвергались бы интенсивным нагрузкам. Чтобы понять другие особенности и преимущества этого типа агрегатов, следует более подробно рассмотреть их конструкцию.

Насосный агрегат

В устройстве не предусмотрены вращающиеся элементы, а конструктивные детали и узлы ориентированы на обеспечение работы рабочих жидкостей. Насос состоит из четырех компонентов, включая всасывающую камеру, сопло, смесительный бак и диффузор.Также устройство струйного насоса может предусматривать комплектацию специальными форсунками, предназначенными для подачи рабочих жидкостей. Одна модель агрегата может быть дополнена различными сужающимися элементами. Конструкция представлена ​​в различных модификациях и в зависимости от типа используемого гидроносителя. В частности, есть устройства для работы с жидкими средами, газообразными веществами и гидромиксом.

Как работают струйные насосы?

Такие устройства работают по принципу передачи кинетической энергии.Энергетический заряд передается от потоков рабочих жидкостей к перекачиваемой среде. Важно отметить, что в процессе переноса не задействуются механические устройства и промежуточные узлы. Высокая мощность обратной связи обеспечивается скоростью, с которой рабочая жидкость выходит из сопла под давлением. При отсутствии движущихся компонентов возрастает роль вакуумных камер, которыми оснащен струйный насос. Принцип работы агрегата предусматривает образование свободного пространства в резервуаре, куда засасывается жидкость.То есть носитель из приемной камеры по всасывающим каналам направляется в резервуар, а затем в смесительную камеру. В процессе слияния функциональной жидкости и носителя происходит обмен энергией, в результате чего сила потока ослабляется. Конечной точкой в ​​простейших системах является емкость сбора, в которую среда входит с пониженной скоростью, но с сохраненным напором.

Тактико-технические характеристики

Обычно такие агрегаты, в которых щадящие с точки зрения износа конструкции жидкости не отличаются высокими рабочими характеристиками.Отчасти это подтверждает пример струйных насосов, но в некоторых сегментах применения их возможностей вполне достаточно. Например, производительность устройств может достигать 30 л / ц. Этот показатель относится к профессиональному оборудованию, а упрощенные конструкции обеспечивают в среднем 15-17 л / ц. Что касается высоты подъема, то работа струйного насоса рассчитана на диапазон 8-15 м, хотя некоторые модификации специального назначения могут обеспечивать подъем до 20 метров. Но в этом случае значительно снижается производительность и КПД, поэтому для таких нужд часто используются альтернативные конструкции насосов.

Типы насосов

Как уже было сказано выше, конструкции различаются по типу обслуживаемой жидкости. Теперь стоит рассмотреть их более подробно. Наиболее популярные модели работают с водовозами и смесями, не оказывающими деструктивного воздействия на коммуникационную инфраструктуру агрегата. Такие устройства называются эжекторами и действуют по принципу откачки и всасывания в разных камерах. Распределенные и струйные насосы, функция которых ориентирована на обслуживание агрессивных сред. Это эрлифт, применяемый в скважинах и системах связи, обеспечивающих перекачку химически активных смесей и жидкостей с наличием твердых частиц.Менее популярны, но в некоторых случаях инжекторы незаменимы. Это устройства, которые тоже работают с жидкостями, но функциональной средой в данном случае является пар.

Приложения

Разнообразие вариантов конструкции привело к соответствующему распределению насосов этого типа. В частности, они используются в химической промышленности для перекачки кислот, щелочей, масляных носителей, солевых смесей и мазута. Технологи в этой отрасли ценят механическую износостойкость и долговечность, которые отличает струйный насос.Использование таких агрегатов в быту в основном ориентировано на подъем воды из колодцев. Некоторые модификации вполне подходят для формирования артезианских источников. Также высокая термостойкость позволяет использовать такое оборудование в системах отопления. Для канализации такой раствор также выгоден, так как насос эффективно справляется с удалением отложений в виде ила и песка.

Достоинства и недостатки струйных агрегатов

Среди основных достоинств таких агрегатов выделяем простую и надежную конструкцию, дураби

Нагрев | процесс или система

Обогрев , процесс и система повышения температуры замкнутого пространства с основной целью обеспечения комфорта жителей.Регулируя температуру окружающей среды, отопление также служит для поддержания структурных, механических и электрических систем здания.

В термоэлектрической генерирующей системе источник тепла — обычно работающий на угле, масле или газе — используется в котле для преобразования воды в пар высокого давления. Пар расширяется и вращает лопатки турбины, которая вращает якорь генератора, вырабатывая электроэнергию. Конденсатор преобразует оставшийся пар в воду, а насос возвращает воду в бойлер.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Историческое развитие

Самым ранним способом обогрева помещений был открытый огонь. Такой источник, наряду с соответствующими методами, такими как камины, чугунные печи и современные обогреватели, работающие на газе или электричестве, известен как прямое отопление, потому что преобразование энергии в тепло происходит на обогреваемом участке. Более распространенная форма отопления в наше время известна как центральное, или косвенное, отопление. Он заключается в преобразовании энергии в тепло в источнике вне, отдельно от обогреваемого объекта или объектов или расположенных внутри них; Получающееся тепло передается на объект через текучую среду, такую ​​как воздух, вода или пар.

За исключением древних греков и римлян, большинство культур полагалось на методы прямого нагрева. Древесина была первым топливом, которое использовалось, хотя в местах, где требовалось только умеренное тепло, таких как Китай, Япония и Средиземноморье, использовался древесный уголь (сделанный из дерева), потому что он производил гораздо меньше дыма. Дымоход, или дымоход, который сначала представлял собой простое отверстие в центре крыши, а затем поднимался прямо из камина, появился в Европе в 13 веке и эффективно устранял дым и дым от огня из жилого помещения.Закрытые печи, по-видимому, впервые использовались китайцами около 600 г. до н.э. и в конечном итоге распространились по России в северную Европу, а оттуда в Америку, где Бенджамин Франклин в 1744 году изобрел улучшенную конструкцию, известную как печь Франклина. Печи гораздо менее расходуют тепло, чем камины, потому что тепло огня поглощается стенками печи, которые нагревают воздух в помещении, а не пропускают вверх по дымоходу в виде горячих дымовых газов.

Центральное отопление, кажется, было изобретено в Древней Греции, но именно римляне стали величайшими инженерами-теплотехниками древнего мира с их системой гипокауста.Во многих римских зданиях полы из мозаичной плитки поддерживались колоннами внизу, которые создавали воздушные пространства или каналы. На участке, расположенном в центре всех отапливаемых комнат, сжигали древесный уголь, хворост и, в Великобритании, уголь, и горячие газы распространялись под полом, нагревая их в процессе. Однако система гипокауста исчезла с упадком Римской империи, и центральное отопление было восстановлено лишь примерно 1500 лет спустя.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Центральное отопление снова стало использоваться в начале 19 века, когда промышленная революция вызвала увеличение размеров зданий для промышленности, жилых помещений и сферы услуг. Использование пара в качестве источника энергии предложило новый способ обогрева фабрик и заводов, когда пар передавался по трубам. Котлы, работающие на угле, подавали горячий пар в помещения с помощью стоячих радиаторов. Паровое отопление долгое время преобладало на североамериканском континенте из-за очень холодных зим.Преимущества горячей воды, которая имеет более низкую температуру поверхности и более мягкий общий эффект, чем пар, начали осознаваться примерно в 1830 году. В системах центрального отопления двадцатого века обычно используется теплый воздух или горячая вода для передачи тепла. В большинстве недавно построенных американских домов и офисов теплый воздух вытеснил пар, но в Великобритании и на большей части европейского континента горячая вода заменила пар в качестве предпочтительного метода отопления; канальный теплый воздух там никогда не был популярен. Большинство других стран приняли американские или европейские предпочтения в методах отопления.

Системы центрального отопления и топливо

Важнейшими компонентами системы центрального отопления являются устройства, в которых можно сжигать топливо для получения тепла; среда, транспортируемая в трубах или каналах для передачи тепла в обогреваемые помещения; и излучающее устройство в этих пространствах для выделения тепла либо конвекцией, либо излучением, либо обоими способами. Принудительное распределение воздуха перемещает нагретый воздух в пространство с помощью системы воздуховодов и вентиляторов, которые создают перепады давления. Лучистое отопление, напротив, включает прямую передачу тепла от излучателя к стенам, потолку или полу замкнутого пространства независимо от температуры воздуха между ними; Излучаемое тепло устанавливает цикл конвекции во всем пространстве, создавая в нем равномерно нагретую температуру.

Температура воздуха и влияние солнечного излучения, относительной влажности и конвекции — все это влияет на конструкцию системы отопления. Не менее важным соображением является объем физической активности, который ожидается в определенных условиях. В рабочей атмосфере, в которой напряженная деятельность является нормой, человеческое тело выделяет больше тепла. В качестве компенсации температура воздуха поддерживается на более низком уровне, что позволяет рассеивать лишнее тепло тела. Верхний предел температуры 24 ° C (75 ° F) подходит для сидячих рабочих и домашних жилых помещений, а нижний предел температуры 13 ° C (55 ° F) подходит для лиц, выполняющих тяжелую ручную работу.

При сгорании топлива углерод и водород вступают в реакцию с кислородом воздуха с выделением тепла, которое передается из камеры сгорания в среду, состоящую из воздуха или воды. Оборудование устроено так, что нагретая среда постоянно удаляется и заменяется охлаждающей системой — , т.е. путем циркуляции. Если среда является воздухом, оборудование называется топкой, а если среда — водой, бойлером или водонагревателем. Термин «бойлер» более правильно относится к сосуду, в котором производится пар, а «водонагреватель» — к сосуду, в котором вода нагревается и циркулирует ниже ее точки кипения.

Природный газ и мазут являются основными видами топлива, используемыми для производства тепла в котлах и печах. Они не требуют труда, за исключением периодической очистки, и работают с ними с помощью полностью автоматических горелок, которые могут регулироваться термостатом. В отличие от своих предшественников, угля и кокса, после использования не остается остаточной золы для утилизации. Природный газ вообще не требует хранения, а нефть перекачивается в резервуары для хранения, которые могут быть расположены на некотором расстоянии от отопительного оборудования.Рост объемов отопления с использованием природного газа был тесно связан с увеличением доступности газа из сетей подземных трубопроводов, надежностью подземных поставок и чистотой сжигания газа. Этот рост также связан с популярностью систем теплого воздуха, для которых особенно хорошо подходит газовое топливо и на долю которых приходится большая часть природного газа, потребляемого в жилых домах. Газ легче сжигать и контролировать, чем нефть, пользователю не нужен резервуар для хранения и он платит за топливо после того, как он его использовал, а доставка топлива не зависит от капризов моторизованного транспорта.Газовые горелки обычно проще, чем те, которые требуются для жидкого топлива, и имеют мало движущихся частей. Поскольку при сжигании газа выделяются ядовитые выхлопные газы, воздух из обогревателей должен выводиться наружу. В местах, недоступных для трубопроводов природного газа, сжиженный углеводородный газ (пропан или бутан) доставляется в специальных автоцистернах и хранится под давлением в доме до тех пор, пока он не будет готов к использованию так же, как природный газ. Нефтяное и газовое топливо во многом обязано своим удобством автоматической работе их теплоцентралей.Эта автоматизация основана в первую очередь на термостате, устройстве, которое, когда температура в помещении упадет до заданного значения, активирует печь или котел до тех пор, пока потребность в тепле не будет удовлетворена. Автоматические отопительные установки настолько тщательно защищены термостатами, что предвидятся и контролируются почти все мыслимые обстоятельства, которые могут быть опасными.

Термоэлектрический генератор энергии | Британника

Термоэлектрический генератор энергии , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию для нагрева или охлаждения.Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, включающих взаимодействие между потоками тепла и электричества через твердые тела.

Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке. Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло течет через термоэлектрический преобразователь к радиатору, который поддерживается на уровне ниже температуры источника. Разница температур на преобразователе создает постоянный ток (DC) к нагрузке ( R _L ), имеющей напряжение на клеммах ( В ) и ток на клеммах ( I ).Промежуточного процесса преобразования энергии нет. По этой причине производство термоэлектрической энергии классифицируется как прямое преобразование энергии. Количество генерируемой электроэнергии определяется выражением I ² R _L или V I .

Детали термоэлектрического генератора.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Уникальный аспект термоэлектрического преобразования энергии состоит в том, что направление потока энергии является обратимым.Так, например, если нагрузочный резистор удален и заменен источник питания постоянного тока, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и снижения его температуры. В этой конфигурации вызывается обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств, в котором электроэнергия используется для перекачки тепла и производства холода.

Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии.Входная электрическая мощность может быть напрямую преобразована в перекачиваемую тепловую энергию для обогрева или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию для освещения, эксплуатации электрического оборудования и других работ. Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретного назначения.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Систематические исследования термоэлектричества начались примерно между 1885 и 1910 годами.К 1910 году немецкий ученый Эдмунд Альтенкирх удовлетворительно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и обозначил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств. К сожалению, металлические проводники были единственными доступными материалами в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с КПД более 0,5 процента. К 1940 году был разработан полупроводниковый генератор с коэффициентом преобразования 4%.После 1950 года, несмотря на активизацию исследований и разработок, повышение эффективности выработки термоэлектрической энергии было относительно небольшим: к концу 1980-х годов КПД не превышал 10 процентов. Потребуются более качественные термоэлектрические материалы, чтобы выйти за рамки этого уровня производительности. Тем не менее, некоторые маломощные разновидности термоэлектрических генераторов зарекомендовали себя как имеющие большое практическое значение. Источники, работающие на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальными, надежными и обычно используемыми источниками энергии для изолированных или удаленных объектов, например, для записи и передачи данных из космоса.

Основные типы термоэлектрических генераторов

Термоэлектрические генераторы энергии различаются по геометрии, в зависимости от типа источника тепла и радиатора, требований к мощности и предполагаемого использования. Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи. В период с 1955 по 1965 год в полупроводниковых материалах и электрических контактах были внесены существенные улучшения, которые расширили практический диапазон применения. На практике для многих устройств требуется стабилизатор мощности для преобразования выходного сигнала генератора в пригодное для использования напряжение.

Генераторы были построены для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, топлива для реактивных двигателей и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла. Коммерческие блоки обычно имеют диапазон выходной мощности от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в отдаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает коррозию металлических трубопроводов и морских сооружений электролизом.

Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом использовались для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных и слаборазвитых регионах мира.Описана экспериментальная система, в которой теплая поверхностная вода океана используется в качестве источника тепла, а более холодная вода глубинного океана — в качестве поглотителя тепла. Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для снабжения электроэнергией орбитальных космических аппаратов, хотя они не смогли конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют более высокий КПД и меньший удельный вес. Тем не менее, были рассмотрены системы с тепловым насосом и генерацией энергии для теплового управления орбитальным космическим кораблем.Используя солнечное тепло со стороны космического корабля, ориентированной на Солнце, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и рассеивать тепло от корабля.

Генераторы на ядерном топливе

Продукты распада радиоактивных изотопов могут быть использованы в качестве источника высокотемпературного тепла для термоэлектрических генераторов. Поскольку материалы термоэлектрических устройств относительно невосприимчивы к ядерному излучению и поскольку источник может работать в течение длительного периода времени, такие генераторы являются полезным источником энергии для многих необслуживаемых и удаленных приложений.Например, радиоизотопные термоэлектрические генераторы обеспечивают электроэнергией изолированные станции мониторинга погоды, для сбора глубоководных данных, для различных систем предупреждения и связи, а также для космических аппаратов. Кроме того, еще в 1970 году был разработан маломощный радиоизотопный термоэлектрический генератор, который использовался для питания кардиостимуляторов. Диапазон мощности радиоизотопных термоэлектрических генераторов обычно составляет от 10 ^-6 до 100 Вт.

Принцип работы центробежного насоса | теория

Насос обычно используется для создания потока или повышения давления жидкости.Центробежные насосы относятся к категории динамических насосов. Принцип работы центробежных насосов включает передачу энергии жидкости посредством центробежной силы, создаваемой вращением рабочего колеса, имеющего несколько лопастей или лопастей. Основная теория работы центробежного насоса состоит из следующих рабочих этапов.

— Жидкость попадает в корпус насоса через проушину рабочего колеса.

— Энергия скорости передается жидкости за счет центробежной силы, создаваемой вращением рабочего колеса, и жидкость выталкивается радиально к периферии рабочего колеса.

— Энергия скорости жидкости преобразуется в энергию давления, направляя ее в расширяющийся спиральный корпус центробежного насоса спирального типа или диффузоры в турбинном насосе.

Насосы в основном классифицируются как динамические насосы и поршневые насосы. Как объяснено выше в теории, динамические насосы работают, развивая высокую скорость жидкости. Насосы прямого вытеснения работают за счет нагнетания фиксированного объема жидкости. Динамическое действие принципа работы центробежного насоса делает его сравнительно менее эффективным, чем поршневые насосы прямого вытеснения.Однако они работают на относительно более высоких скоростях, что позволяет обеспечить высокий расход жидкости по сравнению с физическим размером насоса. Они также обычно требуют меньших затрат на установку и обслуживание. Благодаря этим преимуществам центробежные насосы являются наиболее часто используемыми в промышленности.

Анимационный видеоролик о принципе работы центробежного насоса описывает теорию работы как спиральных, так и турбинных насосов.

Принцип работы / теория центробежного насоса

— Анимационный видеоролик

(Приведенное выше видео, в котором кратко объясняется принцип работы центробежных насосов, является УПРОЩЕННЫМ отрывком [для видео] из учебного курса по центробежным насосам , перечисленного на странице « Product »)

— Вышеуказанное содержание НЕ является репрезентативным производственного курса обучения, указанного на странице продукта. Для подробного обучения на центробежных насосах
с расширенными анимациями и Graphics,
которые дают Практическое понимание , вероятно, до уровня, никогда ранее не достигнутого.

Принцип работы тепловых насосов: Тепловой насос принцип работы