Что такое тепловой насос
Тепловой насос – прибор, предназначенный для переброса тепловой энергии от источника с пониженной температурой к конечному потребителю, являющимся теплоносителем, обладающим более высокой температурой. В основе его работы лежит цикл Карно.
Принцип работы
Принцип Карно подразумевает, что устройство забирает тепло, обладающее низким потенциалом, у воздуха, воды или грунта и охлаждает среду, на которую направлено воздействие, на несколько градусов. Фреон, движущийся во внутреннем контуре устройства, достигает температуры кипения, после чего переходит в газообразное состояние. Компрессор, являющийся ключевой частью прибора, сжимает образовавшийся газ, после чего нагревшийся фреон передает тепло в систему отопления. Цикл повторяется многократно.
Такие насосы нуждаются в источнике электроэнергии только для того, чтобы перекачивать тепло и запускать привод компрессора. Непосредственного нагрева вещества, являющегося теплоносителем, цикл не предусматривает.
Основные компоненты
Эффективную работу обеспечивают два ключевых элемента:
- испаритель, в котором тепло энергоносителя передается хладагенту (фреону), вследствие чего происходит нагревание и испарение жидкости;
- компрессор, чья функция состоит в сжатии газообразного хладагента. Именно эта реакция и приводит к обильному выделению тепловой энергии.
Конструктивные типы компрессоров
Чаще всего в тепловых насосах используются следующие виды компрессоров:
- поршневой;
- роторный;
- спиральный;
- винтовой.
Устройства, в которых газ сжимается за один цикл, называются одноступенчатыми, а те, для работы которых требуется два и более циклов, — многоступенчатыми.
Поршневые компрессоры
Работа такой системы основана на движении поршня в специальном цилиндре, в котором он совершает возвратно-поступательные движения. Именно этот тип устройств чаще всего устанавливается в тепловых насосах, предназначенных для холодильных установок средней и высокой мощности.
Достоинствами таких систем считаются:
- высокая износостойкость;
- большая производительность.
К недостаткам относят:
- повышенный уровень шума при работе;
- высокая цена.
Роторные компрессоры
Сжатие газа происходит за счет вращения внутренних элементов устройства, газ через которые проходит непрерывным потоком.
Достоинства:
- небольшие размеры;
- низкий уровень фонового шума;
- сравнительно небольшая стоимость приборов.
Недостатки:
- низкая производительность;
- недолговечность.
Спиральные компрессоры
Сжатие рабочей области достигается при вращении двух спиралей, расположенных внутри прибора. Предназначаются, как правило, для воздушных насосов средней мощности.
Преимущества:
- высокий КПД;
- низкий уровень производимого шума;
- надежность.
Единственный недостаток таких устройств – их цена.
Винтовые компрессоры
Работа прибора обусловлена вращением двух роторов с винтами, расположенными внутри устройства. Сфера применения – многоступенчатые холодильные камеры большой мощности.
Преимущества:
- высокая эффективность;
- долговечность.
Недостатки:
- высокий уровень производимого шума.
- ограниченная сфера применения.