Тепловой насос - устройство для переноса тепловой
энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой
температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой.
Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в
холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора
теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс
теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор
является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а
испаритель - теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту:
вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые
источники энергии.
Концепция тепловых насосов была разработана еще в
середине IX
века. Но практическое применение тепловой насос приобрел в 40-х годах ХХ
столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C.Webber) экспериментировал с морозильной
камерой. Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и
понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем,
как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды.
В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое
они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды
попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла
можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал
свое изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с
помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его
отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из
земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в
грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло
земли. Газ конденсировался, отдавал свое тепло в доме, и снова проходил через
змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с
помощью вентилятора и распространялся по дому. В 40-х годах тепловой насос был
известен благодаря своей чрезвычайной эффективности, но реальная потребность в
нем возникла в период Арабского нефтяного эмбарго в 70-х годах, когда, несмотря
на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению.
К преимуществам
тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в
систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего
0,2 ÷ 0,35 кВт·ч электроэнергии. Упрощаются требования к системам вентиляции
помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют
с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных
затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.
Еще одним преимуществом тепловых насосов является
возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования
летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы
или системы "холодный потолок".
Тепловой насос надежен, его работой управляет
автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном
обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в
инструкции.
Важной особенностью системы является ее сугубо
индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в
оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете
коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.
Теплонасос компактен (его модуль по размерам не
превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.
Тепловые насосы