Принцип действия теплового насоса основан на цикле Карно

Принцип действия теплового насоса основан на цикле Карно, хорошо известном из курса школьной физики:

Основными составляющими деталями внутреннего контура тепловых насосов являются:

1. Конденсатор;

2. Капилляр;

3. Испаритель;

4. Компрессор, получающий энергию от электрической сети.

Кроме того, во внутреннем контуре имеются:

-Терморегулятор, являющийся управляющим устройством;

-Хладагент-циркулирующий в системе газ с определенными физическими характеристиками.

Хладагент под давлением через капиллярное отверстие поступает в испаритель, где за счет резкого уменьшения давления происходит испарение. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель в свою очередь отнимает тепло у земляного контура, за счет чего происходит его постоянное охлаждение. Компрессор засасывает из испарителя хладагент, сжимает его, за счет чего температура хладагента повышается и выталкивает в конденсатор. Кроме того, в конденсаторе, нагретый в результате сжатия хладагент отдает полученное тепло в отопительный контур и окончательно переходит в жидкое состояние. Процесс повторяется вновь. При достижении необходимой температуры терморегулятор размыкает электрическую цепь и компрессор останавливается. При понижении температуры в отопительном контуре терморегулятор вновь включает компрессор. Хладагент в тепловых насосах совершает обратный цикл Карно.

Обратный цикл Карно состоит из следующих стадий:

• Адиабатическое (изоэнтропическое) сжатие(1-2). Рабочее тело сжимается без

теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается.

• Изотермическое сжатие (2-3). Рабочее тело, имеющее к тому времени

температуру Тх, приводится в контакт с холодильником (конденсатором) и

начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты Qx-

• Адиабатическое (изоэнтропическое) расширение(3-4). Рабочее тело расширяться

без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура уменьшается.

• Изотермическое расширение. (4-1) Тело приводится в контакт с нагревателем,

который изотермически (при постоянной температуре) передает ему количество теплоты Qh■ При этом объём рабочего тела увеличивается.

Таким образом, работа теплового насоса схожа с работой холодильника. Тепловой насос перекачивает низкопотенциальную энергию грунта, воды или даже воздуха в относительно высокопотенциальное тепло для отопления объекта. Примерно 2/3 отопительной энергии можно получить бесплатно из природы, и только 1/3 энергии необходимо затратить для работы самого насоса. Иными словами, владелец теплового насоса экономит 70% средств, которые, при отоплении своего дома, магазина, цеха и т.п. традиционным способом, он бы тратил на дизтопливо или электроэнергию.

Для подбора теплового насоса необходимо знать теплопотребность здания и на основе этих данных выбирается тепловой насос по принципу «ближайший больший». Необходимая теплопроизводительность определяется по формуле:

Q₀ = Q_потери • S_здания

Решение.

Необходимая теплопроизводительносль для средне изолированной квартиры площадью 56 м² составляет:

Q₀ = 80-56=4,480 кВт.

Расчет горизонтального коллектора теплового насоса:

Длина трубопровода рассчитывается по формуле:

L = Qo/q,

,где q - теплосъем с 1 м трубы диаметр 25 мм (Влажная глина).

Тогда для отопления квартиры длина трубопровода, расположенного в глинистой почве, составит:

L = 4480/25=179,2 м.

Площадь участка (м²) рассчитывается по формуле:

А = L•da,

,где da - расстояние между трубами, м (минимум 0,7-0,8 м)

Тип

Хладагент

Мощность компрессора 0/35 Дополнительный электронагреватель

Мощность (3 степени регулировки) Электроподключение

Номинальное напряжение Частота

Рекомендуемый предохранитель, сдопол. электронагревателем 6/9 кВт

Прочие параметры

Уровень шума ^5>

Температура эксплуатации Размеры (высота х ширина х глубина)

Вес

1) в скобках указана макс. электронагревателем 9 кВт

Mitsubishi Scroll R407c

кВт 1,3 1,6 2,0 2,3

кВт 3/6/9

В 400 (3 х 230)

Гц 50

А 16/20 16/20 20/25 20/25

дБ(А) 31 34 36 35

°С 0... +45

мм 600 х 640 х 1800

кг 213 217 229 263

мощность отопления с дополнительным

Выбираем тепловой насос фирмы BOSCH модель ТМ 60-1 мощностью 5,9 кВт.

1. Васильев Г.П. теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли (монография). Издательский дом “Граница”. М., “Красная Звезда”- 2006. - 220с.

2. Васильев Г.П., Хрустачев Л.В., Розин А.Г., Абуев И.М., и др. Руководство по применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических ресурсов нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Москомархитектура, ГУП “НИАЦ”, 2001 - 66с.

3. Тепловые насосы земля-вода [Урбитерм]. - Режим floCTvna:http://www.urbiterm.bv/?id=teplovve-nasosv-iunkers-tm

4. Тепловой насос [Википедия]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.0rg/wiki/Temi0B0ft Насос

5. Расчет теплового насоса [Рада]. - Режим доступа: http://radaspb.ru/articles/kak pravil no vybrat teplovoi nasos/

6. Выбор теплового насоса [TopClimat]. - Режим доступа: http://www.topclimat.ru/publications/33.html