Тепловой насос — это устройство, которое переносит тепловую энергию из низкотемпературного источника (обычно окружающая среда, такая как воздух или грунт) в высокотемпературный приемник (например, систему отопления здания), работая на принципах термодинамики. Основная задача теплового насоса — увеличение температуры собранной энергии с помощью компрессора и доставка этой энергии в отопительную систему.

Тепловой насос состоит из четырех основных компонентов: испарителя, компрессора, конденсатора и расширительного клапана. В испарителе хладагент (рабочее вещество) поглощает тепло от окружающей среды и превращается в газ. Затем компрессор повышает давление и температуру газа. В конденсаторе газ отдает тепло в систему отопления здания и конденсируется в жидкость. После чего, через расширительный клапан, жидкость возвращается к низкому давлению, и цикл повторяется.

Подробнее о принципах работы теплового насоса.

Виды тепловых насосов по источнику тепла

Воздушные тепловые насосы – наиболее распространенный вид. Они берут тепло из наружного воздуха. Среди них выделяют следующие подкатегории:

• Воздух-воздух. Эти тепловые насосы передают тепло воздуху внутри помещения. Этот тип идеально подходит для систем кондиционирования, поскольку может обеспечивать как отопление, так и охлаждение помещений. Эффективность их работы может снижаться в очень холодную погоду.
• Воздух-вода. В этом случае насос передает тепло в систему водяного отопления здания. Эти системы могут использоваться для отопления воды в радиаторах, системах «теплый пол» или для нагрева воды в бойлерах. Тепловые насосы воздух-вода хорошо подходят для мест с умеренным климатом, но их эффективность, опять же может снижаться в условиях сильных морозов.

Геотермальные тепловые насосы извлекают тепло из земли.

• Земля-вода – другое их обозначение. Они требуют бурения скважин или укладки горизонтальных контуров под землей. Тепло из земли передается хладагенту, который затем используется для нагрева воды в системе отопления. Эти системы отличаются высокой стабильностью работы, поскольку температура грунта на глубине остается относительно постоянной круглый год.

Водяные тепловые насосы извлекают тепло из открытых водоемов или подземных источников.

• Вода-вода. Для функционирования системы требуется наличие артезианской скважины или открытого водоема. Эти системы обладают одним из самых высоких коэффициентов преобразования энергии среди всех видов тепловых насосов, так как вода имеет высокий коэффициент теплопередачи.

Виды тепловых насосов по принципу действия

Тепловые насосы могут различаться не только по источнику тепла, но и по принципу действия. Это критерий помогает разделить системы на моноблочные и раздельные.

• Моноблочные тепловые насосы характеризуются тем, что все основные компоненты системы — компрессор, испаритель, конденсатор и расширительный клапан — собраны в одном корпусе. Это упрощает установку, так как не требует сложной монтажной работы и соединения между внешним и внутренним блоками. Моноблочные насосы чаще всего используются в жилых и малых коммерческих объектах, где необходима простота установки и компактность системы.
• Раздельные тепловые насосы состоят из двух или более блоков, размещённых в разных местах. Как правило, один блок устанавливается на улице и содержит компрессор и испаритель, а другой — внутри здания и включает в себя конденсатор и другие компоненты, участвующие в распределении тепла. Раздельные насосы идеально подходят для больших жилых комплексов, коммерческих и промышленных объектов, где требуется мощная система отопления и охлаждения.

Виды тепловых насосов по направлению теплопередачи

Тепловые насосы можно классифицировать не только по источнику тепла или конструкции, но и по направлению теплопередачи. Основными типами в этой категории являются однонаправленные и реверсивные тепловые насосы, каждый из которых обладает уникальными характеристиками и областями применения.

• Однонаправленные тепловые насосы спроектированы для работы в одном направлении, что означает, что они могут либо нагревать, либо охлаждать, но не выполнять обе функции. Такие системы обычно используются там, где требуется только отопление или только охлаждение, но не оба одновременно. Поскольку они оптимизированы для выполнения одной задачи, то могут работать более эффективно в своем единственном режиме.

  Однонаправленные тепловые насосы часто используются в регионах с умеренным климатом, где требуется только отопление (например, в некоторых районах Северной Европы) или только охлаждение (например, в теплых регионах с постоянно высокими температурами).

• Реверсивные тепловые насосы, в отличие от однонаправленных, могут переключаться между режимами отопления и охлаждения. Это делает их исключительно универсальными и позволяет использовать одну и ту же систему для обеспечения комфорта в здании круглый год.

  Реверсивные тепловые насосы широко используются в жилых, коммерческих и промышленных зданиях по всему миру. Они идеально подходят для климатических условий, где температуры колеблются в течение года, требуя как отопления, так и охлаждения в разные времена.

Каждый из этих типов тепловых насосов имеет свои особенности конструкции и применения, что делает их подходящими для различных условий и потребностей. Выбор оптимального типа теплового насоса зависит от множества факторов, включая климатические условия, доступные природные ресурсы и специфические требования к отоплению и охлаждению.