Використання альтернативних екологічно чистих джерел енергії може запобігти назріває енергетична криза в Україні. Поряд з пошуками і освоєнням традиційних джерел (газ, нафта), перспективним напрямком є ​​використання енергії, що накопичується в водоймах, грунті, геотермальних джерелах, технологічних викидах (повітря, вода, стоки і ін.). Однак температура цих джерел досить низька (0-25 ° С) і для ефективного їх використання необхідно здійснити перенесення цієї енергії на більш високий температурний рівень (50-100 ° С). Реалізується таке перетворення тепловими насосами (TH), які, по суті, є парокомпрессионной холодильними машинами.

Принцип роботи теплового насоса подібний до побутового холодильника. Тільки в холодильнику тепло переноситься з внутрішньої камери на задню стінку, а в тепловому насосі з навколишнього середовища в систему опалення.

Вихідна при роботі теплового насоса енергія складається з наступних компонентів:? теплової енергії відбирається з джерел низько потенційного тепла, перерахованих вище, додається? електроенергії, що використовується для роботи компресора.

Чим виняткова дана технологія? При підведенні 1 кВт ел. енергії на здійснення роботи компресора, в результаті отримуємо 4 ~ 5 кВт теплової енергії. Хочемо звернути Вашу увагу: «Це не ККД, це коефіцієнт трансформації, який характеризує ефективність роботи холодильної машини. На 1 кВт підведеної Ел. енергії отримуємо 4 ~ 5 кВт, а в деякій випадках і більше теплової енергії ».

Схематично тепловий насос можна представити у вигляді системи з трьох замкнутих контурів: в першому, зовнішньому, циркулює тепловіддавач (теплової носій, що збирає теплоту навколишнього середовища), у другому - холодоагент (речовина, яка випаровується, забираючи теплоту теплоотдатчика, і конденсується, віддаючи теплоту теплоприймачу ), в третьому - теплоприемник (вода в системах опалення та гарячого водопостачання будівлі).

Зовнішній контур (колектор) це покладений в землю або у воду трубопровід, в якому циркулює незамерзаюча рідина - антифриз.

У другій контур, де циркулює холодоагент вбудовані теплообмінники - випарник і конденсатор, а також пристрої, які змінюють тиск хладагента - дросель і компресор.

Третій контур - це внутрішній контур, тобто сама система опалення будівлі або система гарячого водопостачання.

Робочий цикл. Рідкий холодоагент продавлюється через дросель, його тиск падає, і він надходить у випарник, де закипає, відбираючи теплоту, що поставляється колектором з навколишнього середовища. Газ, в який перетворився холодоагент, всмоктується в компресор, стискується і, нагрітий, виштовхується в конденсатор. Конденсатор є тепловіддаючим вузлом теплонасоса: тут теплота приймається водою в системі опалювального контуру. При цьому газ охолоджується і конденсується, щоб знову піддатися розрядці в розширювальному вентилі і повернутися у випарник. Після цього робочий цикл починається заново.

Вигідною особливістю теплового насоса є те, що в літній період, включивши систему «в зворотному напрямку» можна отримати кондиціонування. Тобто тепло буде відбиратися внутрішнім контуром будівлі і скидати його в грунт, воду або повітря.

Тепловий насос працює за принципом циклу Карно, вперше описаному ще в 1824 році і знайшов практичний опис в 1852 році лордом Кельвіном.

Розсіл * циркулює в колекторі і поглинає теплову енергію із землі, повітря або води.

Тепловий насос має теплообмінний елемент, який називається випарником. Теплова енергія в ньому переходить від розсолу до холодоагенту ** (при випаровуванні речовина поглинає тепло). У цієї речовини низьку температуру кипіння, що змушує його закипіти і перетворитися в газ.

Тиск холодоагенту підвищується за допомогою компресора, що веде до збільшення його температури.

У конденсаторі холодоагент перенаправляє теплову енергію в опалювальну систему будинку (при конденсації речовина віддає тепло).

Допоміжний охолоджувальний елемент вичавлює залишкову теплову енергію, і хладагент перетворюється в рідку форму.

У розширювальному вентилі тиск падає.

Холодоагент повертається у випарник, і процес починається заново.

* Розсіл - це незамерзаюча суміш, наприклад, на основі спирту або гліколю.
** В даний час використовується тільки екологічно безпечні холодоагенти, такі як вуглекислота або вуглеводні. Раніше використовувався Фреон.

Види джерел тепла