тепловой насос

Тепловой насос и как он работает?

Принцип функционирования теплового насоса является простым и предельно понятным. Он представляет собой обратный цикл холодильной машины. Теплонасос, отбирая теплоту, например, из воздуха наружного окружения дома или какой-либо другой части пространства, за счет сжатия выполняет дополнительный нагрев теплоносителя в компрессоре, после чего отдает в помещение высокопотенциальную теплоту.

Идею создания теплового насоса приписывают известному и сделавшему большой вклад в науку британскому инженеру и физику Уильяму Томсону, являвшемуся лордом Кельвином. Еще в далеком 1852 году он поделился идеей «умножителя тепла», представляющей собой, по сути, схему воссоздания теплонасосной системы. На тот момент это был воздушный тепловой насос, но в XX было внесено предложение, которое впоследствии оказалось очень удачным. Согласно ему, для контура «отбора» тепла стали использоваться водяные и грунтовые теплообменники. Это свидетельствует о том, что тепловой насос способен отбирать тепло практически отовсюду – из земли, водоема, просто из воздуха. А затем он передает его дальше с целью подогрева теплоносителя. Насос также успешно справляется и с охлаждением. Если, к примеру, необходимо охладить здание в жаркую пору года, запускается обратный процесс. Тепловой поток идет в другую сторону, благодаря чему выброс лишнего тепла происходит в подземный водоносный слой, в грунт, водоем или попросту в окружающий воздух. Выходит, что такой «реверсивный» тепловой насос весьма выгоден за счет своей универсальности. Ведь в зимний период он может нагреть воду для системы отопления и горячего водоснабжения, а в летний – отлично охладить здание.

Буквально с самого начала реализации идеи теплового насоса на практике инженеры боролись за эффективность таких агрегатов. Она исчисляется в виде «коэффициента преобразования» (с англ. языка – Coefficient of Performance или COP). Он демонстрирует, какие необходимы затраты энергии на сбор, передачу и выделение тепла в сравнении с тем, сколько собирается извне тепловая энергия. Например, показатель COP, равный 4, означает, что насос полезного тепла переносит в четыре раза больше, чем тратит электроэнергии на свою работу.

Тепловые насосы, обладающие относительно нормальной работоспособностью, эксплуатируются с середины XX века. Но именно в наше время они получили весьма широкое распространение. И это благодаря актуальности проблем энергоэффективности и необходимости сокращения расходов на органическое минеральное топливо.