Для многих людей загородный деревянный дом — это избавление от шумного перенаселенного города, который кишит препятствиями и автотранспортом. Но приходит время, когда нужно задуматься и об отоплении своего загородного жилища. И давайте в этой статье мы поговорим об одном из многочисленных решений этого вопроса, который является как простым, так и старым, но можно также назвать и древним вариантом.
Как работает тепловой насос?
В начале X I X века французским ученым Карно, описывается принцип работы холодильника. А уже через 30 лет англичанином Уильямом Томпсоном оперевшись на принципы, которые были изложены в работе Карно, разрабатывается «умножитель тепла», выражаясь простым языком холодильник, только наоборот. Именно Томсон (впоследствии, который стал лордом) и изобрел тепловой насос.
Я думаю редко можно найти дом, в котором нет холодильника, и если потрогать его заднюю стенку, то можно почувствовать тепло, а ведь в морозильник является холодным. Это происходит благодаря испарению газа, которая циркулирует в трубах холодильника, а в морозильной камере происходит его испарение.
Карно этот принцип и описал в своей работе. То есть во время испарения, у окружающей среды веществом отбирается тепло и происходит нагревание. Температура зависит от того какое имеется давление т.е чем выше будет давление, тем выше и температура кипения и наоборот.
Очень многие из нас на уроках физики могли наблюдать при проведении опытов такое явление, когда вода под колбой, которая только – что кипела, при создании низкого давления уже была в холодном состоянии. А такое вещество, как фреон, используемый в бытовых холодильниках, может также кипеть при низкой температуре. Подобные вещества называются хладагентами.
Подобрать давление можно таким образом, чтобы внутри испарение хладагента происходило даже при невысокой температуре. А следовательно, у источника будет отбирать тепловую энергию.
Так где же взять источник низкого потенциального тепла? А в качестве такого источника вы можете использовать воду, если где – нибудь рядом есть водоем, землю возле дома или же окружающий воздух. А работать он будет следующим образом: при прохождении хладагента по задвижке – дросселю. Давление теряется до такой величины, что достаточно температуры низко – потенциального источника тепла, чтобы произошло испарение.
При этом хладагент начинает нагреваться еще больше, после чего превращается в пар. Затем этот пар попадает в компрессор, где и сжимается и нагревается еще больше. Далее происходит уже поступление уже горячего парообразного вещества в теплообменник – конденсатор, откуда отдается тепло в систему отопления дома.
Затем температура хладагента падает, после чего он переходит в жидкое состояние. Впервые такую гипотезу реализовали в 1938 г (в Цюрихе). Низко потенциальным источником послужила речная вода.
Для схем тепловых насосов «грунт – воздух» и «грунт – вода» можно в качестве источника тепла использовать землю. Теплонососы по способу прокладки можно разделить на тех, у которых имеется горизонтальный коллектор и на тех у которых вертикальных зонд.
При использовании теплонососа с горизонтальным коллектором , до расчетной глубины снижается слой земли, и в котлован, который образовался, нужно уложить трубы коллектора.
В вертикальной установке теплообменником испарителем могут выступать трубы, которые опускаются на глубины земли на 50 – 150 м.
Как вариант с зондом, так и вариант с коллектором обладают как достоинствами, так и недостатками: на вертикальную прокладку вам не потребуется большая площадь, которая необходима при коллекторном варианте, но нужно будет проводить дорогостоящие бурильные работы.
При схеме «грунт вода» передача тепловой энергии, и полученную от земли и выработанную компрессором, вначале передается воде, которая находиться в трубах отопительной системы, после чего и воздуху внутри здания.
В варианте «грунт воздух», воды в качестве промежуточного теплоносителя нет. Передача тепловой энергии происходит от хладагента воздуху.
]]>